本實用新型涉及成形技術領域，特別涉及一種沉頭孔沖壓成形工藝及模具。

背景技術：

國內(nèi)一般對產(chǎn)品的沉頭孔都是采用機械加工的方式制作，這樣在面對大批量產(chǎn)品時就顯得非常的被動，效率非常的低。

另一方面采用沖壓加工，比如先沖過孔再壓沉頭孔；或者擠壓沉頭孔，再沖過孔；或者先沖過孔，再壓斜面，再沖過孔等方法，都存在壓沉頭孔時孔變形量大導致孔開裂、制件變形、沖孔毛刺等問題。

所以，如何能夠提高沉頭孔的加工效率和制件精度、降低廢品率，從而降低制造成本，已經(jīng)是業(yè)界越來越重視的事情了。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種沉頭孔沖壓成形模具，以解決現(xiàn)有沉頭孔加工中存在的技術問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種沉頭孔沖壓成形模具，包括用于對坯料進行擠壓制成工序件的擠壓模具和用于對工序件進行沖孔整形獲得具有成品沉頭孔的成品的沖孔整形模具；擠壓模具包括：擠壓沖頭和擠壓凹模；擠壓沖頭的端部為一個擠壓圓臺；擠壓凹模頂部設有擠壓刃口，擠壓刃口下部設有頂桿孔；沖孔整形模具包括：沖孔-整形沖頭和沖孔凹模；沖孔-整形沖頭的最底部為一個圓柱體，圓柱體的上部連有一個整形圓臺；沖孔凹模頂部設有沖孔刃口，沖孔刃口鋒利，無圓角。

進一步的，工序件上由擠壓沖頭擠壓形成的沉頭孔中，錐角為A2，大端直徑為D21，小端直徑為D2；擠壓圓臺的大端直徑為D51，小端直徑為D5，錐角為A5；成品沉頭孔的錐角為A3，大端直徑為D31，小端直徑為D3；A2＝A5，D21＝D51，D2＝D5；A2比A3大3°-5°；D21比D31大1mm-2mm；D2比D3大1mm-2mm。

進一步的，擠壓凹模的擠壓刃口頂部設有圓角；擠壓凹模的擠壓刃口帶有拔模斜度；擠壓凹模的擠壓刃口頂部直徑為D6，D6比D3小0.5mm-1mm。

進一步的，沖孔-整形沖頭上圓柱體的直徑為D8，整形圓臺的小端直徑為D8，大端直徑為D81，錐角為A8；A8＝A3，D81＝D31，D8＝D3。

進一步的，沖孔刃口的刃口直徑為D9；沖孔刃口和沖孔-整形沖頭的圓柱體配合用于進行沖孔；刃口直徑D9和沖孔-整形沖頭的小端直徑D8采用最小的合理沖裁間隙進行配合。

進一步的，還包括壓邊裝置；壓邊裝置用于對坯料進行擠壓和對工序件進行沖孔整形時提供一個能夠調(diào)節(jié)的壓邊力。

進一步的，頂桿孔中安裝有反頂沖頭，反頂沖頭下部連接有氣動頂桿，氣動頂桿用于在成形時提供一個能夠調(diào)節(jié)的背壓力。

本實用新型一種沉頭孔沖壓成形裝置使用時，包括以下步驟：

第一步，擠壓模具將板狀坯料先通過擠壓的方式制成工序件；

第二步，沖孔整形模具將工序件通過沖孔-整形的方式制成成品和廢料；

第一步具體包括以下步驟：壓邊裝置用壓邊力Fy將坯料壓在擠壓凹模上，然后擠壓沖頭穿過壓邊裝置的沖頭過孔擠壓坯料，使得部分坯料進入擠壓凹模的刃口中，形成工序件，此階段中，由于擠壓凹模的擠壓刃口頂部設有圓角R6，擠壓凹模的擠壓刃口帶有拔模斜度A6，能有效阻止裂紋的產(chǎn)生，擠壓凹模的頂桿孔中安裝有反頂沖頭，反頂沖頭下部連接有氣動頂桿，在擠壓的過程中提供背壓力Fd，使得整個擠壓過程中材料處于三向壓應力狀態(tài)，阻止裂紋的產(chǎn)生；

第二步具體包括以下步驟：工序件通過在第一步中被擠入擠壓刃口中的凸起坯料居中定位于沖孔刃口中，壓邊裝置用壓邊力Fy將工序件壓緊在沖孔凹模上；然后沖孔-整形沖頭穿過沖頭過孔對工序件進行沖孔，沖去廢料，并對工序件的錐孔進行整形，獲得帶沉頭孔的成品。

進一步的，第一步擠壓獲得工序件上沉頭孔的錐角A2比成品上沉頭孔的錐角A3大3°-5°；第二步中，通過沖孔-整形沖頭的圓柱體和沖孔凹模配合，沖去廢料，然后整形圓臺擠壓工序件上沉頭孔底部圓角區(qū)域的材料，使其向上流動轉(zhuǎn)移到沉頭孔的上部未被充填的區(qū)域，對工序件上沉頭孔的形狀進行微整形，形成最終成品的沉頭孔。

進一步的，整個整形過程中沖孔-整形沖頭未完全被工序件的材料包圍，材料始終有自由流動空間，防止孔的脹裂。

本實用新型一種沉頭孔沖壓成形裝置，具有以下優(yōu)點：

1)第一步所使用的擠壓模具，采用強力壓邊，多余的料進入擠壓凹模中，坯料外形變形小。

2)第二步所使用的沖孔-整形模具，主要完成沖孔工作，同時對工序件的沉頭孔底部圓角這個局部進行微整形，沖擠沖頭始終未完全被坯料包圍，坯料也始終有自由流動的空間，可在小變形和低載荷下實現(xiàn)沉頭孔的精確成形，制件變形小、無毛刺，避免了孔脹裂等問題。

3)模具壽命和制件精度顯著提高，同時降低了產(chǎn)品制造成本及模具加工成本，經(jīng)濟效益顯著提高。

附圖說明

圖1(a)至圖1(c)為沉頭孔沖壓成形工藝的流程圖；

圖2為擠壓成形工藝簡圖；

圖3為擠壓沖頭示意圖；

圖4為擠壓凹模示意圖；

圖5為沖孔-整形工藝簡圖；

圖6為沖孔-整形沖頭示意圖；

圖7為沖孔凹模示意圖；

圖8為整形局部放大圖。

具體實施方式

本實用新型一種沉頭孔沖壓成形模具，包括用于對坯料進行擠壓制成工序件的擠壓模具和用于對工序件進行沖孔整形獲得具有成品沉頭孔的成品的沖孔整形模具。

請參閱圖1(a)至圖1(c)所示，使用本實用新型一種沉頭孔沖壓成形模具進行沉頭孔沖壓成形時，分為兩步：

第一步，將板狀坯料1先通過擠壓的方式制成工序件2；

第二步，將工序件2通過沖孔-整形的方式制成成品3和廢料4。

通過兩步成形獲得有沉頭孔的成品3。

其中：

1)工序件2的錐角A2比成品3的錐角A3大3°-5°；

2)工序件2的錐臺孔大端直徑D21比成品3沉頭孔大端直徑D31大1mm-2mm；

3)工序件2的錐臺孔小端直徑D2比成品3沉頭孔小端直徑D3大1mm-2mm；

第一步的擠壓成形工藝如圖2所示。

請參閱圖2至圖4所示，第一步中所使用的擠壓模具包括：強力壓邊裝置70、擠壓沖頭5和擠壓凹模6。擠壓沖頭5的端部為一個擠壓圓臺50，該擠壓圓臺50的大端直徑為D51，小端直徑為D5，擠壓圓臺50的錐角為A5。強力壓邊裝置70上設有供擠壓沖頭5穿過的沖頭過孔。擠壓凹模6頂部設有擠壓刃口60，擠壓刃口60下部設有頂桿孔61；擠壓刃口60的頂端直徑為D6，擠壓刃口60頂端設有圓角R6，擠壓刃口60的拔模斜度A6，防止坯料擠壓時開裂。

其中：

1)擠壓沖頭5的小端直徑D5比成品沉頭孔小端直徑D3大1mm-2mm，擠壓沖頭5的大端直徑D51比成品沉頭孔大端直徑D31大1mm-2mm，擠壓沖頭5的錐角A5比成品沉頭孔錐角A3大3°-5°。

2)強力壓邊裝置70的壓邊力為Fy，該壓邊力Fy可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，防止坯料1在擠壓時過多的向外流動。

3)擠壓凹模6的擠壓刃口60頂部設有圓角R6，防止坯料擠壓時開裂。

4)擠壓凹模6的擠壓刃口60帶的拔模斜度A6，以便于反頂沖頭71將工序件2從擠壓凹模6中頂出。

5)擠壓凹模6的擠壓刃口頂部直徑為D6，比成品3的沉頭孔小端直徑D3小0.5mm-1mm，便于第二步成形時對工序件2進行定位。

6)反頂沖頭71由氣動頂桿72支撐，工作時由氣動頂桿72提供背壓力Fd，該背壓力可根據(jù)需要調(diào)整，使得擠壓成形時坯料內(nèi)部處于三向壓應力狀態(tài)，防止坯料在擠壓時開裂，并在成形后頂出工序件2。

第一步具體包括以下步驟：強力壓邊裝置70用壓邊力Fy將坯料1壓在擠壓凹模6上，然后擠壓沖頭5穿過強力壓邊裝置70的沖頭過孔擠壓坯料1，使得部分坯料進入擠壓凹模6的刃口60中，形成工序件2。擠壓的過程中，由氣動的頂桿72帶動反頂沖頭71一直頂著坯料底部，并提供背壓力Fd。

第二步為沖孔-整形工藝，如圖5所示。

請參閱圖6和圖7所示，第二步中所使用的沖孔整形模具包括：強力壓邊裝置70、沖孔-整形沖頭8和沖孔凹模9。沖孔-整形沖頭8的最底部為一個圓柱體80，圓柱體80的上部連有一個整形圓臺81；圓柱體80的直徑為D8，整形圓臺81的小端直徑為D8，大端直徑為D81，錐角為A8。沖孔凹模9頂部設有沖孔刃口90，沖孔刃口90鋒利，無圓角，刃口直徑為D9。

其中：

1)沖孔-整形沖頭8的小端直徑D8等于成品3的沉頭孔小端直徑D3；

2)沖孔-整形沖頭8的大端直徑D81等于成品3的沉頭孔大端直徑D31。

3)沖孔-整形沖頭8的錐角A8等于成品3的錐角A3。

4)沖孔凹模9的刃口鋒利，刃口直徑D9和沖孔-整形沖頭8的小端直徑D8配合，保證合理的間隙值進行沖孔。

5)整形時只對工序件2沉頭孔的底部圓角部位311進行微整形，且整形中，圖8中工序件2沉頭孔底部圓角部位311區(qū)的材料，向上流動轉(zhuǎn)移到沉頭孔的上部未被充填的312區(qū)域處，整個整形過程中沖孔-整形沖頭8未完全被工序件2的材料包圍，材料始終有自由流動空間，防止多余材料沒地方流動導致整形力過大、工件變形和孔開裂。其中200為第一步成形工序件2的沉頭孔輪廓；300為成品3的沉頭孔輪廓。

第二步具體包括以下步驟：工序件2通過在第一步中被擠入擠壓刃口中的凸起坯料居中定位于沖孔刃口9中，強力壓邊裝置70用壓邊力Fy將工序件2壓緊在沖孔凹模9上；然后沖孔-整形沖頭8穿過沖頭過孔對工序件2進行沖孔，沖去廢料4，并對工序件2的錐孔進行整形，獲得成品3的沉頭孔。