專利名稱：壓力加工用金屬模具和壓力加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在金屬板等的切斷加工或沖孔加工中所使用的壓力加工用金屬模具，特別涉及一種在冷卻器等熱交換器中使用的散熱片的制造時(shí)所使用的壓力加工用金屬模具以及使用該金屬模具的壓力加工方法。
背景技術(shù)：
一直以來，由如圖11(a)所示的壓力加工制造在汽車用冷卻器或室內(nèi)冷卻器等熱交換器中使用的散熱片。這種壓力加工主要由以下工序構(gòu)成用于使被加工的鋁等金屬板容易進(jìn)行加工的預(yù)成形工序、在預(yù)成形后的金屬板上沖孔的同時(shí)去除毛刺的沖孔、去毛刺(沖切毛刺)工序、從金屬板上加工出的孔周緣突出部分形成套環(huán)的整形(ironing)工序、以及對(duì)所形成的套環(huán)前端進(jìn)行彎曲的翻邊工序。通過在鋁等金屬板上實(shí)施這種壓力加工，可以制造如圖11(b)所示的板散熱片。
在這種壓力加工中，為了提高加工性能，金屬模具和金屬板的潤滑非常重要。例如，特開平7-112227號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)和實(shí)開昭61-102323號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)介紹了與壓力加工中潤滑有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，下文將介紹這種現(xiàn)有技術(shù)。
目前，在用于制造熱交換器用散熱片等的壓力加工中的潤滑中，使用烴系潤滑油。烴系潤滑油與以前使用的礦物油系潤滑油不同，由于不需要由有機(jī)氯系溶劑進(jìn)行洗凈，所以可以作為有利于保護(hù)地球環(huán)境的潤滑液而廣泛使用。
在使用烴系潤滑油進(jìn)行壓力加工時(shí)，從散熱片的制造效率出發(fā)，對(duì)加工后附著在散熱片上的潤滑油進(jìn)行加熱，使其蒸發(fā)干燥，為了避免蒸發(fā)后的烴系潤滑油被排放到大氣中，需要實(shí)施由催化劑燃燒進(jìn)行的處理，而且，在壓力加工中使用且以液體狀態(tài)回收的烴系潤滑油中，必須對(duì)產(chǎn)業(yè)廢棄物進(jìn)行規(guī)定的處理。由這種狀況出發(fā)，當(dāng)使用烴系潤滑油時(shí)，在催化劑燃燒和作為產(chǎn)業(yè)廢棄物的廢棄處理等后處理中花費(fèi)很大成本。而且，目前保護(hù)地球環(huán)境的呼聲很高，希望使用更有利于環(huán)境的潤滑液。
專利文獻(xiàn)1特開平7-112227號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2實(shí)開昭61-102323號(hào)公報(bào)近些年來，一直在進(jìn)行在切削等金屬加工中使用水或?qū)⑺苄詽櫥瑒┤芙庠谒械乃禎櫥捍鏌N系潤滑油的技術(shù)開發(fā)。如果能夠在壓力加工時(shí)使用水或水系潤滑液進(jìn)行潤滑，就可以減輕催化劑燃燒處理或產(chǎn)業(yè)廢棄物的廢棄處理，可以實(shí)現(xiàn)不對(duì)自然環(huán)境造成破壞的制造。而且通過減輕使用潤滑液后的后處理，可以實(shí)現(xiàn)制造裝置和生產(chǎn)線小型化，能夠大幅度降低成本。但是，水或水系潤滑液與烴系潤滑油相比，存在潤滑性差的問題。
在近來的熱交換器用散熱片等的制造中，為了改善潤滑性，作為散熱片用加工材料，使用在厚度為0.1毫米左右的鋁板表面上施加了以乙二醇等為主要成分的潤滑被膜的帶潤滑被膜鋁板。在本發(fā)明前進(jìn)行的預(yù)備實(shí)驗(yàn)中得出了如下的結(jié)果在使用這種帶潤滑被膜鋁板時(shí)，在壓力加工工序中，在沖孔(穿孔)之外的預(yù)成形、去毛刺、整形和翻邊工序中，由水或水系潤滑液進(jìn)行的潤滑，并沒有產(chǎn)生特別的問題。
但是，在沖孔工序中，即使使用帶潤滑被膜鋁板，在剪切面露出的鋁部分與金屬模具直接接觸。因此，在反復(fù)進(jìn)行該工序時(shí)，由摩擦等產(chǎn)生的熱，而引起陽模和陰模燒傷、金屬模具破損那樣的問題(參照?qǐng)D13)。
而且，帶潤滑被膜鋁板的潤滑被膜由乙二醇等水溶性物質(zhì)制造，所以如果對(duì)要加工的板材大量使用水或包含大量水的水系潤滑液，則潤滑被膜會(huì)被沖洗掉，潤滑性下降，對(duì)后續(xù)工序產(chǎn)生影響，這一點(diǎn)已由本發(fā)明人進(jìn)行的預(yù)備實(shí)驗(yàn)得到了明確。因而，在沖孔時(shí)，考慮對(duì)需要潤滑液的位置局部供給潤滑液，會(huì)很有效。
作為局部供給潤滑液的技術(shù)，上述專利文獻(xiàn)1介紹了一種金屬模具裝置，能夠向在整形工序中使用的沖頭前端部和材料的進(jìn)行壓力加工的部分局部供給壓力加工油。在上述專利文獻(xiàn)2中介紹了一種沖孔沖頭，可以向與被加工材料的剪切面滑動(dòng)接觸的沖孔沖頭的前端部外周局部供給潤滑油。
而且以往在熱交換器用散熱片的壓力加工的現(xiàn)場所使用的沖孔沖頭使用烴系潤滑油，與上述專利文獻(xiàn)1所介紹的推出部件(脫模件)相同，在其內(nèi)部設(shè)置潤滑油通路，可以向沖孔沖頭前端部外周局部供給潤滑油。圖12顯示了這種以前的沖孔沖頭以及構(gòu)成陰模的去毛刺沖頭。
如圖12所示，在沖孔沖頭101內(nèi)，設(shè)置從其基部117至前端沿軸向貫通的潤滑油通路133，并且在沖孔沖頭101的外周面113上開口的徑向潤滑油噴射孔135設(shè)置在基部117的下方而不與去毛刺沖頭102的接收孔128的內(nèi)面干涉(不形成嵌合)的位置上。
利用這種結(jié)構(gòu)，潤滑油被局部供給到?jīng)_孔沖頭101的前端部分和外周面113上。而且，去毛刺沖頭102是具有與沖孔沖頭101嵌合的接收孔128的以前形狀的沖頭。
但是，包括這種以前的潤滑油通路和噴射孔的金屬模具，不適于使用水或水系潤滑液。這是因?yàn)?，使用這種以前的金屬模具，由水系潤滑液一邊進(jìn)行潤滑，一邊對(duì)帶潤滑被膜鋁板進(jìn)行沖孔，則由于潤滑不足，會(huì)使沖孔沖頭101和去毛刺沖頭102的前端部燒傷，去毛刺沖頭102斷裂。
實(shí)際上，使用這種以前的金屬模具以每分鐘200～210次的速度對(duì)帶潤滑被膜鋁板進(jìn)行沖孔，大約沖孔9萬2千次后，金屬模具破損，圖13顯示了表示該破損的以前的金屬模具的狀態(tài)的SEM照片。參考圖13(a)，沖孔沖頭101和去毛刺沖頭102燒傷，去毛刺沖頭102的前端部斷裂，其碎片固著在沖孔沖頭的外周面上。圖13(b)是圖13(a)中用四角包圍部分的放大的照片，從圖中清楚看出，沖孔沖頭101的前端周緣部因摩擦等原因而表面變得相當(dāng)粗糙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種即使在使用水或水系潤滑液時(shí)也可以抑制由摩擦引起的金屬模具燒傷，且宜于實(shí)用的壓力加工用金屬模具以及壓力加工方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的壓力加工用金屬模具中，在相互嵌合而對(duì)材料進(jìn)行切斷的陽模和陰模嵌合時(shí)重合的上述陽模的重合部外周面或陰模的重合部內(nèi)周面上，形成有至少暫時(shí)存儲(chǔ)潤滑液的潤滑液池的全部或一部分，這是本發(fā)明最主要的結(jié)構(gòu)。
通過上述構(gòu)成，在設(shè)置在陽模的外周面或陰模的內(nèi)周面上的潤滑液池內(nèi)，至少可以暫時(shí)存儲(chǔ)潤滑液。如果在潤滑液池內(nèi)儲(chǔ)存潤滑液，所儲(chǔ)存的潤滑液充分地流過陽模和陰模之間以及陽模和金屬板之間等特別需要潤滑的部位，這種部位的摩擦阻力減少。而且，由于在陽模和陰模重合的重合部上形成潤滑液池的全部或一部分，故可以高效地對(duì)摩擦熱產(chǎn)生部、也就是陽模和陰模雙方的重合部高效率地進(jìn)行潤滑和冷卻。
而且，本發(fā)明可以在陽模的外周面或陰模的內(nèi)周面的至少一部分上設(shè)置凹部作為潤滑液池。
采用這種結(jié)構(gòu)，由于陽模和陰模的滑動(dòng)接觸部分的面積減少，金屬模具的摩擦面積減少，遏制摩擦熱的產(chǎn)生。特別是當(dāng)潤滑液池的至少一部分設(shè)置在陽模和陰模重合的重合部外周面上時(shí)，金屬模具和金屬板(被加工材料)滑動(dòng)接觸部分的面積減少，可以進(jìn)一步遏制摩擦熱的產(chǎn)生。如果使用水系潤滑液作為潤滑液，由于水系潤滑液的比熱大，可以有效地對(duì)金屬模具進(jìn)行冷卻。
而且，上述潤滑液池在陽模的重合部外周面上形成具有比陽模前端外徑還小的外徑的小徑部，或在陰模的重合部內(nèi)周面上形成具有比上述陰模開口端緣的內(nèi)徑還大的內(nèi)徑的大徑部。
通過采用上述結(jié)構(gòu)，上述小徑部或大徑部可以在制造金屬模具時(shí)通過切削加工等形成，可以在金屬模具上設(shè)置容易加工且實(shí)現(xiàn)高潤滑性和高冷卻效果的潤滑液池。
而且，在上述陽模或陰模上設(shè)置有向潤滑液池供給潤滑液的潤滑液通路。
采用這種結(jié)構(gòu)，潤滑液通過潤滑液通路，可以確實(shí)有效地向潤滑液池供給潤滑液。如果潤滑液通路從陽模的基部開始穿設(shè)在上述陽模內(nèi)部，與形成在陽模重合部外周面上的潤滑液池連通，則由于潤滑液通過陽模的內(nèi)部流動(dòng)到潤滑液池，所以可以進(jìn)一步可靠和高效地將潤滑液供給到位于陽模重合部外周面上的潤滑液池。
而且，潤滑液通路由從陽?；块_始沿軸向穿設(shè)的軸向通路以及與上述軸向通路連通且沿包含上述陽模半徑方向成分在內(nèi)的方向延伸的分支通路構(gòu)成，在軸向通路和分支通路交叉的部分，設(shè)置使?jié)櫥旱牧鲃?dòng)方向從陽模的軸向向包含半徑方向成分在內(nèi)的方向改變的碰撞壁。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，流過軸向通路的潤滑液碰撞上述碰撞壁而向分支通路流動(dòng)。從而可以更進(jìn)一步可靠高效地將潤滑液供給到位于陽模重合部外周面上的潤滑液池。
而且，潤滑液池周緣的至少一部分被倒角。
通過采用這種結(jié)構(gòu)，容易從潤滑液池向與鋁等金屬板接觸、承受負(fù)載最大、最需要潤滑的部分也就是金屬模具前端或開口端，流出并供給潤滑液。從而，可以進(jìn)一步提高金屬模具的潤滑和冷卻性能，遏制金屬模具的燒傷。
而且，潤滑液池和陽模的前端或潤滑液池與陰模開口端緣的距離部分地變小。
如果采用這種結(jié)構(gòu)，潤滑液池部分地接近承受負(fù)載最大的部分也就是金屬模具前端或開口端，在該部分，潤滑液池的潤滑液向陽模前端或陰模開口端的流動(dòng)變得容易。另一方面，可以確保陽模前端或陰模開口端之外的部分對(duì)鋁等金屬板進(jìn)行切斷、穿孔時(shí)所必需的強(qiáng)度。因而，可以一邊保持加工所必需的金屬模具強(qiáng)度，同時(shí)高效地對(duì)陽模前端或陰模開口端進(jìn)行潤滑。
而且，作為供給到潤滑液池的潤滑液，使用水或?qū)⑺苄詽櫥瑒┤芙庠谒畠?nèi)的水系潤滑劑，則可以不損害自然環(huán)境地進(jìn)行制造，同時(shí)可以降低成本，簡化加工裝置和加工生產(chǎn)線，可以小型化。
而且，本發(fā)明的壓力加工方法具有如下的工序使用上述壓力加工用金屬模具對(duì)薄金屬板連續(xù)多次穿孔時(shí)，從上述陽模和陰模嵌合狀態(tài)起至下一次相同狀態(tài)為止期間，向全部或一部分形成在上述陽模和陰模嵌合時(shí)重合的陽模的重合部外周面或陰模的重合部內(nèi)周面上、至少暫時(shí)存儲(chǔ)潤滑液的潤滑液池供給潤滑液。
通過這樣，可以在每個(gè)沖壓循環(huán)過程中向潤滑液池供給潤滑液，在每個(gè)沖壓循環(huán)過程潤滑液都可以至少暫時(shí)存儲(chǔ)在潤滑液池內(nèi)，所以可以提高陽模和陰模相互嵌合時(shí)相互重合的重合部的潤滑和冷卻效率。
在本發(fā)明的壓力加工用金屬模具中，通過在陽?；蜿幠Ｉ闲纬蓾櫥撼?，可以向需要進(jìn)行充分潤滑的金屬模具前端部供給潤滑液，提高潤滑效果。而且，通過設(shè)置潤滑液池，可以縮小金屬模具摩擦部分的面積。由此，可以提供一種壓力加工用金屬模具，即使在壓力加工中使用水或水系潤滑液等，也可以遏制由金屬模具摩擦引起的燒傷，即使在使用水或水系潤滑液代替壓力加工油時(shí)，也適于實(shí)用。
而且，在本發(fā)明的壓力加工方法中，使用上述金屬模具，在潤滑液儲(chǔ)存在潤滑液池內(nèi)的狀態(tài)下，陽模和陰模嵌合，所以提高了陽模和陰模相互重合的重合部的潤滑和冷卻效率。因此，可以提供一種實(shí)用的壓力加工方法，即使使用潤滑性低的水系潤滑液，也可以遏制由摩擦引起的金屬模具的燒傷等不良情況。
而且由于在本發(fā)明的壓力加工用金屬模具中，即使在使用與烴系潤滑油相比潤滑性差的水系潤滑液的情況下，也宜于實(shí)用，所以當(dāng)使用現(xiàn)有的烴系潤滑油時(shí)，可以獲得提高金屬模具壽命的效果。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的沖孔、去毛刺用金屬模具的局部放大縱剖視圖。
圖2是表示圖1所示的沖孔、去毛刺用金屬模具嵌合時(shí)狀態(tài)的局部放大縱剖視圖。
圖3是表示圖1所示的沖孔、去毛刺用金屬模具開模時(shí)狀態(tài)的局部放大縱剖視圖。
圖4是表示使用本發(fā)明實(shí)施方式1的沖孔、去毛刺用金屬模具實(shí)施了沖孔后的金屬模具的狀態(tài)的SEM照片。
圖5是本發(fā)明實(shí)施方式2的沖孔、去毛刺用金屬模具的局部放大縱剖視圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施方式3的沖孔沖頭的局部放大縱剖視圖。
圖7是表示形成在本發(fā)明的壓力加工用金屬模具的陽模上的潤滑液池的示例的圖。
圖8是表示在本發(fā)明的壓力加工用金屬模具中將供給潤滑液的潤滑液通路設(shè)置在下模的脫模板上的示例的圖。
圖9是表示在本發(fā)明的壓力加工用金屬模具中將供給潤滑液的潤滑液通路設(shè)置在上模的陰模鑲環(huán)上的示例的圖。
圖10是表示在本發(fā)明的壓力加工用金屬模具中將供給潤滑液的潤滑液通路設(shè)置在去毛刺沖頭內(nèi)的示例的圖。
圖11是表示散熱片加工工序和作為制品的板散熱片的圖。
圖12是以前的沖孔、去毛刺用金屬模具的縱剖視圖。
圖13是使用圖12所示的沖孔、去毛刺用金屬模具實(shí)施了沖孔后的金屬模具的狀態(tài)的SEM照片。
圖中1-沖孔沖頭(陽模)，2-去毛刺沖頭(陰模)，10-潤滑液池，13a-重合部外周面，15-前端部，17-基部，24a-重合部內(nèi)周面，26-前端部，31-潤滑液通路，33-軸向通路，35-分支通路，37-碰撞壁，51-倒角部分。
具體實(shí)施例方式
下文參考附圖介紹本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明并不局限于這種實(shí)施方式。
圖1(a)是顯示將本發(fā)明的壓力加工用金屬模具適用于沖孔、去毛刺用金屬模具的實(shí)施方式1的局部放大縱剖視圖。在圖1所示金屬模具中，分別使用作為在金屬板上穿孔的沖孔用陽模的沖孔沖頭1以及作為陰模的去毛刺沖頭2。沖孔沖頭1和去毛刺沖頭2分別由超硬合金制造。沖孔沖頭1與包圍它而配置的去毛刺用陰模鑲環(huán)3一起構(gòu)成上模5，去毛刺沖頭2與設(shè)置在其周圍的脫模板4一起構(gòu)成下模6。
沖孔沖頭1和去毛刺沖頭2由剪切力在設(shè)置在它們之間的金屬板上穿孔，通過在穿孔后沖孔沖頭1嵌入去毛刺沖頭2內(nèi)而相互嵌合。
在沖孔沖頭1的外周面13上設(shè)置有潤滑液池10。在本實(shí)施方式中，潤滑液池10形成有具有比沖孔沖頭1前端部15處的外徑還小的外徑的小徑部。圖1(b)是放大顯示在沖孔沖頭1與去毛刺沖頭2嵌合時(shí)各自的外周面和內(nèi)周面重合的重合部13a、24a的范圍的圖，如圖所示，沖孔沖頭1的潤滑液池10設(shè)置在沖孔沖頭1的重合部外周面13a上。在該實(shí)施方式中，構(gòu)成潤滑液池10的小徑部設(shè)置在距沖孔沖頭1前端緣15a規(guī)定長度的位置上。這是為了確保在沖孔時(shí)承受比較大負(fù)荷(負(fù)載)的沖孔沖頭1的前端部15上具有充分的強(qiáng)度。
沖孔沖頭1具有與潤滑液池10相連的潤滑液通路31。如圖所示，潤滑液通路31從沖孔沖頭基部17穿設(shè)在沖孔沖頭內(nèi)部，與形成在重合部外周面13a上的潤滑液池10相通。本實(shí)施方式的潤滑液通路31由從基部17沿軸向穿設(shè)的軸向通路33、與該軸向通路33相通并沿沖孔沖頭1徑向延伸的分支通路35構(gòu)成。
但是并不局限于這種結(jié)構(gòu)，也可以由穿設(shè)在陽模即沖孔沖頭1上的軸向通路33以及從該軸向通路33沿包含徑向成份的方向延伸的分支通路(圖中未示)構(gòu)成潤滑液通路31，所述分支通路的縱斷面分支成倒Y字形且與潤滑液池10相通。
在本實(shí)施方式中，雖然將潤滑液通路31設(shè)置在陽模也就是沖孔沖頭1的內(nèi)部，但是如果能向潤滑液池10供給潤滑液，則也可以將潤滑液通路設(shè)置在陽模和陰模之一上。而且可以設(shè)置在金屬模具的內(nèi)部，也可以設(shè)置在外部。而且在本實(shí)施方式中，沿半徑方向設(shè)置2個(gè)分支通路35，但是如果能夠確保前端部15的強(qiáng)度，也可以設(shè)置4個(gè)或6個(gè)等適當(dāng)數(shù)量的分支通路35。
如圖1(a)所示，本實(shí)施方式的分支通路35的一部分在形成潤滑液池10的小徑部上開口，同時(shí)其它部分在比該小徑部更靠近沖孔沖頭1前端緣15a的位置上在沖孔沖頭的外周面上開口。因而，通過將分支通路35的開口部35a作為潤滑液池10的一部分，其結(jié)果，潤滑液池10形成在分支通路35的開口部35a處與沖孔沖頭1前端緣15a的距離部分地變小的形狀。
即使將潤滑液池10設(shè)置在陰模上，也可以潤滑液池10與陰模開口端緣26a的距離部分變小地形成該潤滑液池10。
而且，在沖孔沖頭1內(nèi)部的軸向通路33和分支通路35相交的部分(分支通路35從軸向通路33分支的分支部)上，設(shè)置著碰撞壁37。而且在本實(shí)施方式中，通過從與分支通路35相交部在沖孔沖頭1前端側(cè)使軸向通路33變細(xì)，形成碰撞壁37，但是，也可以使軸向通路33在碰撞壁37終止而形成碰撞壁37。
作為參考，參考圖1(c)，介紹沖孔沖頭1的一種尺寸示例。在該示例中，沖孔沖頭1的前端直徑d是4.8毫米，從前端緣至小徑部的軸向長度g是2毫米。組成潤滑液池10的小徑部的軸向長度是3.5毫米，從重合部外周面凹陷0.2毫米(在圖1(c)中用f表示)，其直徑(外徑)s是4.4毫米。從而，此時(shí)潤滑液池10的容積大約是10.11mm3。與該容積對(duì)應(yīng)的量的潤滑液可以存儲(chǔ)在潤滑液池10內(nèi)。對(duì)于潤滑液通路31中的軸向通路33的直徑來說，在從基部17至碰撞壁37的范圍內(nèi)，i＝2毫米，在從碰撞壁37至沖孔沖頭1前端的范圍內(nèi)，e＝1毫米。分支通路35的直徑j(luò)是1.5毫米。
陰模即去毛刺沖頭2以比沖孔沖頭1的前端部15的外徑稍大的內(nèi)徑開口，具有可以讓沖孔沖頭1前端部進(jìn)入的接收孔28。接收孔28的內(nèi)周面24具有在沖孔沖頭1和去毛刺沖頭2嵌合時(shí)與沖孔沖頭1的重合部外周面13a重合、滑動(dòng)接觸的重合部內(nèi)周面24a。在從接收孔28的重合部內(nèi)周面24a向下方部分上，設(shè)置向下方內(nèi)徑增大的2個(gè)臺(tái)階44、45。在沖孔沖頭1對(duì)金屬板穿孔時(shí)產(chǎn)生的金屬片容易落到去毛刺沖頭2的下方。
下文對(duì)圖1所示的沖孔、去毛刺用金屬模具裝置的動(dòng)作進(jìn)行介紹。在本實(shí)施方式中，圖1中的下方向是沖孔沖頭的插入方向，上方向是沖孔沖頭的拔出方向。
將組成散熱片材料的帶有潤滑膜的鋁板等金屬板設(shè)置在脫模板4上后，上模5下降。沖孔沖頭1的前端緣15a接觸該金屬板，然后，陰模鑲環(huán)3和脫模板4夾持該金屬板。沖孔沖頭1進(jìn)一步下降，沖孔沖頭1的前端部15嵌入去毛刺沖頭2的接收孔28內(nèi)時(shí)，由剪切力切斷金屬板，對(duì)金屬板穿孔。
穿孔后，在沖孔沖頭1上升的同時(shí)，去毛刺沖頭2也上升。通過這種上升，穿孔后的金屬板的孔周緣從下向上被推壓到設(shè)置在去毛刺沖頭2前端部26上的壓出部42上，由壓出部42和陰模鑲環(huán)3的去毛刺接收部46，進(jìn)行去毛刺操作。然后，上模5上升，去毛刺沖頭2下降，沖孔、去毛刺加工后的金屬板由脫模板4而從去毛刺沖頭2上卸下，結(jié)束所述沖孔、去毛刺工序。
下文使用圖2和3介紹沖孔時(shí)潤滑液池10的作用。圖2顯示在圖1所示壓力加工用金屬模具中沖孔沖頭1和去毛刺沖頭2嵌合的狀態(tài)，圖3顯示沖孔沖頭1和去毛刺沖頭2脫離的狀態(tài)。潤滑液從圖中未示的罐通過配管由圖中未示的齒輪泵等加壓供給裝置向壓力加工用金屬模具供給。所供給的潤滑液從沖孔沖頭1的基部17通過軸向通路33向下方流動(dòng)，但是其中一部分在碰撞壁37的作用下向與潤滑液池10連通的分支通路35進(jìn)行方向轉(zhuǎn)換。潤滑液最好在液內(nèi)盡可能不含氣體地供給到潤滑液池10內(nèi)。這是因?yàn)槿绻麧櫥翰缓瑲怏w地供給到潤滑液池10內(nèi)，則例如與霧狀供給潤滑液時(shí)相比，冷卻性變高。
在圖3所示金屬模具脫離時(shí)，供給到潤滑液池10內(nèi)的潤滑液向下方流到?jīng)_孔沖頭1重合部外周面13a，對(duì)前端部15進(jìn)行潤滑。
在嵌合時(shí)，去毛刺沖頭2的重合部內(nèi)周面24a與儲(chǔ)留在潤滑液池10內(nèi)的潤滑液接觸，潤滑液在沖孔沖頭1的重合部外周面與去毛刺沖頭2的重合部內(nèi)周面24a之間流動(dòng)，分別對(duì)沖孔沖頭1的重合部與去毛刺沖頭2的重合部進(jìn)行潤滑。
如果與穿孔時(shí)刻一致地以高壓將潤滑液向金屬模具內(nèi)供給，在切斷金屬板時(shí)所產(chǎn)生的切屑由被壓送的潤滑液而從沖孔沖頭1的重合部與去毛刺沖頭2之間沖走。由此，可以防止切屑附著在金屬模具內(nèi)，防止其進(jìn)入陽模也就是沖孔沖頭1和陰模也就是去毛刺沖頭2之間，引起燒傷。
如上所述，本實(shí)施方式的分支通路35在較構(gòu)成潤滑液池10的小徑部靠近沖孔沖頭1前端緣15a的位置開口。也就是，潤滑液池10按照在分支通路35的開口部35a與沖孔沖頭1前端緣15a的距離部分地變小的方式形成。因而，在開口部35a中，與流向由潤滑液池10的小徑部組成的部分相比，潤滑液容易向前端緣15a一方流動(dòng)。
如圖2所示，組成潤滑液池10的小徑部的遠(yuǎn)離沖孔沖頭1前端緣15a的端部(小徑部上端部)按照在金屬模具嵌合時(shí)比去毛刺沖頭2的前端緣26a稍靠上方的方式形成，從分支通路35流出的潤滑液不僅從潤滑液池10向沖孔沖頭1前端緣15a一方流動(dòng)，也通過潤滑液池10與去毛刺沖頭2的重合部內(nèi)周面24a之間，從去毛刺沖頭2的前端部(上端緣)26a流出到去毛刺沖頭2外側(cè)。因而，去毛刺沖頭前端部的內(nèi)外面同時(shí)被潤滑和冷卻。此時(shí)，當(dāng)使用水或包含大量水的水系潤滑液作為潤滑液時(shí)，由于與油脂系的潤滑液相比，潤滑液的比熱大，故可以獲得更高的冷卻效果。
而且，組成潤滑液池10的小徑部的上端部最好處于不與加工對(duì)象也就是金屬板接觸的位置，這時(shí)因?yàn)槿绻c金屬板接觸，則可能成為產(chǎn)生不需要的有害金屬粉末的原因。
而且如圖2所示，沖孔沖頭1的前端部15與去毛刺沖頭2的重合部內(nèi)周面24a滑動(dòng)接觸，但是，由于潤滑液池10部分相對(duì)于外周面凹陷，所以不與重合部內(nèi)周面24a接觸。也就是陽模和陰模相互摩擦面積減少，可以減少多余的摩擦。因而，遏制摩擦熱的產(chǎn)生。
使用該實(shí)施方式1的壓力加工用金屬模具和水系潤滑液，以每分鐘200～210沖程(行程)的速度進(jìn)行大約10萬次沖孔，金屬模具未出現(xiàn)致命的破損，僅僅在陽模和陰模的前端部發(fā)現(xiàn)磨損。與使用烴系壓力加工油的情況相比，這種金屬模具的磨損很小。對(duì)10萬次沖程后的金屬模具狀態(tài)攝像的SEM照片在圖4(a)和4(b)中顯示。此時(shí)，圖4(a)和4(b)分別與圖13(a)和13(b)相對(duì)應(yīng)。與圖13的以前的金屬模具的同樣的SEM照片相比，可以知道潤滑性得到很大的改善。
而且，從罐向壓力加工用金屬模具供給潤滑液可以一直進(jìn)行或間歇進(jìn)行。當(dāng)間歇供給潤滑液時(shí)，通過使用轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪和編碼器等，可以與壓力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)一致地控制潤滑液的供給。例如當(dāng)上模上止點(diǎn)為0度時(shí)，可以進(jìn)行控制，每次經(jīng)過包含下止點(diǎn)(180度)的175度～185度的旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，向金屬模具(潤滑液池)供給潤滑液。
(實(shí)施方式2)下文參考圖5介紹與上述實(shí)施方式不同的本發(fā)明的實(shí)施方式。圖5是顯示將本發(fā)明的壓力加工用金屬模具適用于沖孔、去毛刺用金屬模具裝置的實(shí)施方式2的局部放大縱剖視圖。
這種壓力加工用金屬模具與實(shí)施方式1的壓力加工用金屬模具的不同之處僅是未在沖孔沖頭的重合部外周面上形成潤滑液池，而在去毛刺沖頭的重合部內(nèi)周面上形成潤滑液池，因而，用相同的符號(hào)表示圖1和圖5中相同的元件，省略對(duì)它們的詳細(xì)介紹。
參考圖5，在去毛刺沖頭2的內(nèi)周面24上形成潤滑液池10。通過在去毛刺沖頭2的重合部內(nèi)周面24a上設(shè)置具有比去毛刺沖頭2的前端緣26a的內(nèi)徑大的內(nèi)徑的大徑部，形成潤滑液池10。
另一方面，圖5所示的沖孔沖頭1在從基部17的下方緣至沖孔沖頭1前端緣15a的范圍內(nèi)具有與前端緣15a外徑相同的外徑。在沖孔沖頭1的內(nèi)部，形成由軸向通路33和分支通路35組成的潤滑液通路31。在軸向通路33和分支通路35相交部分，設(shè)置將一部分潤滑液的流動(dòng)改變到徑向的碰撞壁37。
潤滑液通過沖孔沖頭1內(nèi)的軸向通路33與碰撞壁37沖撞，從分支通路35在沖孔沖頭外周面13的開口部35a流出。從而，在沖孔沖頭1和去毛刺沖頭2嵌合時(shí)，從分支通路35流出的潤滑液供給到去毛刺沖頭2的潤滑液池10并暫時(shí)存儲(chǔ)在潤滑液池10內(nèi)。此時(shí)，如果對(duì)潤滑液池10的表面進(jìn)行比去毛刺沖頭2的其它表面部分還粗糙的表面加工，則由潤滑液的表面張力，良好地保持潤滑液。在沖孔沖頭1進(jìn)出上述去毛刺沖頭2的接收孔28時(shí)，從開口部35a流出的潤滑液對(duì)沖孔沖頭1的重合部外周面13a和去毛刺沖頭2的重合部內(nèi)周面24a進(jìn)行潤滑。因此，在實(shí)施方式2的壓力加工用金屬模具中，也可以對(duì)金屬模具和被加工材料需要潤滑的部分進(jìn)行充分地潤滑。
去毛刺沖頭2的重合部內(nèi)周面24a與沖孔沖頭1的重合部外周面13a滑動(dòng)接觸，但由于潤滑液池10由大徑部形成，所以如圖5所示，不與沖孔沖頭1的重合部外周面13a接觸。因此，金屬模具的摩擦部分面積縮小，可以遏制多余的摩擦。
(實(shí)施方式3)下文參考圖6介紹本發(fā)明的實(shí)施方式3。圖6是在與本發(fā)明實(shí)施方式1相同的壓力加工用金屬模具中，形成潤滑液池的小徑部的下緣被倒角后的沖孔沖頭前端部附近的局部放大剖視圖。與實(shí)施方式1不同之處僅是，在該沖孔沖頭中，形成潤滑液池10的小徑部的下緣被倒角。因而，用相同的附圖標(biāo)記表示圖1和圖6相同的部件，并且省略了對(duì)它們的詳細(xì)說明。
參考圖6，在構(gòu)成沖孔沖頭1的潤滑液池10的小徑部的下緣，設(shè)置斷面為圓弧形的倒角部分51。因而，通過潤滑液通路31供給到潤滑液池10的潤滑液由倒角部分51而容易向下流動(dòng)，容易對(duì)前端部15進(jìn)行潤滑。如果設(shè)置倒角部分51，則與去毛刺沖頭內(nèi)周面接觸部分減少，而且，將沖孔沖頭1從去毛刺沖頭2中拔出時(shí)，可以防止沖孔沖頭1卡住。
而且在實(shí)施方式3中，倒角部分51被形成為斷面圓弧形，但是也可以形成為錐形。而且，倒角部分51可以不僅設(shè)置在潤滑液池的下緣，也可以設(shè)置在潤滑液池的整個(gè)周緣上，也可以僅設(shè)置在潤滑液池周緣的一部分上。
(實(shí)施方式4)下文，圖7顯示了設(shè)置在陽模也就是沖孔沖頭上的潤滑液池的各種形狀。設(shè)置在陽模上的潤滑液池是設(shè)置在陽模重合部外周面上至少一部分上的錐形部、凹部、臺(tái)階和溝槽中的任意一種形態(tài)或上述這些形狀的組合。因而，作為潤滑液池的形狀，可以與金屬模具所需的潤滑的程度、金屬模具的強(qiáng)度或沖壓裝置的設(shè)計(jì)等相適應(yīng)，選擇設(shè)置在陽模重合部外周面上的錐形部、凹部、臺(tái)階和溝槽或者它們的組合。而且，這些錐形部、凹部、臺(tái)階和溝槽等可以設(shè)置在陽模重合部外周面上至少一部分上，也可以設(shè)置在整個(gè)陽模重合部外周面上。
圖7(a)顯示將沖孔沖頭1的前端部15作為錐形部而設(shè)置潤滑液池10的示例。圖7(b)顯示在沖孔沖頭1的外周面上設(shè)置數(shù)個(gè)橢圓形的凹部作為潤滑液池10的示例。而且作為構(gòu)成潤滑液池10的凹部，也可以使用分支通路的開口部。圖7(c)顯示在沖孔沖頭1上在距前端緣15a規(guī)定距離的部分上設(shè)置臺(tái)階而形成潤滑液池10的示例。圖7(d)顯示在沖孔沖頭1上由沿與其前端緣水平的方向上設(shè)置的數(shù)個(gè)橫槽或螺旋槽而形成潤滑液池10的示例。而且，圖7(e)顯示在沖孔沖頭1上設(shè)置從距前端規(guī)定距離的部分沿軸向向上方延伸的數(shù)個(gè)縱槽而形成潤滑液池10的示例。在該示例中，可以向縱槽的上方部供給潤滑液，利用縱槽從上方部向縱槽的下方部供給潤滑液。而且，雖然在圖7中顯示了在陽模也就是沖孔沖頭1上形成具有各種形狀的潤滑液池10的示例，但是也可以將這樣的各種形狀的潤滑液池設(shè)置在陰模的重合部內(nèi)周面上。
而且在圖7中，雖然沒有記載將潤滑液通路31設(shè)置在沖孔沖頭1上，但是與前面的實(shí)施方式相同，可以將潤滑液通路設(shè)置在沖孔沖頭1上或去毛刺沖頭2上。
如果可以這樣以各種各樣的形狀形成潤滑液池10，則可以與壓力加工用金屬模具所需的潤滑程度、金屬模具的強(qiáng)度或沖壓裝置的設(shè)計(jì)等相適應(yīng)地選擇與陽?；蜿幠＿m應(yīng)的潤滑液池的形狀。
(實(shí)施方式5)下文，在圖8～10中顯示設(shè)置了各種形態(tài)的供給潤滑液的潤滑液通路的壓力加工用金屬模具的示例。
參考圖8，在脫模板4的內(nèi)部設(shè)置了構(gòu)成可以向沖孔沖頭1的潤滑液池10射出潤滑液的噴射路的潤滑液通路62。潤滑液通路62從脫模板4的與去毛刺沖頭2的相對(duì)的面64的上方向著脫模板4的基部斜向下地延伸。
在圖8所示的壓力加工用金屬模具中，從潤滑液通路62在適合的時(shí)刻噴射的潤滑液對(duì)沖孔沖頭1的前端部15進(jìn)行潤滑的同時(shí)，被暫時(shí)存儲(chǔ)在潤滑液池10中，充分確保壓力加工中必要的潤滑液。
圖9顯示在陰模鑲環(huán)3內(nèi)設(shè)置了潤滑液通路61的壓力加工用金屬模具的示例。根據(jù)圖9，潤滑液通路61從陰模鑲環(huán)3的基部向去毛刺接收部46斜向地延伸，在去毛刺接收部46上開口。從該潤滑液通路61射出的潤滑液在潤滑液池10和沖孔沖頭1的前端部15或去毛刺沖頭2的前端部飛散，對(duì)它們進(jìn)行潤滑。而且，潤滑液滯留在潤滑液池10內(nèi)，從而確保壓力加工所必須的潤滑液。
圖10顯示在陰模也就是去毛刺沖頭2的內(nèi)部設(shè)置了潤滑液通路72的壓力加工用金屬模具的示例。在圖10中，潤滑液池10設(shè)置在陰模上，潤滑液通路72從去毛刺沖頭2的基部與潤滑液池10連通地延伸。由此，可以直接向潤滑液池10供給潤滑液。
在將潤滑液通路72設(shè)置在陰模也就是去毛刺沖頭2上，將潤滑液池10設(shè)置在陽模也就是沖孔沖頭1上時(shí)，潤滑液通路72向著重合部內(nèi)周面24a延伸且在重合部內(nèi)周面24a上開口而形成。
由此在對(duì)去毛刺沖頭的內(nèi)周面進(jìn)行充分潤滑的同時(shí)，在沖孔沖頭1和去毛刺沖頭2嵌合時(shí)，潤滑液供給到?jīng)_孔沖頭1的潤滑液池10內(nèi)。而且也可以從潤滑液通路72噴射潤滑液，向沖孔沖頭1的潤滑液池10供給。由潤滑液的噴射，而將潤滑液供給并儲(chǔ)存在潤滑液池10內(nèi)的同時(shí)，可以向沖孔沖頭1的前端部供給潤滑液。
在圖8和9的示例中，在陽模也就是沖孔沖頭1上形成潤滑液池10，但是也可以在陰模上形成潤滑液池，形成如圖8和9所示的潤滑液通路。而且，在圖8～10的示例中，雖然沒有在陽模也就是沖孔沖頭1上設(shè)置潤滑液通路，但是也可以同時(shí)使用圖8～10所示的潤滑液通路、和在陽模也就是沖孔沖頭1上設(shè)置的潤滑液通路。而且也可以由圖7所示的各種沖孔沖頭1構(gòu)成圖8～10中的沖孔沖頭1。
雖然在上述實(shí)施方式1～5中沒有圖示，但是在通過潤滑液通路向潤滑液池供給潤滑液的潤滑液供給裝置上例如具有齒輪泵等壓送裝置。這種潤滑液供給裝置可以適合地設(shè)置在壓力機(jī)內(nèi)部或其周圍的元件上。
在上述實(shí)施方式中，雖然僅介紹了沖孔沖頭等的金屬模具由超硬合金制造，作為這種超硬合金，可以使用包含碳化鎢(WC)或碳化鈦(TiC)等硬質(zhì)碳化物粒子，將鈷(Co)或鎳(Ni)等鐵族金屬作為結(jié)合相金屬的物質(zhì)。
而且，作為上述說明所記載的水溶性潤滑劑，可以使用有機(jī)磷化合物或有機(jī)羧酸金屬鹽。
而且在水系潤滑液中，最好包含用于遏制在金屬模具中使用的超硬合金的結(jié)合相金屬在潤滑液中溶出的金屬惰性劑。這時(shí)因?yàn)槠淇梢远糁朴沙埠辖鸬慕Y(jié)合相金屬溶出而導(dǎo)致的腐蝕。
本發(fā)明的壓力加工用金屬模具和壓力加工方法適用于由陽模和陰模的剪切力在加工對(duì)象材料上進(jìn)行沖孔和切斷的場合。
權(quán)利要求
1.一種壓力加工用金屬模具，具有相互嵌合的陽模和陰模，由上述陽模和陰模對(duì)材料進(jìn)行切斷，其特征在于在上述陽模和陰模嵌合時(shí)重合的上述陽模的重合部外周面或上述陰模的重合部內(nèi)周面上，形成有至少暫時(shí)存儲(chǔ)潤滑液的潤滑液池的全部或一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力加工用金屬模具，其特征在于作為上述潤滑液池，在上述陽模的重合部外周面或上述陰模的重合部內(nèi)周面的至少一部分上設(shè)置有凹部。
3.如權(quán)利要求1所述的壓力加工用金屬模具，其特征在于上述潤滑液池，通過在上述陽模的重合部外周面上設(shè)置具有比上述陽模前端的外徑還小的外徑的小徑部而形成。
4.如權(quán)利要求1所述的壓力加工用金屬模具，其特征在于向上述潤滑液池供給潤滑液的潤滑液通路設(shè)置在上述陽?；蛏鲜鲫幠Ｉ稀?br> 5.如權(quán)利要求4所述的壓力加工用金屬模具，其特征在于上述潤滑液通路從上述陽模的基部開始穿設(shè)于上述陽模內(nèi)部，與形成在上述陽模重合部外周面上的上述潤滑液池連通。
6.如權(quán)利要求4所述的壓力加工用金屬模具，其特征在于上述潤滑液通路由從上述陽?；块_始沿軸向穿設(shè)的軸向通路、以及與上述軸向通路連通且沿包含上述陽模半徑方向成分在內(nèi)的方向延伸的分支通路組成，在上述分支通路從上述軸向通路分支的分支部，設(shè)置有使?jié)櫥旱牧鲃?dòng)方向從上述陽模的軸向向包含半徑方向成分在內(nèi)的方向改變的碰撞壁。
7.如權(quán)利要求1所述的壓力加工用金屬模具，其特征在于上述潤滑液池，通過在上述陰模的重合部內(nèi)周面上設(shè)置具有比上述陰模開口端緣的內(nèi)徑還大的內(nèi)徑的大徑部而形成。
8.如權(quán)利要求1所述的壓力加工用金屬模具，其特征在于上述潤滑液池的周緣的至少一部分被倒角。
9.如權(quán)利要求1所述的壓力加工用金屬模具，其特征在于上述潤滑液池按照上述潤滑液池和上述陽模的前端或上述潤滑液池與上述陰模開口端緣之間的距離部分變小的方式形成。
10.如權(quán)利要求1所述的壓力加工用金屬模具，其特征在于作為潤滑液，向上述潤滑液池供給水或使水溶性潤滑劑溶解在水中的水系潤滑液。
11.一種壓力加工方法，使用權(quán)利要求1所述的壓力加工用金屬模具對(duì)材料進(jìn)行切斷，其特征在于，包括下述工序從上述陽模和上述陰模嵌合的狀態(tài)開始至下一次的相同狀態(tài)為止期間，向全部或一部分形成在上述陽模和上述陰模嵌合時(shí)重合的上述陽模的重合部外周面或上述陰模的重合部內(nèi)周面上、至少暫時(shí)存儲(chǔ)潤滑液的潤滑液池供給上述潤滑液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓力加工用金屬模具和壓力加工方法，通過在相互嵌合而對(duì)材料進(jìn)行切斷的陽模(1)和陰模(2)嵌合時(shí)重合的陽模(1)的重合部外周面(13a)或陰模(2)的重合部內(nèi)周面(24a)上，形成存儲(chǔ)潤滑液的潤滑液池(10)的全部或一部分，從而可以充分地向切斷部供給潤滑液，消除在材料切斷時(shí)潤滑不足的問題。
文檔編號(hào)B21D37/18GK1608766SQ20041008822
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者村田敬一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社, 出光興產(chǎn)株式會(huì)社