专利名称：无毛刺冲裁方法和冲裁系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及冲裁方法和冲裁系统，更具体地说，涉及一种无毛刺冲裁方法和冲裁系统。
背景技术：
冲裁加工是冲压生广中最基本的加工工序，传统的冲裁工序是利用通用压力机和具有凸、凹模组成的冲裁模来实现的。由于凸、凹模之间始终存在着间隙，因此通过传统的冲裁方法加工出的工件在与凸模运行方向垂直的大平面的周边轮廓上产生了冲压毛刺，此大平面是指工件紧贴凸模下平面的表面，该冲压毛刺超出工件的大平面，如图1所示，制造工件的条料的厚度为t，工件从上到下依次为毛刺201、断裂带202、光亮带203和圆角204。
工件在与凸模运行方向垂直的大平面的周边轮廓上产生了冲压毛刺，产生冲压毛刺的主要原因是:当冲裁开始时，在刃口周边附近，靠近凸模的被加工材料主要承受压应力，同时承受较小的拉应力；而靠近凹模周边附近的被加工材料则主要承受的是拉应力，同时承受较小的压应力。随着凸模渐渐接近凹模刃口，一部分材料被挤入凹模型腔内，随着材料变形量的增加，始终紧贴着凹模刃口处的材料开始加工硬化；而在此过程中，凹模刃口处材料承受的拉应力始终大于凸模刃口处材料承受的拉应力；凸模继续运行而至某阶段时，裂纹首先从拉应力大的凹模一侧发生。渐渐地，凸模一侧也开始发生裂纹，如图2所示。凸、凹模继续“相向而行”，凸、凹模两侧形成的裂纹迅速扩展，直至加工材料被剪断分离。由于与凹模刃口相触的被加工材料始终承受着最大的拉应力，处在凸、凹模间隙间的被加工材料，在此拉应力和凹模型腔内壁摩擦力的双重作用下，剪断分离后保存在工件轮廓边缘的材料便形成了与凸模运动方向相反的贴近凸模刃口尖角的冲压毛刺。
工件在与凸模运行方向垂直的大平面的周边轮廓上产生的冲压毛刺严重影响了工件的质量。发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对采用现有的冲裁方法和冲裁系统加工出的工件会在与凸模运行方向垂直的大平面的周边轮廓上产生了冲压毛刺缺陷，提供一种能使工件避免产生上述冲压毛刺的无毛刺冲裁方法和冲裁系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种无毛刺冲裁方法，包括以下步骤:S1、在条料上的预冲裁位置的两侧冲压成形凹槽，使工件的预成形部分与条料分离；S2、对条料的预冲裁位置进行冲裁，使工件与条料分离，冲裁过程包括冲孔和/或落料工序。
在本发明所述的无毛刺冲裁方法中，所述凹槽的深度为所述条料厚度的10%_50%。
在本发明所述的无毛刺冲裁方法中，所述步骤SI进一步包括:步骤S11、将条料放在预成形凸模和凹模之间并导正固定；步骤S12、启动压力机，压力机的一个滑块使预成形凸模在条料上冲压成形出凹槽。
在本发明所述的无毛刺冲裁方法中，所述步骤S2进一步包括:步骤S21、预成形出凹槽的预成形凸模静止不动，压紧条料；步骤S22、压力机的另一个滑块使冲裁凸模对条料上的预冲裁位置进行冲裁，得到的工件落入凹模内；同时冲孔凸模对工件冲孔。
在本发明所述的无毛刺冲裁方法中，所述步骤S22之后进一步包括:步骤S23、将工件顶出冲裁凹模，冲孔废料自冲孔凸模上自由落下。
本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是:构造一种无毛刺冲裁系统，用于在条料上冲裁出工件，包括在条料上成形凹槽的预成形装置和冲裁工件的冲裁装置，所述凹槽位于所述条料上的工件的预冲裁位置的两侧。
在本发明所述的无毛刺冲裁系统中，所述冲裁系统为复合模，所述复合模包括上模座和下模座，所述预成形装置包括与所述上模座连接的预成形凸模，所述预成形凸模上设有与所述凹槽形状对应的凸块，所述冲裁装置包括冲裁凸模，所述冲裁凸模套装在所述预成形凸模内，所述下模座上设有凹模，所述凹模内设有顶出机构。
在本发明所述的无毛刺冲裁系统中，所述冲裁系统为级进模，所述级进模包括上模座和下模座，所述预成形装置包括与所述上模座连接的预成形凸模，所述预成形凸模上设有与所述凹槽形状对应的凸块，所述冲裁装置包括冲裁凸模，所述预成形凸模和所述冲裁凸模并列设置，所述预成形凸模设置在靠近进料端的一侧，所述下模座上设有凹模，所述凹模内设有顶出机构。
在本发明所述的无毛刺冲裁系统中，所述预成形装置为第一冲模，所述冲裁装置为第二冲模，所述第一冲模和所述第二冲模的结构相同，所述第一冲模或所述第二冲模包括上模座和下模座，所述上模座连接有凸模，所述下模座上设有凹模，所述凹模内设有顶料器，所述第一冲模上的凸模的工作行程小于或等于所述第二冲模上的凸模的工作行程。
在本发明所述的无毛刺冲裁系统中，所述凸模为凸凹模，所述凹模内设有与所述凸凹模的凹腔配合的冲孔凸模。
实施本发明的无毛刺冲裁方法和冲裁系统，具有以下有益效果:在对条料进行冲裁之前，先在条料上的预冲裁位置的两侧预冲压出有一定深度的凹槽，冲压后成形的凹槽是光滑的、没有毛刺的。从条料厚度的横断面看，由于工件的料厚方向已经有预成形部分与条料分离，在后续冲裁的过程中，已与条料分离的部分不会发生剪切变形，而只有在预成形过程中未参与变形的那部分料厚的金属才会发生剪切变形，这部分料厚发生剪切变形时产生的毛刺即使存在，其高度也不会超出于工件的大平面，因此工件的大平面的周边轮廓不会产生冲压毛刺，这样既提高了工件的质量、又免除了后续去毛刺工序。本发明的无毛刺冲裁方法和冲裁系统可用于冲孔、落料或者冲孔与落料复合的工序，制得的工件的内外轮廓的边缘都没有毛刺。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是通过现有的冲裁方法制得的工件的冲裁断面示意图2是毛刺广生的原理不意图3是本发明无毛刺冲裁方法的流程示意图4是条料上的凹槽的结构示意图5是复合模的结构示意图6是级进模的结构示意图7a是第一冲模的结构示意图7b是第二冲模的结构示意图7c是工件冲孔后的结构示意图8a是第一冲模另一实施例的结构示意图8b是第二冲模另一实施例的结构示意图8c是环形工件的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式
。
如图3所示，本发明无毛刺冲裁方法，包括以下步骤:
S1、在条料I上的预冲裁位置3的两侧冲压成形凹槽4，使工件2的预成形部分与条料I分离。预冲裁位置3是与待成形的工件2的轮廓对应的。步骤SI具体的包括步骤Sll和步骤S12。步骤Sll为将条料I放在预成形凸模和凹模之间并导正固定，本实施例中的条料I为金属板材。步骤S12为启动压力机，压力机的一个滑块使预成形凸模在条料I上冲压成形出凹槽4。两侧凹槽4之间的部分即为工件2的预成形部分，预成形部分是光滑没有毛刺的。
S2、对条料I的预冲裁位置3进行冲裁，使工件2与条料I分离。冲裁过程可以是冲孔、落料或者是冲孔与落料复合的工序。步骤S2具体的包括步骤S21、S22和步骤S23。步骤S21为预成形出凹槽4的预成形凸模静止不动，压紧条料I。预成形凸模在完成冲压过程后并没有离开条料I，而是继续压紧条料I。步骤S22为压力机的另一个滑块使冲裁凸模对条料I上的预冲裁位置3进行冲裁，得到的工件2落入凹模内，同时冲孔凸模对工件2冲孔，步骤S22中包含了冲孔与落料复合的工序，相应制得的工件2为环状的工件2。步骤S23为将工件2顶出冲裁凹模，冲孔废料66自冲孔凸模上自由落下。通过上述步骤使工件2完全脱离条料I。
冲裁的过程中，先与条料I分离的部分即预成形部分不会发生剪切变形，而只有在预成形过程中未参与变形的那部分料厚的金属才会发生剪切变形，这部分料厚发生剪切变形时产生的毛刺即使存在，其高度也不会超出于工件2的大平面，因此工件2的大平面的周边轮廓不会产生冲压毛刺，这样既提高了工件2的质量、又免除了后续去毛刺工序。本发明的无毛刺冲裁方法可用于冲孔、落料或者冲孔与落料复合的工序，制得的工件2的内外轮廓的边缘都没有毛刺。
冲压毛刺的大小或高低与被冲压材料的化学成份、机械性能尤其是材料塑性、凸凹模的间隙、冲裁速度等关系密切。但大量实践表明:工件2大平面的周边轮廓上的冲压毛刺的极限高度不会大于材料厚度t的30%。以凹槽4的深度a=0.3t为例，步骤SI完成后，预成形部分的厚度为0.3t，工件2还有0.7t未从条料I上分离，步骤S2中，剩余的0.7t料厚与条料I分离，假设在步骤S2中毛刺的高度达到最大值，为0.7t的30%即0.21t，显而易见，0.7t+0.21t=0.91t < t,所以在与凸模大端面接触的工件2大平面上是没有冲压毛刺的，而在冲裁断面或者称剪断面上，即使是在冲裁0.7t板材时产生了 0.21t高度的毛刺，此毛刺肯定会被压紧并紧贴在预成形高度为0.3t的剪切面上，所以毛刺在冲裁断面上也是不可见的。由于冲压毛刺的高度与条料I厚度的关系是不定的，它与条料I的化学成分、机械性能和使用状态都有关系，因此凹槽4的深度a的值也是不定的，可根据不同的材料和模具状况进行调整。本实施例中的凹槽4的深度a为条料I厚度t的10%-50%，但其只是优选的实施方式，本发明并没有凹槽4的深度a其进行具体的限定。如图4所示，本实施例中的凹槽4的横截面是梯形的，并且凹槽4的最小宽度b不小于所述条料I厚度t的30%，此宽度的选取考虑最主要的因素是现今常用模具材料的强度极限的许用能力，并以此延长模具的使用寿命。可以理解的是，凹槽4的横截面不限于梯形，其也可以是方形或其它形状，同时，当模具材料的强度极限很高时，凹槽4的最小宽度b的数值也可以比条料I厚度t的30%小，本实施例中的凹槽4的最小宽度b和形状只是优选的实施方式。本发明还提供了一种无毛刺冲裁系统，用于在条料I上冲裁出工件2，包括预成形装置和冲压装置。预成形装置用于在条料I上成形凹槽4，使工件2的预成形部分先与条料I分离。凹槽4位于条料I上的工件2的预冲裁位置3的两侧。预成形装置可以有很多种实现方式，例如冲压设备、铣削、车削设备等，其中冲压设备是优选的实施方式。冲裁装置用于冲裁工件2，使工件2脱离条料I。在冲裁的过程中，已与条料I分离的部分不会发生剪切变形，而只有在预成形过程中未参与变形的那部分料厚的金属才会发生剪切变形，这部分料厚发生剪切变形时产生的毛刺即使存在，其高度也不会超出于工件2的大平面，因此工件2的大平面的周边轮廓不会产生冲压毛刺，这样既提高了工件2的质量、又免除了后续去毛刺工序。本发明的冲裁系统可用于冲孔、落料或者冲孔与落料复合的工序，制得的工件2的内外轮廓的边缘都没有毛刺。如图5所示，进一步地，上述冲裁系统为复合模。复合模包括上模座501、下模座502、预成形凸模503和冲裁凸模504，预成形凸模503和冲裁凸模504与上模座501连接，冲裁凸模504套装在预成形凸模503内，下模座502上设有凹模505。预成形装置包括上述预成形凸模503，在预成形凸模503上设有与凹槽4形状对应的凸块506。冲裁装置包括上述冲裁凸模504。在预成形和冲裁的过程中，共用一个凹模505，凹模505在冲裁凸模504的下方设置对应的型腔。预成形凸模503首先动作，便形成了凹槽4，此过程中凹模505刃口没有参与工作，只是凹模505的大水平面承受了成形凹槽4时的压力，接下来，冲裁凸模504将工件2通过凹模505的刃口压入凹模505中，实现了工件2的落料，这一过程中，预成形凸模503的位置没有变动，只是维持保持压力状态，压紧条料I。凹模505的型腔内设有顶出机构，可将冲裁后落入凹模505内的工件2顶出。本实施例中的顶出机构包括顶杆508和顶出器507，但其只是一种优选的实施方式，顶出机构的实现方式还可以有其它多种实现方式。复合模安装在双动压力机上，压力机上的两个滑块分别完成预成形和冲裁两个工步。图中左边显示出了冲裁结束时的状态，右边显示的是预成形结束时的状态。采用本实施例中的复合模制得的工件2为环状的工件2，工件2的外轮廓的边缘和孔的内轮廓边缘都没有毛刺。可以理解的是，采用复合模的方式也可以实现单独的冲孔或落料的工序，因此也可以制造不带孔的片状的工件2，或者在工件2上冲孔。工件2制造过程中，条料I在复合模中的位置不会变动，无需多次安装定位，操作简单，精度高。复合模还包括上垫板509、下垫板510、销钉511、传力杆517等装置，其具体的结构和安装方式是现有技术，在此不再赘述。如图6所示，进一步的，上述冲裁系统还可以为级进模。级进模包括上模座501、下模座502、预成形凸模503和冲裁凸模504，预成形凸模503和冲裁凸模504和上模座501连接，预成形凸模503和冲裁凸模504并列设置，下模座502上设有凹模505，凹模505在冲裁凸模504的下方设置对应的型腔。凹模505的型腔内设有顶出机构，可将冲裁后落入凹模505内的工件2顶出。本实施例中的顶出机构包括顶杆508和顶出器507，但其只是一种优选的实施方式，顶出机构的实现方式还可以有其它多种实现方式。预成形装置包括上述预成形凸模503，在预成形凸模503上设有与凹槽4形状对应的凸块506。冲裁装置包括上述冲裁凸模504。预成形凸模503设置在靠近进料端的一侧，条料I在预成形凸模503处预成形凹槽4后再被送至冲裁凸模504处冲裁。预成形凸模503和冲裁凸模504可以同时动作。采用本实施例中的级进模制得的工件2为环状的工件2，工件2的外轮廓的边缘和孔的内轮廓边缘都没有毛刺。可以理解的是，采用级进模的方式也可以实现单独的冲孔或落料的工序，因此也可以制造不带孔的片状的工件2，或者在工件2上冲孔。级进模可以实现持续进料，效率高。级进模还包括上垫板509、下垫板510、橡胶弹簧513、落料压板512、销钉511等装置，其具体的结构和安装方式是现有技术，在此不再赘述。如图7a、图7b所示，进一步的，冲压系统中的预成形装置为第一冲模，冲裁装置为第二冲模。第一冲模和第二冲模的结构基本相同，第一冲模完成的是预成形工序，第二冲模完成的是冲裁工序。第一冲模或第二冲模包括上模座501、下模座502和凸模514，上模座501与凸模514连接,下模座502上设有凹模505,第一冲模上的凸模514的行程小于或等于第二冲模上的凸模514的行程。与前述的复合模和级进模不同，本实施例中的条料I经过预成形工序后，工件2的预成形部分是向下突出的，但实质是相同的，都是使工件2先部分与条料I分离，条料I在放置到第二冲模上时，条料I被翻转了 180°，预成形部分向上突出，其两侧的凹槽4的宽度可以理解成是无限大的。在凹模505内设有顶料器507，可将工件2顶出凹模505。通过两个冲模分别完成两个工序，模具的结构简单，成本低。第一冲模或第二冲模还包括上垫板509、下垫板510、橡胶弹簧513、销钉511、落料压板512、模柄515等装置，其具体的结构和安装方式是现有技术，在此不再赘述。本实施例中的第一冲模和第二冲模可以用于在工件I上冲孔，如图7c所示，孔的内轮廓边缘不会产生毛刺。可以理解的是采用第一冲模和第二冲模也可以实现不带孔的片状的工件2的落料工序。如图8a、图Sb所示，上述第一冲模和第二冲模上的凸模514内可以使凸凹模518，在凹模505内设有与凸凹模518的凹腔配合的冲孔凸模516。可以冲裁出环形的工件2，如图8c所示，冲孔之前也进行了预成形，因此工件I的内外轮廓边缘都没有毛刺。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种无毛刺冲裁方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、在条料(I)上的预冲裁位置(3)的两侧冲压成形凹槽(4)，使工件(2)的预成形部分与条料(I)分离； 52、对条料(I)的预冲裁位置(3)进行冲裁，使工件(2)与条料(I)分离，冲裁过程包括冲孔和/或落料工序。
2.根据权利要求1所述的无毛刺冲裁方法，其特征在于，所述凹槽(4)的深度为所述条料(I)厚度的10%-50%。
3.根据权利要求1所述的无毛刺冲裁方法，其特征在于，所述步骤SI进一步包括: 步骤S11、将条料(I)放在预成形凸模和凹模之间并导正固定； 步骤S12、启动压力机，压力机的一个滑块使预成形凸模在条料(I)上冲压成形出凹槽(4)。
4.根据权利要求1所述的无毛刺冲裁方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括: 步骤S21、预成形出凹槽(4)的预成形凸模静止不动，压紧条料(I)； 步骤S22、压力机的另一个滑块使冲裁凸模对条料(I)上的预冲裁位置(3)进行冲裁，得到的工件(2)落入凹模内；同时冲孔凸模对工件冲孔。
5.根据权利要求4所述的无毛刺冲裁方法，其特征在于，所述步骤S22之后进一步包括: 步骤S23、将工件(2)顶出冲裁凹模，冲孔废料(6)自冲孔凸模上自由落下。
6.一种无毛刺冲裁系统，用于在条料(I)上冲裁出工件(2)，其特征在于，包括在条料(I)上成形凹槽(4)的预成形装置和冲裁工件(2)的冲裁装置，所述凹槽(4)位于所述条料(I)上的工件(2)的预冲裁位置(3)的两侧。
7.根据权利要求6所述的无毛刺冲裁系统，其特征在于，所述冲裁系统为复合模，所述复合模包括上模座(501)和下模座(502 )，所述预成形装置包括与所述上模座(501)连接的预成形凸模(503)，所述预成形凸模(503)上设有与所述凹槽(4)形状对应的凸块(506)，所述冲裁装置包括冲裁凸模(504)，所述冲裁凸模(504)套装在所述预成形凸模(503)内，所述下模座(502)上设有凹模(505)，所述凹模(505)内设有顶出机构。
8.根据权利要求6所述的无毛刺冲裁系统，其特征在于，所述冲裁系统为级进模，所述级进模包括上模座(501)和下模座(502)，所述预成形装置包括与所述上模座(501)连接的预成形凸模(503)， 所述预成形凸模(503)上设有与所述凹槽(4)形状对应的凸块(506)，所述冲裁装置包括冲裁凸模(504)，所述预成形凸模(503)和所述冲裁凸模(504)并列设置，所述预成形凸模(503)设置在靠近进料端的一侧，所述下模座(502)上设有凹模(505)，所述凹模(505)内设有顶出机构。
9.根据权利要求6所述的无毛刺冲裁系统，其特征在于，所述预成形装置为第一冲模，所述冲裁装置为第二冲模，所述第一冲模和所述第二冲模的结构相同，所述第一冲模或所述第二冲模包括上模座(501)和下模座(502 )，所述上模座(501)连接有凸模(514 )，所述下模座(502)上设有凹模(505),所述凹模(505)内设有顶料器(507),所述第一冲模上的凸模(514)的工作行程小于或等于所述第二冲模上的凸模(514)的工作行程。
10.根据权利要求9所述的无毛刺冲裁系统，其特征在于，所述凸模(514)为凸凹模(518)，所述凹模(505)内设有与所述凸凹模(518)的凹腔配合的冲孔凸模(516)。
全文摘要
本发明涉及无毛刺冲裁方法和冲裁系统，其冲裁方法包括以下步骤S1、在条料(1)上的预冲裁位置(3)的两侧冲压成形凹槽(4)，使工件(2)的预成形部分与条料(1)分离；S2、对条料(1)的预冲裁位置(3)进行冲裁，使工件(2)与条料(1)分离，冲裁过程包括冲孔和/或落料工序；其冲裁系统包括在条料(1)上成形凹槽(4)的预成形装置和冲裁工件(2)的冲裁装置，所述凹槽(4)位于所述条料(1)上的工件(2)的预冲裁位置(3)的两侧。采用本发明无毛刺冲裁方法和冲裁系统制得的工件在与凸模运行方向垂直的大平面的周边轮廓不存在冲压毛刺，直接省略了冲压件的去毛刺工序，且工件的质量高。
文档编号B21D28/14GK103212620SQ20121015522
公开日2013年7月24日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者孙昌清 申请人:孙昌清