專利名稱：光潔精沖模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精沖技術(shù)，尤其涉及一種光潔精沖模具。
背景技術(shù)：
精沖是在普通沖裁的基礎(chǔ)上，為了制造尺寸與形狀精確的沖壓件的一種精密沖壓
加工工藝?，F(xiàn)有技術(shù)中，各種不同的精沖方法，按其工藝方式，主要分類如圖1所示，傳統(tǒng)意義上和目前常用的精沖方法，不是一般意義上的精沖(如整修、光潔沖裁和高速?zèng)_裁等)，而是強(qiáng)力壓邊精沖。強(qiáng)力壓邊精沖的基本原理是在專用(三向力)壓力機(jī)上，借助特殊結(jié)構(gòu)模具，在強(qiáng)力作用下，使材料產(chǎn)生塑性一剪切變形，從而得到優(yōu)質(zhì)精沖件。然而，根據(jù)強(qiáng)力壓邊精沖的機(jī)理和技術(shù)規(guī)范給出的各種材料可精沖的最大厚度可以看出，超過(guò)此極限向更厚的方向發(fā)展，將導(dǎo)致精沖過(guò)程塑性枯竭，而使剪切面的剪切終端表層剝落帶增寬，精沖件的表面完好率降低。此外厚度增加將使模具刃口的受力強(qiáng)度系數(shù)成比例的增加，使模具的壽命降低。從目前精沖企業(yè)生產(chǎn)的精沖件來(lái)看，多數(shù)精沖件的厚度都在6 8mm以下，厚度在IOmm以上的精沖件并不多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種沖裁材料厚度大、剪切面光潔、無(wú)撕裂的光潔精沖模具。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明的光潔精沖模具，包括凹模及與其對(duì)應(yīng)的平面壓邊圈、凸凹模及與其對(duì)應(yīng)的反壓板，所述凹模與凸凹模之間的相對(duì)沖裁間隙小于或等于0.5%，所述相對(duì)沖裁間隙為所述凹模的刃口與凸凹模的刃口之間的徑向間隙與材料厚度之比。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的光潔精沖模具，由于包括凹模及與其對(duì)應(yīng)的平面壓邊圈、凸凹模及與其對(duì)應(yīng)的反壓板，凹模與凸凹模之間的相對(duì)沖裁間隙小于或等于0.5%。在目前平板壓邊精沖的基礎(chǔ)上，通過(guò)微小沖裁間隙，突破強(qiáng)力壓邊精沖的極限厚度，使材料的變形區(qū)處于純剪切的應(yīng)力狀態(tài)而獲得剪切面光潔、無(wú)撕裂的零件。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的精沖工藝分類示意圖；圖2為采用本發(fā)明的技術(shù)后的精沖工藝分類示意圖；圖3a至圖3h為本發(fā)明的實(shí)施例中光潔精沖的過(guò)程示意圖，其中:圖3a為模具初始位置，圖3b為模具閉合，圖3c為沖裁開(kāi)始，圖3d為沖裁結(jié)束，圖3e為模具開(kāi)啟，圖3f為卸除料豆，圖3g為頂出零件及卸除帶料，圖3h為排除零件和廢料，向前送料；圖4為采用本發(fā)明的技術(shù)后的各種精沖工藝對(duì)應(yīng)相對(duì)沖裁間隙范圍示意圖；圖5a至圖5d為沖裁間隙及模具圓角對(duì)光潔精沖的影響示意圖，其中:圖5a、圖5b為模具有圓角時(shí)沖裁纖維變化，圖5c、圖5d為模具無(wú)圓角時(shí)沖裁纖維變化示意圖；圖6為不同的壓邊及沖裁間隙與光亮剪切的關(guān)系示意圖。圖3a至圖3h中:31.凹模，32.反壓板，33.沖孔凸模，34.頂桿，35.凸凹模，36.平面壓邊圈，37.材料，38.零件，39.料豆。圖5a至圖5d中:51.材料，52.壓邊圈，53.凸模，54.邊緣纖維單元，55.反壓板，56.凹模，c.沖裁間隙，r.刃口圓角。
具體實(shí)施例方式
下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明的光潔精沖模具，其較佳的具體實(shí)施方式
是:包括凹模及與其對(duì)應(yīng)的平面壓邊圈、凸凹模及與其對(duì)應(yīng)的反壓板，其特征在于，所述凹模與凸凹模之間的相對(duì)沖裁間隙小于或等于0.5%，所述相對(duì)沖裁間隙為所述凹模的刃口與凸凹模的刃口之間的徑向間隙與材料厚度之比。當(dāng)所述材料厚度大于5mm時(shí)，所述相對(duì)沖裁間隙隨材料厚度的增加逐漸減少。當(dāng)所述材料厚度大于或等于IOmm時(shí)，所述相對(duì)沖裁間隙小于或等于0.4%。所述凹模的刃口與凸凹模的刃口均倒有刃口圓角。還包括沖孔凸模及與其對(duì)應(yīng)的頂桿。本發(fā)明在目前平板壓邊精沖的基礎(chǔ)上，借鑒目前厚板精沖技術(shù)，通過(guò)研究與實(shí)驗(yàn)，提出了光潔精沖的概念。目的是要突破強(qiáng)力壓邊精沖的極限厚度，使精沖零件向更厚的方向發(fā)展，并保證獲得剪切面光潔、無(wú)撕裂的零件。通過(guò)微小沖裁間隙，使材料的變形區(qū)處于純剪切的應(yīng)力狀態(tài)而獲得剪切面光潔、無(wú)撕裂的零件。如圖2所示，在本發(fā)明的基礎(chǔ)上，申請(qǐng)人將精沖工藝重新分類。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是:(I)保持微小沖裁間隙，原則上比強(qiáng)力壓邊精沖更?。?2)壓邊圈上無(wú)齒圈，為平面形狀。沖裁開(kāi)始前和沖裁過(guò)程中，平面壓邊圈均壓緊材料，保持材料和沖裁方向垂直；(3)優(yōu)化模具幾何形狀，強(qiáng)調(diào)合理運(yùn)用壓邊力和反壓力，特別是在厚板精沖過(guò)程中。具體應(yīng)用中，本發(fā)明的關(guān)鍵在于模具成形元件之間的相對(duì)沖裁間隙(沖裁間隙/材料厚度),尤其對(duì)于厚板(t>5mm)，相對(duì)沖裁間隙必須盡可能的小。如圖4所示，給出了按照本發(fā)明的精沖工藝重新分類后的各種精沖工藝對(duì)應(yīng)相對(duì)沖裁間隙范圍，本發(fā)明的相對(duì)沖裁間隙一般小于或等于0.5%，隨著板厚的增加，相對(duì)沖裁間隙要相應(yīng)的減小，才能得到完整的光亮剪切面。如圖5a、圖5b所示，當(dāng)沖裁間隙足夠微小時(shí)，所沖下零件的沖裁表面始終是光潔無(wú)撕裂。而從該圖也可以看出，在保持微小沖裁間隙的同時(shí)，模具圓角對(duì)剪切面的影響。在應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)時(shí)，將所述模具成形元件的刃口倒圓，使沖裁開(kāi)始前的纖維長(zhǎng)度Itl相對(duì)較長(zhǎng)。沖裁時(shí)，材料的邊緣纖維長(zhǎng)度I1只有很小的延伸，保證材料邊緣不出現(xiàn)撕裂，而形成一個(gè)光亮的沖裁面。如圖5c、圖5d所示,與上述相反,如果模具成形元件的刃口不倒圓,保持鋒利,材料在沖裁開(kāi)始前的纖維長(zhǎng)度Itl相對(duì)較短，沖裁時(shí)，材料的邊緣纖維長(zhǎng)度I2有較大的延伸，使材料邊緣出現(xiàn)斷裂，從而形成沖裁面撕裂，影響零件質(zhì)量。精沖時(shí)作用的壓邊力在沖裁區(qū)導(dǎo)致形狀變化，本發(fā)明就是通過(guò)對(duì)各種成形因素的約束，使材料在斷裂變形度以下，從而產(chǎn)生光亮沖裁面。因此，除所述模具成形元件外，所述模具力能元件也是重要因素。如圖6所示，表示不同的壓邊對(duì)光亮剪切部分的影響?？梢钥闯?，當(dāng)相對(duì)沖裁間隙為1%(即強(qiáng)力壓邊的間隙范疇)，使用齒圈或提高壓邊力，才可得到光亮剪切部分；而當(dāng)相對(duì)沖裁間隙足夠小(小于或等于0.5%)，為本發(fā)明的間隙范疇，帶或不帶齒圈都可以出現(xiàn)完整的光亮剪切。反壓力的影響也是非常重要的。隨著反壓力的提高，光亮剪切部分也隨之提高，但反壓力的提高會(huì)導(dǎo)致模具負(fù)荷的增加，所以它必須保持所應(yīng)有的那么低。本發(fā)明的光潔精沖技術(shù)，就是要突破傳統(tǒng)意義精沖沖裁間隙，并利用合理的模具元件結(jié)構(gòu)，使材料的變形處于更理想的剪切狀態(tài)，從而達(dá)到精密沖裁最為理想的結(jié)果。具體實(shí)施例:如圖3a至3h所示，從3a到3h為光潔精沖的一個(gè)工作循環(huán)。如圖3a所示，是模具沖裁的初始位置，此時(shí)要求凹模31與凸凹模35之間相對(duì)沖裁間隙(沖裁間隙/材料厚度)小于或等于0.5%，且注意刃口處倒圓；如圖3b所示，然后模具開(kāi)始閉合，此時(shí)平面壓邊圈36和反壓板32分別壓緊材料37 ；如圖3c所示，當(dāng)材料37被上下壓緊后開(kāi)始沖裁，此時(shí)由凸凹模35對(duì)材料施以沖裁力，注意此時(shí)保持平面壓邊圈36和反壓板32對(duì)材料的壓緊；如圖3d所示，為沖裁過(guò)程結(jié)束，此時(shí)零件38和料豆39從材料上分離；如圖3e所示，表示模具開(kāi)啟，此時(shí)零件38和料豆39分別存在凹模31與凸凹模35中；如圖3f所示，平面壓邊圈36繼續(xù)壓緊材料，頂桿34將料豆39頂出；如圖3g所示，平面壓邊圈36放松材料，反壓板32將零件38頂出，并與帶料分離，此時(shí)已開(kāi)始向前送料；如圖3h所示，排除零件38和料豆39，材料繼續(xù)向前送進(jìn)，準(zhǔn)備沖裁的下一循環(huán)。本發(fā)明的光潔精沖模具及方法是一種新型的精沖工藝方法，它是借鑒以往精沖經(jīng)驗(yàn)發(fā)展出來(lái)的，具有適應(yīng)范圍廣，沖件質(zhì)量高，設(shè)備模具簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以使精沖件的質(zhì)量提高，同時(shí)簡(jiǎn)化了專用精沖設(shè)備和模具，有很好的市場(chǎng)前景和發(fā)展空間。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種光潔精沖模具，包括凹模及與其對(duì)應(yīng)的平面壓邊圈、凸凹模及與其對(duì)應(yīng)的反壓板，其特征在于，所述凹模與凸凹模之間的相對(duì)沖裁間隙小于或等于0.5%，所述相對(duì)沖裁間隙為所述凹模的刃口與凸凹模的刃口之間的徑向間隙與材料厚度之比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光潔精沖模具，其特征在于，當(dāng)所述材料厚度大于5mm時(shí)，所述相對(duì)沖裁間隙隨材料厚度的增加逐漸減少。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光潔精沖模具，其特征在于，當(dāng)所述材料厚度大于或等于IOmm時(shí)，所述相對(duì)沖裁間隙小于或等于0.4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的光潔精沖模具，其特征在于，所述凹模的刃口與凸凹模的刃口均倒有刃口圓角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的光潔精沖模具，其特征在于，還包括沖孔凸模及與其對(duì)應(yīng)的頂桿。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光潔精沖模具，包括凹模及與其對(duì)應(yīng)的平面壓邊圈、凸凹模及與其對(duì)應(yīng)的反壓板，凹模與凸凹模之間的相對(duì)沖裁間隙小于或等于0.5%，且相對(duì)沖裁間隙隨材料厚度的增加逐漸減少，凹模的刃口與凸凹模的刃口均倒有刃口圓角。在目前平板壓邊精沖的基礎(chǔ)上，通過(guò)微小沖裁間隙，突破強(qiáng)力壓邊精沖的極限厚度，使材料的變形區(qū)處于純剪切的應(yīng)力狀態(tài)而獲得剪切面光潔、無(wú)撕裂的零件。
文檔編號(hào)B21D28/14GK103143612SQ20131010040
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者高軍, 趙彥啟, 彭群, 杜貴江, 郝高明, 葛書平, 楊瑞峰, 翟京生 申請(qǐng)人:北京機(jī)電研究所