专利名称：一种精密冲压机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及冲压机械，特别是涉及一种精密冲压机械。
背景技术：
精冲是板料精密冲裁的简称，是德国人F. Schiess1921年瑞士工作期 间，在板料普通冲裁的基础上究发明的，并申请了德国专利，精冲可直接用 板料制成品零件，用于取代切削加工件的一种先进冲压工方法。精冲技术是 一项由多种基础工艺组合构成庞大而复杂的系统工程，包括金属冶炼技术、 原材加工及其前处理技术、精冲模设计制造与修理技术、精冲润滑技术、精 冲专用设备研试开发制造与维修技术、理化计量与精密检测技术、精冲工艺 深化扩展应用技术等。精冲技术改变了传统板料冲压工艺的毛坯生产性质， 可以用板、条、带、巻料在专用精冲机上用带各种开头强力压料板的精冲模 一模成形冲制出尺寸与形位精度高、冲切面光洁平整、可与切削加工件相媲 美的成品零件。近年来，板料的精密冲裁(Fejnschneiden)己扩展加工范围成 为可以精冲深孔、沉孔、盲孔、压凸、压花、镦挤、翻边……等精密冲裁与 成形的复合加工，进行各种复杂板料冲压件的精密冲压(Feinstanzen)技术。
精冲专用设备即精冲机它是采用不同结构的强力压料板进行压边、反 顶及冲裁的精密冲裁设备。包括目前普及用于生产的用V型齿圈强力压精冲 技术和较少使用的带锯齿型压板、锥形压抬形压板的精冲方法等。也有采用 对应的成对凸模与凹模按规定程序分次冲切的对向凹模精冲技术及设备。
目前国内企业所使用的精冲机基本上分两类
FB强力压边精冲机国外企业包括德国Feitool SMG公司、瑞士 Feitool Osterwalder公司、瑞士 Hydrel公司、瑞士 Schmid公司、瑞士 ESSA公司等 生产的占绝大部分。国内企业如武汉华夏精冲公司已开发出来，但未大规 模推广。
经济型精冲机国内部分企业自己开发制造。适合于中、小批量中、小 零件的单工位精冲加工。其缺点是导向精度和抗偏载能力差，不适于采用多 工位连续精冲模生产。FB强力压边精冲机不能大规模推广的主要问题有
FB强力压边精冲机的价格很高， 一般企业买不起。如一台4000KN精冲 机的价格达到600多万元人民币。
与FB强力压边精冲机相配套的精冲模具的精度要求很高。如其凹凸模 间隙一般为板料厚度的1%。而反压板与凹模的间隙有时甚至比这还要小。因 此必须有高精度的生产设备与之相匹配。
对模具设计、模具制造技术人员的要求也很高。高精度的模具需要高登 记的模具技术人员来设计、制造和维护。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供的精密冲压机械，通过设置凸模支承弹性元 件，并结合反压板的反压力来实现精密的压边和冲裁，实现低模具精度要求 和低成本下的精密冲压，具有广泛的推广和应用空间。
一种精密冲压机械，包括滑块(2)、凸模(15)、上模座(4)、压边齿圈 甲板(10)、凹模(18)、凹模甲板(19)、压边齿圈(11)、脱料板(12)、反 压板(16)、凸模固定板(8)和凸模垫板(5)，该滑块(2)上设置有凸模支 承弹性元件(1)，该凸模支承弹性元件(1)通过桥板(3)连接凸模(15)。
优选地，上述压边齿圈甲板(10)上连接有至少一个压边齿圈弹性支承 元件(7)。
优选地，上述凸模(15)周围设置有凸模保护套(6)。 优选地，上述凹模(18)上设置有凹模弹性支承元件(17)。 当压边齿圈与板料接触时，凸模与板料有S 1的距离(此距离等同于凸 模与压边齿圈的初始位置差)，滑块继续向下运动，凸模则也继续向下运动。 此时，由滑块将压边力传给上模座，上模座将运动传给压边齿圈弹性支承元 件，压边齿圈弹性支承元则将力传给甲板，再通过压边齿圈垫板将力传给压 边齿圈，压边齿圈则在压边齿圈弹性支承元件的弹性力作用下开始压入板料 中。当凸模开始与板料接触时，压边齿圈上所产生的压边力已达到了 k S 1 (k 为压边齿圈弹性支承元件的刚度)，因此可以通过选择不同的压边齿圈垫板来 调整k、 S 1可以获得所需的压边力。当压边齿圈压紧冲压板料并压入板料中一定深度，凸模开始冲裁板料。反压板开始产生反压力。凸模固定板与压边
齿圈之间的间隙S 2减小。其减少量为S 1。此时压边齿圈与凸模固定板间的 间隙变为S2—S1。
滑块继续冲裁行程，凸模和压边齿圈压入板料中，直到凸模固定板与压 边齿圈之间的间隙S2为零，压边力通过垫块、凸模固定板和压边齿圈弹性 支承元件一起传给压边齿圈，此时压边力为kS2。凸模支承弹性元件因受压 縮而使凸模相对于固定板上移。凸模支承弹性元件的压縮量S3的大小与其 刚度、板料剩余冲裁量、板料强度等因素有关(S3等同于凸模保护套与凸 模垫板的初始间隙)。在此过程中，凸模的冲裁力先是由凸模支承弹性元件提 供，由滑块经凸模支承弹性元件传给桥板，由桥板将冲裁力传给凸模保护套， 凸模保护套将冲裁力传给凸模。在冲裁力达到某一数值后，垫板与凸模保护 套直接接触，冲裁力由滑块经上模座、垫板传给凸模保护套，再将冲裁力传 给凸模。凸模与压边齿圈同步向下运动。直到滑块的向下行程接近结束。
当滑块2的冲裁行程接近结束，凸模已切入板料中相当深度。此时压边 齿圈的运动接近停止，凸模由滑块所驱动的运动也基本停止，但板料冲裁面 上的剩余冲裁面的抗力和反压板的反压力已不足以抵抗由凸模凸模支承弹性 元件所产生的弹性恢复力，凸模在凸模支承弹性元件的弹性力作用下将零件 冲裁下来。由于在整个冲裁过程中，冲裁变形区始终处于三向受压应力状态， 且其静水压力比FB精冲还大，因此足以保证得到完整的冲裁光亮面。
为保证凸模的正常工作，凸模保护套与凸模垫板之间的间隙S3应为板 料的剩余冲裁厚度加l 1.5mm。当滑块开始向上运动时，带动上模座4，凸模 支承弹性元件处于从压縮状态到自由状态的转变过程中，而弹性元件7则开 始恢复，因此压边齿圈在弹性元件带动向上运动最先脱离板料。凸模5则由 滑块经上模座、凸模垫板、凸模固定板、凸模保护套挡板将力传给凸模，凸 模开始向上移动。
随着滑块的继续上行，凸模和压边齿圈同时向上运动，反压板与凹模弹 性支撑元件将零件从凹模中顶出，取出零件，送料机送料就位，凸模和压边 齿圈继续上行直到滑块运动到最高点。准备下一冲裁行程。本发明的工作原理是利用传统冲压机械的滑块的运动，通过选择不同的 压边齿圈垫板调整压边齿圈与凸模的初始位置差S l;调整凸模固定板与压边 齿圈的初始间隙S 2;调整桥板与垫块的初始间隙S 3以及凸模支承弹性元件
1的刚度K、弹性元件7的刚度k，并辅以反压板的反压力来实现压边、冲裁。
最终获得全光亮冲裁面，并符合相应的尺寸精度。同时，导柱、导柱的引入，
也使得导向精度得以成功解决(在工作过程中的冲裁力除了由滑块2提供以 外，凸模支承弹性元件l、 7和间隙S1、 S 2 S 3的选择也非常重要。它们决
定着精冲件的精冲工艺和毛刺、塌角等问题的处理，也直接影响凸凹模间隙、 凹模圆角等重要模具参数。而间隙S3则是凸模支承弹性元件1是精冲过程 中的最大压縮量。 一般取板料剩余冲裁行程的2 3倍)。
由于弹性精冲机的冲裁力、压边力是分两阶段分别由滑块经弹性元件提 供和滑块直接提供。因此其压边力、冲裁力的变化与强力压边精冲机的较大 的差别。首先是压边力，强力压边精冲机的压边力通过油缸经传力杆施加到 压边齿圈后，在凸模冲裁行程内基本保持不变。其次是冲裁力，其变化是随 冲裁行程的发展增大，当其达到一定数值后(即冲裁到达一定行程后)突然 减小。
本发明中，压边力首先是由压边齿圈弹性元件在变形达到S 1时产生的 压力，其数值基本达到可大大减小毛剌尺寸的数值；然后随着压边齿圈弹性 元件的进一步变形，压边力PG增大，但由于压边齿圈弹性支承弹性元件的刚 度小于凸模支承弹性元件1的刚度，因此压边齿圈的行程小于凸模的行程。 当间隙S2变为零时，压边齿圈弹性支承元件的变形达到S 2，而凸模支承弹 性元件产生了S3的压縮量，此后压边齿圈几乎与凸模同时向下运动，直到 滑块的下降到死点。此后滑块带动压边齿圈向上运动，而凸模5在凸模支承 弹性元件的弹性恢复力的作用下继续向下运动，直到凸模支承弹性元件完全 恢复。此时凸模也完成了冲裁。因此凸模比压边齿圈滞后一段时间向上回程。 所以压边齿圈首先从材料上退回。从而使凸模周围材料的变形得到释放，减 少了材料与凸模在回程过程中产生的摩擦。有利于提高模具的寿命。反压板 的反压力PR是在凸模开始接触材料时产生的，它由液压油缸通过触发开关产生。并随着冲裁力PS的增大而增大。最终达到设计值。在凸模开始回程时液
压油缸的压力部分释放，零件在反压板退料力的作用下被顶出，然后被吹出。 本发明的优点是成功解决了导向精度、压边力和反压力、抗偏载能力等 问题。且可以采用多工位连续模配合自动送料机工作。由于弹性精冲机是由
普通压力机改造而来，所以其价格便宜。 一般情况下是同吨位FB强力压边精 冲机的1/2 1/3。由于弹性精冲机在工作过程中都其剪切区均能保持较高的 静水压力，所以弹性精冲机的精冲模具的凹凸模间隙可达板料厚度的2%左 右，即弹性精冲机相配套的精冲模具的制造精度也比FB精冲模具低。因此对 模具制造的要求也相应可降低要求。
图l是本发明结构示意图； 图2是本发明的动作示意图3是本发明的动作示意图； 图4是本发明的动作示意图； 图5是本发明的动作示意图； 图6是本发明的动作示意图； 图7是本发明的动作示意图8是本发明的动作示意图9是本发明的动作示意图10是本发明的动作示意图11是本发明加工零件的结构示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明提供的精密冲压机械，包括滑块(2)、凸模(15)、 上模座(4)、压边齿圈甲板(10)、凹模(18)、凹模甲板(19)、压边齿圈(ll)、 脱料板(12)、反压板(16)、凸模固定板(8)和凸模垫板(5)，该滑块(2) 上设置有凸模支承弹性元件(1)，该凸模支承弹性元件(1)通过桥板(3) 连接凸模(15)，上述压边齿圈甲板(10)上连接有至少一个压边齿圈弹性支 承元件(7)，上述凸模(15)周围设置有凸模保护套(6)，上述凹模(18)上设置有凹模弹性支承元件(17)。
如图2所示，当滑块2向下运动，带动上模座4、凸模垫板5、凸模固 定板8和压边齿圈弹性支承元件7向下运动，同时压边齿圈11和凸模15也 一起向下运动。当压边齿圈与板料13接触时，凸模与板料13有S 1的距离 (此距离等同于凸模15与压边齿圈11的初始位置差)，滑块2继续向下运动， 凸模15则也继续向下运动。此时，由滑块2将压边力传给上模座4，上模座 4将运动传给压边齿圈弹性支承元件7，压边齿圈弹性支承元件7则将力传给 甲板10，再通过压边齿圈垫板12将力传给压边齿圈11，压边齿圈11则在压 边齿圈弹性支承元件7的弹性力作用下开始压入板料中。当凸模15开始与板 料13接触时，压边齿圈11上所产生的压边力己达到了 kSi (k为压边齿圈 弹性支承元件7的刚度)，因此可以通过选择不同的压边齿圈垫板12来调整 k、 S i可以获得所需的压边力。当压边齿圈11压紧冲压板料13并压入板料 13中一定深度，凸模15开始冲裁板料13。反压板16开始产生反压力。凸模 固定板8与压边齿圈11之间的间隙52减小。其减少量为Si。此时压边齿圈 11与凸模固定板8间的间隙变为S2—S 1()
如图3所示，滑块2继续冲裁行程，凸模15和压边齿圈11压入板料中， 直到凸模固定板8与压边齿圈11之间的间隙S 2为零，压边力由上模座4同 时还通过凸模垫板5、凸模固定板8，和压边齿圈弹性支承元件7—起传给压 边齿圈11，此时压边力为k52。凸模支承弹性元件1因受压縮而使凸模15 相对于凸模固定板8上移。凸模支承弹性元件1的压縮量S 3的大小与其刚度 K、板料剩余冲裁量、板料强度等因素有关(33等同于凸模保护套6与凸模 垫板5的初始间隙)。在此过程中，凸模15的冲裁力先是由凸模支承弹性元 件1提供，由滑块2经凸模支承弹性元件1传给桥板3，由桥板3将冲裁力 传给凸模保护套6，凸模保护套6将冲裁力传给凸模15。在冲裁力达到某一 数值后，垫板5与凸模保护套6直接接触，冲裁力由滑块2经上模座4、垫 板5传给凸模保护套6,再将冲裁力传给凸模15。凸模15与压边齿圈11同 步向下运动。直到滑块2的向下行程接近结束。
如图4所示，当滑块2的冲裁行程接近结束，凸模15已切入板料13中相当深度。此时压边齿圈11的运动接近停止，凸模15由滑块所驱动的运动 也基本停止，但板料13冲裁面上的剩余冲裁面的抗力和反压板的反压力已不 足以抵抗由凸模支承弹性元件1所产生的弹性恢复力，凸模15在凸模支承弹 性元件1的弹性力作用下将零件冲裁下来。由于在整个冲裁过程中，冲裁变 形区始终处于三向受压应力状态(压边力、冲裁力、反压力)，且其静水压力 比FB精冲还大，因此足以保证得到完整的冲裁光亮面。
如图5所示，为保证凸模15的正常工作，凸模保护套6与凸模垫板5 之间的间隙S 3应为板料的剩余冲裁厚度加4. 0~5. 0mm。当滑块2开始向上运 动时，带动上模座4，凸模支承弹性元件1处于从压縮状态到自由状态的转 变过程中，而压边齿圈弹性支承元件7则开始恢复，因此压边齿圈7在压边 齿圈弹性支承元件7带动向上运动最先脱离板料。凸模5则由滑块2经上模 座4、凸模垫板5、凸模固定板8、凸模保护套挡板9将力传给凸模15，凸模 15开始向上移动。
如图6所示，随着滑块2的继续上行，凸模15和压边齿圈11同时向上 运动，反压板16与凹模弹性支撑元件17将零件从凹模18中顶出，取出零件， 送料机送料就位，凸模15和压边齿圈11继续上行直到滑块2运动到最高点， 准备下一冲裁行程。
本发明的工作原理是利用传统冲压机械的滑块的运动，通过选择不同的 压边齿圈垫板12调整压边齿圈11与凸模15的初始位置差S 1;调整凸模固 定板8与压边齿圈11的初始间隙S 2;调整凸模保护套6与凸模垫板5的初 始间隙S 3以及凸模支承弹性元件1的刚度K、压边齿圈弹性支承元件7的刚 度k，并辅以反压板16的反压力来实现压边、冲裁。最终获得全光亮冲裁面， 并符合相应的尺寸精度。同时，导柱20、导柱21的引入，也使得导向精度 得以成功解决。
在工作过程中的冲裁力除了由滑块2提供以外，凸模支承弹性元件1的 刚度K，压边齿圈弹性元件7的刚度k遗迹间隙S" S2、 83的选择也非常
重要。它们决定着精冲件的精冲工艺和毛剌、塌角等问题的处理，也直接影 响凸凹模间隙、凹模圆角等重要模具参数。而间隙83则是凸模支承弹性元件1是精冲过程中的最大压縮量。 一般取板料的剩余冲裁厚度加4.(T5.0mm。 如图7、 8、 9所示。
由于弹性精冲机的冲裁力、压边力是分两阶段分别由滑块经压边齿圈弹 性元件7提供和滑块2直接提供。因此其压边力、冲裁力的变化与强力压边 精冲机的较大的差别。首先是压边力，强力压边精冲机的压边力通过油缸经 传力杆施加到压边齿圈后，在凸模冲裁行程内基本保持不变。其次是冲裁力， 其变化是随冲裁行程的发展增大，当其达到一定数值后(即冲裁到达一定行 程后)突然减小。
如图10所示，PG为压边力，PS为冲裁力，PR为反压力，本发明中，压 边力PG首先是由压边齿圈弹性支承元件7在变形达到S i时产生的压力，其 数值基本达到可大大减小毛刺尺寸的数值；然后随着压边齿圈弹性支承元件 7的进一步变形，压边力PG增大，但由于压边齿圈弹性支承元件7的刚度小 于凸模支承弹性元件1的刚度，因此压边齿圈11的行程小于凸模15的行程。 当间隙52变为零时，压边齿圈弹性支承元件7的变形达到S 2，而凸模15支 承弹性元件1产生了 83的压縮量，此后压边齿圈11几乎与凸模15同时向下 运动，直到滑块2的下降到死点。此后滑2块带动压边齿圈向上运动，而凸 模15则在凸模支承弹性元件1的弹性恢复力的作用下继续向下运动，直到凸 模支承弹性元件1完全恢复。此时凸模15也完成了冲裁。因此凸模15比压 边齿圈11滞后一段时间向上回程。所以压边齿圈11首先从板料13上退回。 从而使凸模15周围板料13的变形得到释放，减少了板料13与凸模在回程过 程中产生的摩擦。有利于提高模具的寿命。反压板16的反压力PR是在凸模 15开始接触板料13时产生的，它由液压油缸通过触发开关产生。并随着冲 裁力PS的增大而增大。最终达到设计值。在凸模15开始回程时液压油缸的 压力部分释放，零件在反压板16退料力的作用下被顶出，然后被吹出。
本发明实施例的优点是成功解决了导向精度、压边力和反压力、抗偏载 能力等问题。且可以采用多工位连续模配合自动送料机工作。由于弹性精冲 机是由普通压力机改造而来，所以其价格便宜。 一般情况下是同吨位FB强力 压边精冲机的1/2 1/3。由于弹性精冲机在工作过程中都其剪切区均能保持较高的静水压力，所以弹性精冲机的精冲模具的凹凸模间隙可达板料厚度的
2%左右，即弹性精冲机相配套的精冲模具的制造精度也比FB精冲模具低。因 此对模具制造的要求也相应可降低要求。
应用实施例电脑针织横机用系列选针片，零件板厚0. 72皿。材料:Q235A。 要求全光亮面、无毛剌、倒圆。平面度为0.001/1. 000。
使用本发明提供的精密冲压机械，并选用如下间隙^ = 0.12/^, 82 = 2mzz， 63 = 1咖。目前己试生产6千万多件。如图ll所示。
权利要求
1、一种精密冲压机械，包括滑块(2)、凸模(15)、上模座(4)、压边齿圈甲板(10)、凹模(18)、凹模甲板(19)、压边齿圈(11)、脱料板(12)、反压板(16)、凸模固定板(8)和凸模垫板(5)，其特征在于，该滑块(2)上设置有凸模支承弹性元件(1)，该凸模支承弹性元件(1)通过桥板(3)连接凸模(15)。
2、 根据权利要求1所述的精密冲压机械，其特征在于上述压边齿圈甲 板(10)上连接有至少一个压边齿圈弹性支承元件(7)。
3、 根据权利要求1所述的精密冲压机械，其特征在于上述凸模(15) 周围设置有凸模保护套(6)。
4、 根据权利要求3所述的精密冲压机械，其特征在于上述凹模(18) 上设置有凹模弹性支承元件(17)。
全文摘要
本发明提供的一种精密冲压机械，包括滑块(2)、凸模(15)、上模座(4)、压边齿圈甲板(10)、凹模(18)、凹模甲板(19)、压边齿圈(11)、脱料板(12)、反压板(16)、凸模固定板(8)和凸模垫板(5)，其特征在于，该滑块(2)上设置有凸模支承弹性元件(1)，该凸模支承弹性元件(1)通过桥板(3)连接凸模(15)。通过设置凸模支承弹性元件，并结合反压板的反压力来实现精密的压边和冲裁，实现低模具精度要求和低成本下的精密冲压，具有广泛的推广和应用空间。
文档编号B21D28/14GK101543866SQ20091002663
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月7日 优先权日2009年5月7日
发明者戴赞荣, 陈启东 申请人:戴赞荣;常熟理工学院