专利名称：光洁精冲模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种精冲技术，尤其涉及一种光洁精冲模具。
背景技术：
精冲是在普通冲裁的基础上，为了制造尺寸与形状精确的冲压件的一种精密冲压
加工工艺。现有技术中，各种不同的精冲方法，按其工艺方式，主要分类如图1所示，传统意义上和目前常用的精冲方法，不是一般意义上的精冲(如整修、光洁冲裁和高速冲裁等)，而是强力压边精冲。强力压边精冲的基本原理是在专用(三向力)压力机上，借助特殊结构模具，在强力作用下，使材料产生塑性一剪切变形，从而得到优质精冲件。然而，根据强力压边精冲的机理和技术规范给出的各种材料可精冲的最大厚度可以看出，超过此极限向更厚的方向发展，将导致精冲过程塑性枯竭，而使剪切面的剪切终端表层剥落带增宽，精冲件的表面完好率降低。此外厚度增加将使模具刃口的受力强度系数成比例的增加，使模具的寿命降低。从目前精冲企业生产的精冲件来看，多数精冲件的厚度都在6 8mm以下，厚度在IOmm以上的精冲件并不多。
发明内容
本发明的目的是提供一种冲裁材料厚度大、剪切面光洁、无撕裂的光洁精冲模具。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:本发明的光洁精冲模具，包括凹模及与其对应的平面压边圈、凸凹模及与其对应的反压板，所述凹模与凸凹模之间的相对冲裁间隙小于或等于0.5%，所述相对冲裁间隙为所述凹模的刃口与凸凹模的刃口之间的径向间隙与材料厚度之比。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的光洁精冲模具，由于包括凹模及与其对应的平面压边圈、凸凹模及与其对应的反压板，凹模与凸凹模之间的相对冲裁间隙小于或等于0.5%。在目前平板压边精冲的基础上，通过微小冲裁间隙，突破强力压边精冲的极限厚度，使材料的变形区处于纯剪切的应力状态而获得剪切面光洁、无撕裂的零件。
图1为现有技术中的精冲工艺分类示意图；图2为采用本发明的技术后的精冲工艺分类示意图；图3a至图3h为本发明的实施例中光洁精冲的过程示意图，其中:图3a为模具初始位置，图3b为模具闭合，图3c为冲裁开始，图3d为冲裁结束，图3e为模具开启，图3f为卸除料豆，图3g为顶出零件及卸除带料，图3h为排除零件和废料，向前送料；图4为采用本发明的技术后的各种精冲工艺对应相对冲裁间隙范围示意图；图5a至图5d为冲裁间隙及模具圆角对光洁精冲的影响示意图，其中:图5a、图5b为模具有圆角时冲裁纤维变化，图5c、图5d为模具无圆角时冲裁纤维变化示意图；图6为不同的压边及冲裁间隙与光亮剪切的关系示意图。图3a至图3h中:31.凹模，32.反压板，33.冲孔凸模，34.顶杆，35.凸凹模，36.平面压边圈，37.材料，38.零件，39.料豆。图5a至图5d中:51.材料，52.压边圈，53.凸模，54.边缘纤维单元，55.反压板，56.凹模，c.冲裁间隙，r.刃口圆角。
具体实施例方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明的光洁精冲模具，其较佳的具体实施方式
是:包括凹模及与其对应的平面压边圈、凸凹模及与其对应的反压板，其特征在于，所述凹模与凸凹模之间的相对冲裁间隙小于或等于0.5%，所述相对冲裁间隙为所述凹模的刃口与凸凹模的刃口之间的径向间隙与材料厚度之比。当所述材料厚度大于5mm时，所述相对冲裁间隙随材料厚度的增加逐渐减少。当所述材料厚度大于或等于IOmm时，所述相对冲裁间隙小于或等于0.4%。所述凹模的刃口与凸凹模的刃口均倒有刃口圆角。还包括冲孔凸模及与其对应的顶杆。本发明在目前平板压边精冲的基础上，借鉴目前厚板精冲技术，通过研究与实验，提出了光洁精冲的概念。目的是要突破强力压边精冲的极限厚度，使精冲零件向更厚的方向发展，并保证获得剪切面光洁、无撕裂的零件。通过微小冲裁间隙，使材料的变形区处于纯剪切的应力状态而获得剪切面光洁、无撕裂的零件。如图2所示，在本发明的基础上，申请人将精冲工艺重新分类。本发明的技术特点是:(I)保持微小冲裁间隙，原则上比强力压边精冲更小；(2)压边圈上无齿圈，为平面形状。冲裁开始前和冲裁过程中，平面压边圈均压紧材料，保持材料和冲裁方向垂直；(3)优化模具几何形状，强调合理运用压边力和反压力，特别是在厚板精冲过程中。具体应用中，本发明的关键在于模具成形元件之间的相对冲裁间隙(冲裁间隙/材料厚度),尤其对于厚板(t>5mm)，相对冲裁间隙必须尽可能的小。如图4所示，给出了按照本发明的精冲工艺重新分类后的各种精冲工艺对应相对冲裁间隙范围，本发明的相对冲裁间隙一般小于或等于0.5%，随着板厚的增加，相对冲裁间隙要相应的减小，才能得到完整的光亮剪切面。如图5a、图5b所示，当冲裁间隙足够微小时，所冲下零件的冲裁表面始终是光洁无撕裂。而从该图也可以看出，在保持微小冲裁间隙的同时，模具圆角对剪切面的影响。在应用本发明技术时，将所述模具成形元件的刃口倒圆，使冲裁开始前的纤维长度Itl相对较长。冲裁时，材料的边缘纤维长度I1只有很小的延伸，保证材料边缘不出现撕裂，而形成一个光亮的冲裁面。如图5c、图5d所示,与上述相反,如果模具成形元件的刃口不倒圆,保持锋利,材料在冲裁开始前的纤维长度Itl相对较短，冲裁时，材料的边缘纤维长度I2有较大的延伸，使材料边缘出现断裂，从而形成冲裁面撕裂，影响零件质量。精冲时作用的压边力在冲裁区导致形状变化，本发明就是通过对各种成形因素的约束，使材料在断裂变形度以下，从而产生光亮冲裁面。因此，除所述模具成形元件外，所述模具力能元件也是重要因素。如图6所示，表示不同的压边对光亮剪切部分的影响。可以看出，当相对冲裁间隙为1%(即强力压边的间隙范畴)，使用齿圈或提高压边力，才可得到光亮剪切部分；而当相对冲裁间隙足够小(小于或等于0.5%)，为本发明的间隙范畴，带或不带齿圈都可以出现完整的光亮剪切。反压力的影响也是非常重要的。随着反压力的提高，光亮剪切部分也随之提高，但反压力的提高会导致模具负荷的增加，所以它必须保持所应有的那么低。本发明的光洁精冲技术，就是要突破传统意义精冲冲裁间隙，并利用合理的模具元件结构，使材料的变形处于更理想的剪切状态，从而达到精密冲裁最为理想的结果。具体实施例:如图3a至3h所示，从3a到3h为光洁精冲的一个工作循环。如图3a所示，是模具冲裁的初始位置，此时要求凹模31与凸凹模35之间相对冲裁间隙(冲裁间隙/材料厚度)小于或等于0.5%，且注意刃口处倒圆；如图3b所示，然后模具开始闭合，此时平面压边圈36和反压板32分别压紧材料37 ；如图3c所示，当材料37被上下压紧后开始冲裁，此时由凸凹模35对材料施以冲裁力，注意此时保持平面压边圈36和反压板32对材料的压紧；如图3d所示，为冲裁过程结束，此时零件38和料豆39从材料上分离；如图3e所示，表示模具开启，此时零件38和料豆39分别存在凹模31与凸凹模35中；如图3f所示，平面压边圈36继续压紧材料，顶杆34将料豆39顶出；如图3g所示，平面压边圈36放松材料，反压板32将零件38顶出，并与带料分离，此时已开始向前送料；如图3h所示，排除零件38和料豆39，材料继续向前送进，准备冲裁的下一循环。本发明的光洁精冲模具及方法是一种新型的精冲工艺方法，它是借鉴以往精冲经验发展出来的，具有适应范围广，冲件质量高，设备模具简单等特点。这项技术的优点在于，可以使精冲件的质量提高，同时简化了专用精冲设备和模具，有很好的市场前景和发展空间。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种光洁精冲模具，包括凹模及与其对应的平面压边圈、凸凹模及与其对应的反压板，其特征在于，所述凹模与凸凹模之间的相对冲裁间隙小于或等于0.5%，所述相对冲裁间隙为所述凹模的刃口与凸凹模的刃口之间的径向间隙与材料厚度之比。
2.根据权利要求1所述的光洁精冲模具，其特征在于，当所述材料厚度大于5mm时，所述相对冲裁间隙随材料厚度的增加逐渐减少。
3.根据权利要求2所述的光洁精冲模具，其特征在于，当所述材料厚度大于或等于IOmm时，所述相对冲裁间隙小于或等于0.4%。
4.根据权利要求1、2或3所述的光洁精冲模具，其特征在于，所述凹模的刃口与凸凹模的刃口均倒有刃口圆角。
5.根据权利要求1、2或3所述的光洁精冲模具，其特征在于，还包括冲孔凸模及与其对应的顶杆。
全文摘要
本发明公开了一种光洁精冲模具，包括凹模及与其对应的平面压边圈、凸凹模及与其对应的反压板，凹模与凸凹模之间的相对冲裁间隙小于或等于0.5%，且相对冲裁间隙随材料厚度的增加逐渐减少，凹模的刃口与凸凹模的刃口均倒有刃口圆角。在目前平板压边精冲的基础上，通过微小冲裁间隙，突破强力压边精冲的极限厚度，使材料的变形区处于纯剪切的应力状态而获得剪切面光洁、无撕裂的零件。
文档编号B21D28/14GK103143612SQ20131010040
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者高军, 赵彦启, 彭群, 杜贵江, 郝高明, 葛书平, 杨瑞峰, 翟京生 申请人:北京机电研究所