专利名称：支撑模的冲头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种支撑模(braced die)的冲头和制造这种带有冲头的支撑模的部件的方法。
背景技术：
美国专利US6233309描述了一种能够可拆卸地连接在基板上的切割刀。切割刀在垂直于基板的方向上延伸，并且在基板上限定出刀腔的范围。至少一个伸长的支架(brace)(或横向构件)固定在切割刀上，并且延伸穿过刀腔。通过一可拆卸的紧固件可以将支柱安装到基板上。这样就可以将切割刀从基板上取下或再次固定在其上。
发明内容
本发明的一个目的是改进现有技术。本发明的另一目的是提供一种用于支撑模的冲头、一种将冲头固定到模具支架上的方法，或者是一种制造带有冲头的支撑模部件的方法。该冲头可以是直通式(flow-through)冲头。通过权利要求中所体现的特征、步骤的结合可以实现这些目的中的一个或多个目的。下述概要不是用来限定本发明的，而是向读者介绍本发明的各个方面。
按照本发明的一个方面，提供一种用于支撑模的冲头。该冲头包括一切割鼻状物，其带有前端和与前端相对的尾端，其中所述前端用于切割待冲压材料。一从鼻状物尾端延伸出去的轴，其尺寸被设定成能够通过支架中的孔。一与轴连接的上部保持件，它带有适于和支架顶面邻接的上保持面。一与轴连接的下部保持件，它带有适于和支架底面邻接的下保持面。一内部废料排出槽从中空的切割鼻状物的内部延伸出去并穿过轴，以用于把冲压材料的堵塞物从鼻状物排出。
该上部保持件可以是所述切割鼻状物的一部分，它包括与切割鼻状物尾端邻接的邻接部。所述邻接部可以是与轴结合为一体的凸缘。该下部保持件包括能够与轴的螺纹部分相接合的螺母。
按照本发明的另一方面，提供一种用于从片材上切割出所要求模式的模具组件。所述模具组件包括围绕着一空腔布置的柔性钢制切割刀，其中所述空腔限定出所要求模式的周边；至少一个在空腔两对侧上的切割刀部分之间延伸的支架，以及一如上所述的冲头，该冲头可以被固定在横向支架上，并且被定位成能够相对于周边在片材的所要求的位置上冲孔。
该模具组件还包括用来支撑模具的基板或底板，其中至少一个支架可以固定到该基板上。所述基板具有一贯穿基板厚度的孔隙(clearance aperture)，该孔隙与冲头的废料排出槽成一直线，从而能够通过基板把废料从中空的冲头鼻状物排出。至少一个轴的至少一部分和下部保持件能够被接收到孔隙内。
按照本发明的另一方面，该模具组件带有基板和限定出空腔周边的切割刀。能够在周边的范围内将冲头固定在基板上。所述冲头具有一切割鼻状物，该切割鼻状物包括切削刃和与切削刃相对的尾端。一轴从切割鼻状物的尾端延伸到穿过基板的孔隙。所述冲头包括通过冲头、从切削刃处延伸到轴远端的排出槽。排出槽带有位于切割鼻状物中的第一部分，它具有小于切削刃直径的第一直径，以用于临时保持切割材料的堵塞物。该排出槽还具有第二位置，它从第一部分的相对侧开始一直延伸贯穿了轴，该第二部分具有第二直径。所述第二直径大于切削刃的直径，它可以使切割材料的堵塞物穿过轴部脱落下来。
按照本发明的另一方面，提供了一种制造带有冲头的模具的方法。该方法包括以所要求的模式在模具空腔周围设置至少一个柔性刀具；将至少一个横向支架连接到刀具的各部分之间并越过空腔；以及在横向支架的所需要的位置上形成至少一个冲孔。该方法还包括将至少一个刀具固定到横向支架的端部，以及将冲头固定到至少一个冲孔中。能够采用支架切割机来制造支架中的至少一个冲孔。
现在结合附图，通过实施例对本发明的一个或多个实施方案进行描述，其中图1是支撑切割模的立体图；图2是连接在图1所示支撑模上的冲头的立体图；图3是图2所示冲头的前视图；图4是图3所示冲头的局部剖面图；图5是图3所示冲头的俯视图。
具体实施例方式
在图1中，按照本发明的切割模具组件由附图标记10表示。该模具组件10具有由材料带构造成的刀具12，在所述刀具的其中一面上带有切削刃14。刀具12可以被弯曲成不同的角度，从而可以提供出由切削刃14的尖端限定而成的封闭的形状或空腔。刀具12通常为钢制。
模具10还带有用于多种目的的支架16。这些支架可用作刀具12的一个或多个支撑件，这有助于保持模具10的形状，可以把来自模具10的作用力分布给基板30，而且提供一种将模具安装到基板30上的装置，或者提供将其它部件如切断装置、冲头、穿刺刀或裂隙刀(stabsor slit knife)安装到模具10上的装置。
支架16通常位于由刀具12限定的区域内，以避免与安装在同一基板30上的其它相邻模具产生干涉。支架16通常为钢制，并且其端部可以与其它的支架16或刀具12焊接在一起。支架也可以由带材切割而成，其端部应被切割成与刀具12的内表面相匹配，或者是在由焊接或使用的其它连接方式所要求的公差范围内与它们所要连接的任何其它表面相匹配。在把模具10安装成与基板30表面齐平的情况下，支架16可以被安装成与刀具12的非切削刃部分齐平，并且所述支架可以包括用于插入诸如螺钉之类紧固件19的孔18，以便将模具10连接到基板30上。本发明所采用模具的进一步细节已经在美国专利US6233809中描述了，其全部内容在此引入本文作为参考。
此外支架16上还可以设置有用来把冲头100安装到模具组件10上的冲孔20。在图示的实施方案中，冲孔20可以是多个孔，其中只有一个是可见的，这些孔相对于刀具12的切削刃14定位，从而能够使装配好的冲头100在所需要的位置上产生冲出来的切口。在图1中，示出的模具10仅有局部是装配好的，并且只有局部被固定在基板30上，因此只能看到一部分孔18和一个冲孔20。在一完全装配好的组件中，第二个冲头100将连接在可见的冲孔20中，另外的紧固件19将被设置到开孔18内。在其它的模具10中，孔18和冲孔20的数量都是可以改变的。
图2和3中更详细地示出了可连接在支架16上的冲头100。冲头100具有一中空的切割鼻状物102，在该切割鼻状物102主体的一端带有一前端104，一尾端106与前端104相对。切割鼻状物102的前端104具有用于对待冲压材料进行切割的切削刃108。
冲头100具有从鼻状物102的尾端106伸出的轴110。该轴的外径足够小，从而能够通过支架16中的其中一个冲孔20，在该处，冲头100与支架16相连。在图示的实施方案中，冲头100的轴110和鼻状物102结合在一起成为一个整体。
冲头100上还设有用于把冲头100安装到支架16上的上部保持件112。在图示的实施方案中，该上部保持件112包括鼻状物102的整体基座114，所述基座与鼻状物102的尾端106相邻。因此在图示的实施方案中上部保持件112也与轴110结合为一体。鼻状物102的基座114能够向外张开，因此基座114的最接近尾端106处的直径大于最接近前端104处的直径。
上部保持件112具有适于与支架16的顶面16a邻接的上保持面116。在图示的实施方案中，所述上保持面116是与前端104相对的、鼻状物102基座114的底面。
冲头100还带有下部保持件120，它连接在轴110上用于把冲头100紧固到支架16的预定位置上。在图示的实施方案中，所述下部保持件120是能够旋紧在轴110外螺纹部分122上的螺母121。该下部保持件120还具有适于与支架16的底面(或下表面)16b邻接的下保持面124。
冲头100还带有一从中空的切割鼻状物102延伸出去、穿过轴110的内部材料排出槽126，从而能够将切割鼻状物102内的冲压材料或切割堵塞物排出。特别地，在图示的实施方案中，该排出槽126包括一纵向贯穿冲头100、从中空的鼻状物102一直延伸到轴110下端出口127处的轴向孔。轴向孔沿其长度方向的直径产生了变化，其与鼻状物102邻接的带有第一直径的第一部分，用于临时保持第一切割材料的堵塞物，接下来是带有较大直径的第二部分，它能够在切割第二材料时使第一材料的堵塞物脱落下来。
为了把冲头100装配到模具10上，冲头100的轴110应能够被插入到支架16中的其中一个冲孔20内，以便上部保持件112的上保持面116能够与支架16的顶面16a邻接。接下来螺母121就能够被旋入到轴110的螺纹部分122上并被固定，以便下部保持件120的下保持面124能够靠在支架16的底面16b上。这样，就能够越过支架16的厚度施加轴向夹持力，以便将冲头100牢固地保持在适当的位置上。扳手的扁平部128设置在冲头100鼻状物102的外表面上，以便于螺母121的固定。
接下来能够将支架16固定到基板30上，从而可以把模具10的刀具12安装到基板30上。当支架16连接在基板30上时，冲头排出槽126的出口127与基板30内的孔隙32对齐。孔隙32能够延伸穿过基板30的厚度，以提供出用于切割材料堵塞物的通道，并且还可用于接纳轴110的下部和下部保持件120，其中所述下部保持件可以在支架16的底面16b之下延伸。
在使用过程中，切削刃108通过模具组件10切削穿透一层被切割的材料，材料的堵塞物留在中空的鼻状物102内。材料的堵塞物能够在重力和/或随后切割操作产生的作用力下流过排出槽126，经过基板30的孔32从而离开中空的鼻状物102。
再次参考图4，冲头100的轴110上还带有被设置在上部保持件112和螺纹部分122之间的轴环130。在图示的实施方案中，轴环130包括冲头100的轴110外表面的阶梯部分。轴环130的外径大于螺纹部分122，但小于上部保持件112。此外，轴环130外径的尺寸应能够与支架16中的冲孔20内径形成滑动配合。轴环130的轴向长度应稍小于支架16的厚度。当把冲头100装配到支架16上时，轴环130应能够很方便地实现冲头100在孔20内的精确定位。
本发明还包括一种制造模具组件10的方法。按照本发明的方法包括以所要求的模式布置一柔性刀具12，从而限定出模具空腔；切割出至少一个横向支架16，并且在所述横向支架的端部形成所需要的端部构造，以便连接在位于空腔两对侧上的刀具部分之间；在横向支架16的所需位置上形成冲孔20；将支架16的端部固定在刀具12上；以及在形成冲孔20之后，将上述冲头100固定到冲孔20中。
就支架16的切割而言，可以从通常为钢制的带材原料上切割出支架16。适于制成支架的带材原料，其宽度范围为5/8至2英寸或更大，厚度范围为1/8至1/4英寸，并且其长度也可以在8至16英尺的范围内任意改变。
能够在支架切割机上切割出支架16，例如，于2003年10月1日提交的美国临时专利申请No.60/509868中就公开了这样一种支架切割机，其全部内容在此引入本文作为参考。这种支架切割机带有可移动的切割头和可移动部件保持装置，如此能够一起产生至少两个运动轴。能够通过依此由电脑控制器控制的伺服电动机来驱动切割头和保持装置的运动。如制造支架16所需要的，能够采用软件来分析支架的数字模型或图形，并且将相应的信号传递给伺服电动机，从而使切割头相对于固定着的支架16产生移动。
这种支架切割机能够在支架16的端部切割出所需要的端部构造。该端部构造呈现出的表面能够使支架16容易地连接到刀具12上。
按照本发明，可以采用同样的支架切割机，从而通过切割头和保持装置的运动生产出支架16中的冲孔20。此外，能够在同一装置上进行生产端部结构和冲孔20的加工。换言之，只需要一次将制造支架的坯料(或原料)固定到保持装置上就可以完成对支架16的加工。这一方法使得冲头100能够相对于模具组件10中的切割刀具12被精确地定位。
除了切割出端面结构和用于连接冲头100的任意孔20之外，还能够采用这种支架切割机来切割支架16上的孔18，其中所述孔用于接收紧固件19，如用于把切割模具组件10固定到基板30上的螺钉。
尽管已经参照特定实施方案对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的实质和范围内可以进行各种改进，并且这些方面都在随后的权利要求中进行了描述。特别地而非限制性的是，可以将轴和冲孔20锁定在一起以防止冲头100在孔20内旋转，这样也便于装配，并且在采用非圆形冲头时便于正确地定位。此外，可以将下部保持件120固定到轴上，并且将上部保持件112可释放地连接到轴110上，以便为了装配能够首先将冲头100插入到孔20的鼻状物端，而且上部保持件112可以是一由上述基板30进入的螺母121。在另一实施方案中，冲孔20内可形成能够与冲头100的螺纹部分相接合的内螺纹，这样就消除了需要单独的螺母121的必要性，或者能够将单独的螺母121用作锁紧螺母。在设置螺母121的地方，能够将所述螺母121点焊在支架16上。
在另一实施方案中，上部保持件112和下部保持件120中的其中一个可以表现为销的形式，其延伸穿过轴110的一横向孔。所述销能够以压配合的方式与轴110接合，从而实现销与轴110的连接。销的外端能够延伸到轴的外表面之外，如此形成上保持面112和下保持面120。在一实施方案中，所述销包括可压配合在轴110的横向孔中的销钉(roll pin)。或者，所述销可以是旋入到轴110内带有内螺纹的横向孔中的定位螺钉。在另一可替代的实施方案中，所述销可以是带有支柱的开口销，这些支柱能够围绕着轴110的外表面向后弯曲，从而使销连接到轴110上。
权利要求
1.一种用于连接到支撑模支架上的冲头，该冲头包括a)一中空的切割鼻状物，它包括前端和与前端相对的尾端，其中所述前端带有用于切割待冲压材料的切削刃；b)一从鼻状物尾端延伸出去的轴，其尺寸被设定成穿过支架中的孔；c)一与轴连接的上部保持件，它带有适于和支架顶面邻接的上保持面；d)一与轴连接的下部保持件，它带有适于和支架底面邻接的下保持面；以及e)一内部废料排出槽，它从中空的切割鼻状物的内部延伸出去并穿过轴，以用于把冲压材料的堵塞物从鼻状物排出。
2.如权利要求1所述的冲头，其中，上部保持件包括与切割鼻状物尾端邻接的邻接部。
3.如权利要求1或2所述的冲头，其中，上部保持件包括与轴结合为一体的凸缘。
4.如前述任一权利要求所述的冲头，其中，下部保持件包括与轴的螺纹部分相接合的螺母。
5.如前述任一权利要求所述的冲头，其中，排出槽沿轴向延伸穿过所述轴。
6.如前述任一权利要求所述的冲头，其中，排出槽包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于中空的切割鼻状物中，它具有第一直径，以便于临时保持切割材料的堵塞物，所述第二部分至少应位于轴内，其直径略大以便能够使堵塞物从轴中脱落。
7.一种用于从片材上切割出所需模式的模具组件，它包括a)被构造成限定一形状边界的切割刀；b)至少一个在空腔相对侧上的切割刀部分之间延伸的支架，该支架带有一冲孔，以及c)按照如权利要求1至6中任一所述的冲头，该冲头被固定到支架上，而且被设置在切割刀的周边之内。
8.如权利要求7所述的模具组件，它还包括一基板，其中至少一个支架固定到该基板上。
9.如权利要求7或8所述的模具组件，其中，所述基板包括延伸穿过基板的厚度、并且与冲头的废料排出槽成一直线的孔隙，从而能够通过基板把废料从中空的冲头鼻状物排出。
10.如权利要求7至9中任一项所述的模具组件，其中，至少一个轴的至少一部分和下部保持件容纳在孔隙内。
11.如权利要求7至10中任一项所述的模具组件，其中，排出槽包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于中空的切割鼻状物中，它具有小于切削刃直径的第一直径，所述第二部分从与第一部分相对侧的区域延伸并且穿过轴。
12.一种制造模具的方法，该方法包括a)以所需模式在模具空腔周围设置至少一个柔性刀具；b)加工至少一个横向支架，从而在所述横向支架的端部形成所需要的长度和端部构造，以便能够将支架连接在越过空腔的刀具部分之间；c)在横向支架的所需要的位置上形成至少一个冲孔；d)将至少一个刀具固定到横向支架的端部；以及e)将按照权利要求1至6中任一项所述的冲头固定到至少一个冲孔中。
13.如权利要求12所述的方法，其中，采用计算机控制的支架切割机来制造支架的端部结构和支架中的至少一个冲孔。
全文摘要
一种可连接到支撑模支架上的冲头，它包括一中空的切割鼻状物，该鼻状物包括用于对待冲压材料切割的前端和与前端相对的尾端。一从鼻状物尾端延伸出去的轴，其尺寸被设定成能够通过支架中的孔。一与轴连接的上部保持件，它带有适于和支架顶面邻接的上保持面。一与轴连接的下部保持件，它带有适于和支架底面邻接的下保持面。一内部废料排出槽从中空的切割鼻状物的内部延伸出去并穿过轴，以用于把冲压材料的堵塞物从鼻状物排出。
文档编号B26D7/18GK1898068SQ200480035696
公开日2007年1月17日 申请日期2004年11月29日 优先权日2003年12月1日
发明者M·R·吉弗罗斯 申请人:安大略模具国际公司