[發明專利]剪擠式無齒圈精沖裝置及方法

在審

• 申請號: 201710223481.6
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106825194A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 向華;莊新村;趙震;甘新釗
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;東莞市銘科精技五金制品有限公司
• 主分類號: B21D28/02
• 分類號: B21D28/02;B21D28/14
• 代理公司: 上海交達專利事務所31201
• 代理人: 王毓理,王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種機械加工領域的技術，具體是一種剪擠式無齒圈精沖裝置及方法。

背景技術

精沖是一種先進的板料精密塑性成形技術，它是在三動壓力機上，使用特殊的模具結構，伴之適宜的材料和潤滑劑，可直接獲得剪切面光潔、尺寸精度高的零件，目前被廣泛應用于汽車制造、航空器制造、通用機械等各部門。圖1為精沖工藝的示意圖。金屬板料3位于凸模1、V型齒圈壓板2和凹模4、反頂桿5之間。當開始工作時，V型齒圈壓板下行壓入材料；然后在反頂桿頂住材料下端的同時凸模將材料壓入凹模，完成沖裁成形；最后反頂桿頂出成形零件，完成精沖過程。

V型齒圈壓板在精沖工藝起著很重要的作用。如圖1所示，V型齒圈在沖裁開始前就壓入板料，一方面阻止了剪切變形區以外的材料在沖裁過程中隨凸模流動，另一方面增大了材料所受的壓應力，提高了材料的塑性變形能力，從而保證了最終零件的斷面質量和尺寸精度。但是V型齒圈壓板的使用，也存在以下缺點：1)齒圈壓板的制造增加了模具的加工難度和周期，而且齒圈容易損壞，降低齒圈壓板的壽命，增加模具維護成本；2)由于齒圈要壓入板料，直接增大了搭邊，造成材料的浪費，降低了材料利用率。

發明內容

本發明針對現有精沖工藝中V型齒圈壓板存在的上述不足，提供了一種剪擠式無齒圈精沖裝置及方法，通過設計的精沖模具，融合擠壓和沖裁的工藝特點，可以獲得良好沖裁面質量。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種剪擠式無齒圈精沖裝置，包括：設置于平面壓板中的兩段式凸模以及相對該凸模的設置于凹模中的反頂桿，其中：凹模型腔的形狀與精沖零件相匹配。

所述的凸模的外段部分的輪廓尺寸大于凹模型腔的尺寸，凸凹模刃口構成負間隙，間隙大小為待加工板料厚度1％-10％；凸模的內段部分的輪廓尺寸小于凹模型腔的尺寸，凸凹模刃口構成正間隙，間隙大小為待加工板料厚度1％-10％，高度為待加工板料厚度的10％-30％。

所述的兩段式凸模刃口均為圓角刃口。

所述的反頂桿活動設置于凹模的型腔內且形狀尺寸略小于凹模型腔。

所述的平面壓板為無齒圈平面壓板，壓板中部設有凸模通過孔，凸模的下端活動設置于凸模通過孔內。

本發明涉及上述裝置的精沖方法，包括以下步驟：

①將待加工板料放入凸模和凹模之間，平面壓板先下行壓住待加工板料，然后凸模前段先壓入材料，同時反頂桿在待加工板料背面施加反壓力，從而提高了剪切變形區的靜水壓應力，延緩的斷裂的產生；

②當凸模后段壓入待加工板料時，由于其尺寸大于凹模型腔，形成了擠壓的效果，從而進一步提高了變形區的靜水壓應力，在抑制了微裂紋的產生的同時，延長了斷面的光亮帶，從而可以獲得較好光潔面質量；

③凸模繼續下行，由于其前段尺寸小于凹模型腔尺寸，既保證了凸模不會接觸凹模，又可以沖斷待加工板料，保證精沖零件完全離開板料，完成精沖過程。

技術效果

與現有技術相比，本發明融合了擠壓和沖裁的工藝特點，通過設計的兩段式凸模加上平面壓板替代V型齒圈在精沖過程中的作用，增大了變形區材料所受的壓應力的同時保證了零件與板料的分離，可生產出的斷面質量高的精沖零件。本發明可免去精沖模具中的V型齒圈壓板，不僅節約了材料，而且降低了模具的加工和維護成本。

附圖說明

圖1為現有技術的常規精沖模具結構示意圖。

圖2為本發明的精沖模具結構示意圖

圖3a～圖3e為本發明的剪擠式精沖方法的工藝過程示意圖

圖4實施條件下實驗和模擬結果圖

圖中：兩段式凸模1、平面壓板2、板料3、凹模4、反頂桿5。

具體實施方式

如圖2所示，本實施例中的精沖模具為正裝模具，即凸模1和平面壓板2設置于上側，凸模下端設置于壓板凸模通過孔內，凹模4和反頂桿5設置于下側，反頂桿5位于凹模內；凸模1、平面壓板2、和反頂桿5分別通過傳力桿和精沖機滑塊相連，壓力和動作可單獨調整，凹模4固定于壓機下工作臺。

本實施例中的板料3采用完全球化退火的C20E-EN鋼，厚度6mm。實施時，所述的精沖模具設置于三動的精沖機上進行零件成形。