[實(shí)用新型]一種改善應(yīng)力狀態(tài)的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220377407.2
• 申請(qǐng)日: 2012-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN202667306U
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉百宣;劉華;孫紅星;王偉欽;劉丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): B21C26/00
• 分類號(hào): B21C26/00
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及屬于金屬塑性成形加工技術(shù)領(lǐng)域，具體說是涉及一種能改善冷擠壓中正擠壓沖頭工作時(shí)所受應(yīng)力狀態(tài)的沖頭結(jié)構(gòu)形式。

技術(shù)背景

模具壽命是影響冷擠壓生產(chǎn)能否順利進(jìn)行的一個(gè)重要因素，也關(guān)系到冷擠壓件的精度和質(zhì)量。冷擠壓中模具的失效形式主要有塑性變形、產(chǎn)生裂紋、斷裂、局部磨損、局部掉塊等。模具結(jié)構(gòu)對(duì)模具受力狀態(tài)的影響很大，合理的模具結(jié)構(gòu)能使模具工作時(shí)受力均勻、合理，不易偏載，應(yīng)力集中小。

在冷擠壓中，正擠壓作為一種主要的成形工藝被廣泛使用。而生產(chǎn)實(shí)際中，正擠壓沖頭也存在因失效而不能繼續(xù)使用的問題，而其失效形式主要有產(chǎn)生裂紋和斷裂等，其中產(chǎn)生裂紋的形式有多種，而沖頭工作端面產(chǎn)生靠近外圓的環(huán)形或半環(huán)形裂紋（見附圖1）是一種主要的失效形式，這種裂紋多產(chǎn)生于距沖頭外圓3～6mm處的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，其產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋瑳_頭工作時(shí)端面受垂直壓力（見附圖2）產(chǎn)生彈性變形，沖頭靠近外圓部位受內(nèi)部金屬擠壓，向外壁方向彈性變形，而沖頭外圓壁沒有相應(yīng)的平衡力，當(dāng)沖頭一個(gè)工作形行程結(jié)束后，這種變形應(yīng)力又消失。這樣沖頭經(jīng)過一段使用，此部位在交變應(yīng)力的作用下，便產(chǎn)生疲勞裂紋，使沖頭很快失效。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種結(jié)構(gòu)合理的正擠壓沖頭端部結(jié)構(gòu)形式，采用該結(jié)構(gòu)形式的正擠壓沖頭可以改善其工作時(shí)工作端部的受力狀態(tài)，有效解決正擠壓沖頭端面環(huán)形裂紋產(chǎn)生的問題。

本實(shí)用新型的目的可通過下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

本實(shí)用新型的改善應(yīng)力狀態(tài)的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)包括尾端、沖頭身和工作端；所述工作端外圓設(shè)置有由工作端端部向沖頭身部分延伸的長度為8～10mm的環(huán)臺(tái)形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段，且所述的環(huán)臺(tái)形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段的直徑大于沖頭身段直徑0.3mm；在所述的工作端的端面設(shè)置一高度為2～3mm、角度為45°的圓錐凸臺(tái)，圓錐凸臺(tái)根部至環(huán)臺(tái)形結(jié)構(gòu)的工作刃帶外圓部分設(shè)置有角度為2°的圓錐過度面；其中，所述的圓錐凸臺(tái)根部直徑為環(huán)臺(tái)形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段外圓直徑的0.7倍。

本實(shí)用新型所述圓錐凸臺(tái)的臺(tái)面與圓錐凸臺(tái)的錐面之間的過渡圓角、以及圓錐凸臺(tái)根部與角度為2°的圓錐過度面之間的過渡圓角均為R1.5mm。

本實(shí)用新型的有益效果如下：

由于本實(shí)用新型采用正擠壓沖頭工作端部結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)，可以改變沖頭工作時(shí)的端部應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生一指向沖頭內(nèi)部的壓應(yīng)力，因而可以有效解決正擠壓沖頭工作端面環(huán)形裂紋產(chǎn)生的問題，提高沖頭使用壽命，節(jié)約生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1?為正擠壓沖頭端面環(huán)形裂紋示意圖。

圖中箭頭所指為平?jīng)_頭使用過程中產(chǎn)生的環(huán)形裂紋。

圖2?為普通平端面正擠壓沖頭受力示意圖。

圖3?為本實(shí)用新型的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)形式全圖。

圖4?為本實(shí)用新型的正擠壓沖頭工作端部受力示意圖。

圖5?為本實(shí)用新型的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)形式工作端部放大圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型以下將結(jié)合實(shí)施例（附圖）進(jìn)一步描述：

如圖3、圖5所示，本實(shí)用新型所述沖頭主要包括尾端1、沖頭身2和工作端3三部分；所述工作端外圓設(shè)置有由工作端端部向沖頭身部分延伸的長度L2為8～10mm的環(huán)臺(tái)形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段，且所述的環(huán)臺(tái)形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段的直徑d1大于沖頭身段直徑d3?0.3mm；在所述的工作端的端面設(shè)置一高度L1為2～3mm、角度為45°的圓錐凸臺(tái)，圓錐凸臺(tái)根部至環(huán)臺(tái)形結(jié)構(gòu)的工作刃帶外圓部分設(shè)置有角度為2°的圓錐過度面；其中，所述的圓錐凸臺(tái)根部直徑d2為環(huán)臺(tái)形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段外圓直徑d1的0.7倍。

本實(shí)用新型所述圓錐凸臺(tái)的臺(tái)面與圓錐凸臺(tái)的錐面之間的過渡圓角、以及圓錐凸臺(tái)根部與角度為2°的圓錐過度面之間的過渡圓角均為R1.5mm。

本實(shí)用新型的具體工作原理為：在沖頭工作時(shí)，沖頭端面所設(shè)凸臺(tái)和錐面受到坯料金屬的反作用力P，而這種力作用在圓錐面上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一指向沖頭內(nèi)部的分力F2，構(gòu)成指向沖頭內(nèi)部的壓應(yīng)力，因而可以改變靠近沖頭外圓的環(huán)形區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)，有效解決端面環(huán)形裂紋的產(chǎn)生（參見圖4）。另外，工作端外圓設(shè)置一高度為8～10mm的環(huán)臺(tái)形結(jié)構(gòu)的工作刃帶，可以減少?zèng)_頭工作過程中沖頭外圓和凹模內(nèi)壁的接觸面積，可以減少因沖頭夾持不正而帶來的折斷。