针对难成形材料的对向双齿圈精冲模具的制作方法

本实用新型涉及一种精冲模具，特别是针对难成形材料的对向双齿圈精冲模具。

背景技术：

精冲能直接从板料上冲出断面质量好、公差等级高的冲裁零件，它广泛用于仪表、电子、汽车等行业。但传统的精冲模具结构只能对厚度较薄、塑性较好的材料进行加工。其原因是目前传统的齿圈强力压边精冲模具，在模具的一面设置单齿圈压板阻止毛坯材料水平流动，不能提供强大的阻力在变形区形成强大的三向压应力状态，从而提高变形区材料的塑性，使得材料处于塑性变形而不易断裂。

专利文献CN102039346 A公开了一种对向齿挤压式精冲模具及采用该模具的精冲方法，其采用了对向齿板和带齿凹模，对向齿板和带齿凹模的齿圈的断面为三角齿形，齿圈与毛坯的接触线分别位于毛坯上工件轮廓的外面，并包围工件的轮廓，冲裁工件时上下两个齿圈分别压入工件，阻止毛坯材料沿水平方向流动，并对毛坯材料进行前期挤压，使毛坯材料内部形成强大的三维压应力，减小冲裁过程中毛坯材料产生拉应力的区域，避免产生裂纹，消除工件锐边和毛刺。但是以上模具采用的是对向一个齿圈，对于塑性更差高强钢或更厚的材料，难以提供更强大的阻力来形成变形区更大的三向压应力状态，提高材料的塑性。

技术实现要素：

为了解决目前齿圈强力压边精冲模具不适应厚板材和高强度、低塑性板材的精冲加工问题，本实用新型提出一种针对难成形材料的对向双齿圈精冲模具，采用双齿圈压边，在精冲的过程中，断面为三角形齿的齿圈首先压入待冲材料，利于提供更强大横向阻力。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种针对难成形材料的对向双齿圈精冲模具，包括凸模、压板、凹模和反顶板。所述压板为双齿圈压板，与独立导向的凸模一起设在模具接合面的上侧，所述凹模为双齿圈凹模，设在模具接合面的下侧，反顶板设置在双齿圈凹模内，反顶板与凹模滑动连接。双齿圈压板的内外齿圈与双齿圈凹模的内外齿圈相对，并分别朝向待冲裁坯件的两个表面，即基于坯件面对称；所述双齿圈压板和双齿圈凹模上相对应的外齿圈的齿顶环线等于或略大于坯件的外轮廓线。本模具采用双齿圈压板和双齿圈凹模对难成形材料先期挤压到一定程度，凸模再向下运动进行精冲过程。一定程度指毛坯料外环被先期挤压到塑性衰竭，加之对向双齿的作用，使当凹模和凸模向下运动时材料几乎不能横向流动。

进一步，所述双齿圈压板和双齿圈凹模上相对应的外齿圈比内齿圈的齿高1mm。

更进一步，所述双齿圈压板和双齿圈凹模上的内外齿圈的分布尺寸相同。

本实用新型的效果是：

模具与待冲件上下两侧分别有带齿压板和带齿凹模，带齿压板与带齿凹模都有双齿圈并且它们齿尖两两相对，通过对齿板齿圈和带齿凹模齿圈压入待冲材料上面和下面，阻挡齿双齿圈内的材料在受到凸模具挤压的情况下，沿水平方向流出齿圈范围，从而保证在对向双齿板、凸模和带双齿凹模、反顶板的相对挤压下，双齿圈的内齿圈的毛坯材料内部产生很大的三向压应力，在强三向压应力的作用下，挤压区域的材料不得不产生塑性流动，使该区域的材料处于静水压力状态，并具有最大的塑性变形范围。双齿圈比单齿圈阻止效果会更大，后者会提供更强大的阻力来形成变形区更大的三向压应力状态，提高材料的塑性。这样对于塑性更差高强钢或更厚的材料，也能用精冲模加工出来。

进一步本模具优化设计了外齿圈的高度和位置，以便于齿圈能更顺利地压入坯料，更好地起到对材料的阻止作用。

可见，本实用新型针对难成形材料的对向双齿圈精冲模具，通过采用对向双齿圈结构，充分利用坯件外侧变形阻力小，易于齿压入，更利于提供强大横向阻力。本实用新型生产工艺简单，生产效率高，适用于材料的强度高、塑性差以及各种几何形状较复杂的零件的精冲，进一步扩展了精冲行业的范围。

附图说明

图1是本实用新型针对难成形材料的对向双齿圈精冲模具精冲过程开始前的结构示意图。

图1A和图1B是图1中A和B的局部放大视图，分别为双齿尺寸特征和待冲件相对齿的位置。

图2是本实用新型针对难成形材料的对向双齿圈精冲模具精冲过程中对向双齿板的齿圈压入难成形板料的结构示意图。

图3是本实用新型针对难成形材料的对向双齿圈精冲模具精冲过程结束时的结构示意图。

附图中的标示含义如下：1-双齿圈压板，11、齿板外齿圈，12-齿板内齿圈，2-凸模，3-冲件废料，4-双齿圈凹模，41-凹模外齿圈，42-凹模内齿圈，5-待冲工件，6-反顶板。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的结构和工作方式。特别说明的是，本实用新型保护的精冲模具，不受以下实施例的限制，凡是利用本实用新型的原理和结构，经过变换所形成的技术方案，都在本实用新型的保护范围内。

本实用新型是针对难成形材料的对向双齿圈精冲模具，结构如图1、图1A和图1B所示，在模具结合面的上侧，设有滑动配合的凸模2与双齿圈压板1，在模具结合面的下侧，设有滑动配合的双齿圈凹模4和反顶板6，双齿圈压板1和带双齿凹模4分别朝向待冲工件5的上下两个表面，双齿圈压板1和带双齿凹模4分别设有凸起的内、外齿圈齿圈，形成两对对向齿，两对双齿的断面形状都为三角形，其齿尖分别朝待冲工件上下两个表面。双齿圈压板和双齿圈凹模上相对应的齿板外齿圈11和凹模外齿圈41的齿顶环线等于或略大于待冲工件5的外轮廓线。双齿圈压板和双齿圈凹模上的内外齿圈的分布尺寸相同。外圈齿比内圈齿高1mm，四个齿圈的齿尖两两相对，双齿圈压板1与凸模2滑动配合，带双齿圈凹模4与反顶板6滑动配合。

参见图2和图3，将待冲工件5放到模具的工作区域，双齿圈压板1和凸模2相对没有位移并向下移动，随着上模的下行，外齿圈先接触并压入待冲工件5的表面，直到齿圈全部压入毛坯，齿圈范围内的材料受压入工件的双齿圈压板1齿圈和双齿圈凹模4齿圈的限制，沿水平方向流动的能力得到了限制，随着上模继续下行，双齿圈压板1继续下移至与双齿圈凹模4的距离小于待冲工件5的厚度，同时凸模2和反顶板6分别相对于待冲工件后退，齿圈范围内的材料受双齿圈压板1和双齿圈凹模4的挤压而受三向压应力产生塑性变形，小部分外齿圈范围内的材料流入留出空间内，待冲工件外环被先期挤压到塑性衰竭，加之对向双齿的作用，毛坯外环完全失去径向流动能力，使当凸模向下运动时材料几乎不能横向流动，为在变形区达到强大的三向压应力状态创造了条件。

等到待加工部分材料完全与外围废料分离后，双齿圈压板1和凸模2上升开模，反顶板6将工件推出，取出工件，完成精冲过程。

本实用新型针对难精冲材料和厚板精冲时传统齿圈阻止横向流动不够的问题，对向设置双齿圈，外齿圈齿顶对着坯件的外轮廓。特用于高强钢等塑性差的材料和12mm以上厚板的精冲。在模具的上模上设有对向双齿板和凸模，在下模上设有反顶板和带双齿的凹模。对向双齿板和凹模都设有断面为三角齿形的齿圈。高强钢在进行冲裁时，上下四个齿圈先压入坯件，其中，一对外侧齿对应着坯件的外轮廓，齿圈阻止材料在水平方向上的流动；然后凸模下行将工件压入凹模，材料在上下的双齿圈作用下被挤压，从而增大了材料处于三向压应力，避免裂纹的产生，进一步形成了高断面质量的工件。采用本实用新型扩展了高强度板材等难精冲材料和厚板的精冲范围。

以上实施例仅仅是对本实用新型的进一步说明，应当理解，本实用新型的保护并不限于以上实施例。同时，本实用新型是由："国家自然科学基金资助项目（51375521）”资助而完成。