本发明涉及汽车零部件加工技术领域，具体涉及一种管端凸包成型和精冲同步加工的模具。
背景技术：
在汽车发动机机构中，为实现诸多的通气、通油、排水、排气等功能，诸多会设计安装一些直管使发动机与外界相互连接，往往设计公差带高达0.009mm的管件压入端与发动机铸件孔过盈密封配合。管的另一端同时设计成凸包状外形，主要是导向装配胶管以及与胶管形成密封效果，也有着避免胶管脱落而泄漏的作用。这种管子现有的加工工艺都是考虑成型一端凸起部位，然后再利用精加工保证另外一端保证其精度。有甚者使用机加工去满足压入铸件端的精度要求。这些加工模式固然保证了产品的质量，但是效率低下；人工、设备、模具成本极高。在如今发展迅猛的社会，此类加工模式影响着公司的发展或被逐渐被淘汰，急需一种效率高、成本低下的加工方式来改善这类传统模式。
另外汽车管件中的凸包基本上都是用限位胶管装配过深以及防止胶管因外力而脱落作用。也有一些是用来固定密封圈位置的作用。现有技术领域中，在加工管件凸包时，经常出现成型后，管件会出现随着冲模一起运动，导致需重新调试加工，导致效率低下，有甚者拉断管件，直接破坏产品。虽然也有人把缩小管径公差范围来降低以上两种不良，但也增加了产品的材料成本，依然无法解决根本问题。
公开号为：CN102806264A的中国专利申请公开了一种双向精冲模具及双向精冲管件加工方法，该专利申请中：双向精冲模具包括上模和下模，上、下模都采用凹模包含凸模的结构形式，所述上模包括上凸模、上凹模，下模包括下凸模、下凹模；所述上凸模安装在上凹模型腔内，上凹模安装在上模座上，下凸模安装在下凹模型腔内，下凹模通过凹模固定板固定在下模座上，上凸模、下凸模依靠精冲压力机传递的压力在凹模内滑动，上凹模通过上凹模顶杆与精冲压力机联接，上凸模通过上凸模顶杆与精冲压力机联接；下凸模通过下凸模顶杆与精冲压力机联接，下凸模顶杆与精冲压力机之间设有顶块。通过该双向精冲模具获得的精冲件产品冲裁剪切面质量好，全光亮带，剪切面粗糙度Ra可达到0.3～0.5，无毛刺、小塌角的管件可直接用于机械装配，省去后续加工工序，使生产效率大大提高，提高了经济效益。但是该专利申请中依旧存在：加工出来的管件精度不够，并且在加工管件凸包时，出现成型后管件会随着冲模一起运动的现象，严重时甚至会出现凸包断裂的现象。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提出了一种结构简单、操作方便、精度高、效率高且稳定性高的汽车直管管端成型凸包和精冲的同步加工模具，可以保证管件加工出来的公差在要求的精度范围之内。
本发明采用以下方案实现本发明，一种管端凸包成型和精冲同步加工的模具，包括：防拉料冲头和精冲模具，精冲模具安装在防拉料冲头的正后方；所述精冲模具包括上模座、下模座、管径模、尾顶芯棒、标准导柱和定位挡板，所述下模座嵌在设备的定位座上，标准导柱设置在下模座上，上模座上设置有与标准导柱相匹配的导柱孔，上模座的导柱孔沿着固定在下模座上的标准导柱进行装配，通过两颗螺丝从上模座上方套入下模座进行锁紧，管径模套接在下模座与上模座之间，所述上模座和下模座上均设置有方形槽，定位挡板上半部与下模座的方形槽配合并通过螺丝进行两端固定锁紧，定位挡板的下半部卡合在上模座的方形槽中，所述定位挡板的中心开设有中间孔，尾顶芯棒的一端从左到右贯穿定位挡板的中间孔，并且尾顶芯棒的中部端面必需位于定位挡板靠近管径模的一侧，尾顶芯棒的前端则伸入至管径模的中部，所述尾顶芯棒的轴心与防拉料冲头中的芯棒轴心位于同一水平面上。
优选的，所述防拉料冲头包括定位芯棒、退料橡胶、螺丝、冲模套筒、芯棒和合金冲头，所述定位芯棒的中部设置有环形槽，退料橡胶设计成环形，所述退料橡胶通过过盈配合的方式套接在定位芯棒的环形槽内，冲模套筒通过间隙配合套在定位芯棒上并且端面紧贴合于退料橡胶，芯棒的前端面与定位芯棒的尾部端面紧贴，合金冲头熔接在冲模套筒的尾部，所述合金冲头的中心设置有与管件成型凸包一致的型腔通孔，所述防拉料冲头的前端通过螺丝固定在设备上，防拉料冲头的尾端通过型腔通孔与管件凸包相对，所述冲模套筒的侧壁上开设有两个对称设置的槽口，螺丝贯穿冲模套筒上的槽口后将冲模套筒锁紧在定位芯棒上，所述冲模套筒的外侧壁上还设置有两个对称分布的防错通孔。
优选的，所述定位芯棒的头部加工一个90°的斜面，定位芯棒的中部设置有环形槽，所述环形槽深度比退料橡胶短5mm，定位芯棒尾部端面中心设置有贯穿定位芯棒轴心的通孔，退料橡胶设计成环形，所述退料橡胶大小与定位芯棒中部的环形槽相同，是以0.2mm的过盈量套在定位芯棒的环形槽内，其中头部加工一个90°斜面，主要用螺丝端面锁紧固定在设备上，中部环形槽主要用来固定退料橡胶，其大小与退料橡胶基本一致，外径尺寸会比退料橡胶小0.2mm，主要令退料橡胶与定位芯棒之间形成过盈配合，定位芯棒的尾部主要让芯棒的前端面与之贴紧配合，确保芯棒轴心与定位轴心同轴，而定位芯棒轴心加工有通孔，目的利用螺丝锁紧芯棒。
在上述技术方案中，防拉料冲头的前端设计以螺丝卡死方式固定在设备上，防拉料冲头的后端则设计成与管件凸包外形一致的型腔通孔，在管件加工时，防拉料冲头会随着设备水平靠向管径模方向运动，在规定行程完成后，刚好与加管径模端面贴合，而此时管件的凸包状在防拉料冲头端向外胀形成型，且使管件加工成与防拉料冲头型腔通孔一致的外形，管件的压入精冲端则是管件在管径模内胀形，最终其外径尺寸胀形至与管径模内孔的尺寸一致，最终保证管件公差在0.009mm范围之内，确保了管件的装配性和密封性。同时管件在进行凸包加工时，退料橡胶由自由状态压缩变形，与此同时，材料会在合金冲头型腔内形成与之一样外形的凸包。当退料橡胶的压缩量刚好为5mm时，凸包完成加工，并且退料橡胶的压缩量不宜过大，否则会造成退料橡胶的回位困难，并且增加退料橡胶的生产成本，同时退料橡胶的压缩量也不宜过小，否则起不到缓冲作用，使得管件在冲压过程中遭受破坏，实际操作中发现，当退料橡胶的压缩量刚好为5mm时，此时刚好可以在满足管件冲压缓冲的作用下，实现退料橡胶的适速回位；而此时材料与芯棒之间存在一个夹紧力，若此时没有退料橡胶的弹力存在，管件会随着合金冲头、芯棒等一起回到初始状态，此时会导致管件表面拉伤或者无法手工取出；当存在退料橡胶时，在合金冲头、芯棒等回到初始状态过程中，橡胶首先对合金冲头施以弹力，从而使合金冲头停止在加工状态，而定位芯棒会带着芯棒回到初始状态。当橡退料胶恢复原来状态时，此时管件内孔会与芯棒相对位移5mm，而此时刚好使管件内壁与芯棒的圆弧部分间隙配合，故不再存在夹紧力，从而使管件在成型的过程中不被破坏。
优选的，所述芯棒上远离定位芯棒的一端设置成圆弧状，使得导向管材内孔顺利套入芯棒，所述芯棒上紧贴定位芯棒的一端设置有一个螺纹孔，利用螺丝通过贯穿定位芯棒以锁紧方式使芯棒固定在定位芯棒尾部的端面上，确保芯棒与定位芯棒同轴，从而使芯棒与设备定位轴心同轴，再而使材料轴心与设备定位轴心一致，最终提高产品加工的的稳定性。
优选的，所述管径模设计成空心的“T”字型，所述管径模包括“T”字型头部前端面、螺丝孔、“T”字型头部后端面、“T”字型尾部圆柱面和、“T”字型尾端端面，其中“T”字型头部前端面与防拉料冲头的尾部相对，是防拉料冲头成型的闭合端面，“T”字型尾部圆柱面安装在上模座和下模座之间，“T”字型头部后端面贴紧上模座和下模座，并通过螺丝孔对上模座和下模座进行锁紧；“T”字型尾端端面是在管件退料后，用于对尾顶芯棒进行限位。
优选的，所述尾顶芯棒设计成“十”字状，所述尾顶芯棒包括顶部凸起直径面、顶部端面、芯棒柱体、中部端面、中部定位面、下部圆柱面和尾部端面，其中顶部凸起直径面用于防止管件内孔孔径变小，顶部端面主要提供管件水平挤压成型的支撑力，而最终力的终点是靠“十”字状中部的定位面转移到定位挡板上面，芯棒柱体与管径模的轴孔相配合，中部端面设置为阶梯面，在退料时可避免尾顶芯棒掉落，尾顶芯棒的下部圆柱面从定位挡板的左边向右贯穿，可提供一个自由的能水平向右活动的工作行程，尾部端面在管件加工后，会利用油缸与其贴合进行推动。
优选的，所述定位挡板设计成带孔的“长方形”状，“长方形”定位挡板的下半部与下模座的方形槽配合，再使用螺丝进行两端固定锁紧，“长方形”定位挡板的上半部卡合在上模座的方形槽中，定位挡板的中间孔与尾顶芯棒相对设置，用于导向尾顶芯棒。
优选的，所述退料橡胶采用聚氨酯材料，退料橡胶的厚度为8mm，长度为15mm。退料橡胶固定在定位芯棒环形槽内，材质为聚氨酯，聚氨酯材质为具有高强度、抗撕裂、耐磨性高的弹性材料，可以有效延长退料橡胶的使用寿命，退料橡胶的厚度为8mm，长度为15mm，这样才能确保压缩量在5mm时，管件完成加工后，合金冲头不会立刻随定位芯棒返回初始状态，实现防拉料功能。
优选的，所述合金冲头采用高强度钢YG6材质加工而成，所述管径模采用YG6/8高强度钢材质加工而成。强度钢YG6材质和YG6/8材质均具有高耐磨性、高强度的特点，故其使用寿命也极高，对加工管件的稳定性极好。
本发明提供的一种管端凸包成型和精冲同步加工的模具的有益效果在于：
1)本管端凸包成型和精冲同步加工的模具在管件加工时，通过防拉料冲头跟随设备水平靠向管径模方向运动，在规定行程完成后，刚好与加管径模端面贴合，而此时管件的凸包状在防拉料冲头端向外胀形成型，且使管件加工成与防拉料冲头型腔通孔一致的外形。管件的压入精冲端则是管件在管径模内胀形，最终其外径尺寸胀形至与管径模内孔的尺寸一致，最终保证管件公差在0.009mm范围之内，确保了管件的装配性和密封性；
2)本管端凸包成型和精冲同步加工的模具通过退料橡胶的状态变化，使得当退料橡胶的压缩量刚好为5mm时，凸包完成加工，在合金冲头、芯棒等回到初始状态过程中，退料橡胶首先对合金冲头施以弹力，从而使合金冲头停止在加工状态，而定位芯棒会带着芯棒回到初始状态，当橡退料胶恢复原来状态时，此时管件内孔会与芯棒相对位移5mm，而此时刚好使管件内壁与芯棒的圆弧部分间隙配合，故不再存在夹紧力，从而使管件在成型的过程中不被破坏，可以有效防止加工管件凸包时管件随着冲模一起运动的现象，从而实现防拉料功能。
附图说明
图1为发明的结构装配图。
图2为本发明的结构剖视图。
图3为本发明中防拉料冲头的立体结构示意图。
图4为本发明中定位芯棒的立体结构示意图。
图5为本发明中管径模的结构示意图。
图6为本发明中尾顶芯棒的立体结构示意图。
图中：1、防拉料冲头；11、定位芯棒；12、退料橡胶；13、螺丝；14、冲模套筒；15、芯棒；16、合金冲头；111、斜面；112、环形槽；113、端面；114、通孔；141、槽口；142、防错通孔；2、精冲模具；21、上模座；22、下模座；23、管径模；24、尾顶芯棒；25、标准导柱；26、定位挡板；231、中心轴孔；232、“T”字型头部前端面；233、螺丝孔；234、“T”字型头部后端面；235、“T”字型尾部圆柱面；236、“T”字型尾端端面；241、顶部凸起直径面；242、顶部端面；243、芯棒柱体；244、中部端面；245、中部定位面；246、下部圆柱面；247、尾部端面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例：一种管端凸包成型和精冲同步加工的模具。
参照图1至图6所示，一种管端凸包成型和精冲同步加工的模具，包括防拉料冲头1和精冲模具2，精冲模具2安装在防拉料冲头1的正后方；
其中防拉料冲头1包括：定位芯棒11、退料橡胶12、螺丝13、冲模套筒14、芯棒15和合金冲头16，其中退料橡胶12设计为环形，其作用是使作用在冲模套筒14定位面的作用力均匀分配，继而保证冲模套筒14受到冲击力作用时的稳定性，退料橡胶12的大小与定位芯棒11中部的环形槽112相同，是以0.2mm的过盈量套在定位芯棒11的环形槽112内，使得退料橡胶12能紧固在环形槽112中而不会脱落，继而保证加工的稳定性；退料橡胶12材质为聚氨酯，此种材质具有高强度、抗撕裂、耐磨性高的特点，可以有效延长退料橡胶12的使用寿命，退料橡胶12的长度为15mm，其高度比定位芯棒11中环形槽112的深度高出5mm，且退料橡胶12的厚度需保证为8mm，这才能使定位芯棒11正常反弹回到初始状态，另设备的输出压力需达8MPa以上，这才能确保输出的力大于材料成型凸包和退料橡胶12弹力的力之和，确保产品质量，定位芯棒11设计成“雨伞”状，头部加工一个90°斜面111，主要用螺丝端面锁紧固定在设备上，中部的环形槽112主要用来固定退料橡胶12，尾部端面113主要让芯棒15的前端面与之贴紧配合，确保芯棒15轴心与定位芯棒11轴心同轴，而定位芯棒11轴心加工成通孔，目的方便利用螺丝锁紧芯棒15，冲模套筒14以0.02mm的间隙配合套在定位芯棒11上，端面紧贴合于退料橡胶12，所述冲模套筒14的侧壁上开设有两个对称设置的槽口141，目的是能让螺丝13贯穿冲模套筒14并将冲模套筒14锁紧在定位芯棒11上，从而使螺丝13具有限制冲模套筒14轴向方向行程的作用，防止冲模套筒14脱落；冲模套筒14外侧还保留两个对称设置的防错通孔142，主要是避免因为偶然因素，退料橡胶12、冲模套筒14以及冲模芯棒11三者闭合后出现真空效应，导致橡胶没有足够的弹力使冲模套筒14返回初始状态，其起到防错作用；合金冲头16使用高强度钢YG6，其具有高耐磨性、高强度的特点，故其使用寿命也极高，对加工管件的稳定性极好，合金冲头16与冲模套筒14以无缝焊接的工艺使融接在一起，合金冲头16的轴心中间加工有一个型腔通孔，加工段制造成与管件成型凸包一致的型腔，目的是通过力的作用，使材料挤压成与模具型腔一致的外形，芯棒15远离定位芯棒的一端设置成圆弧状，目的导向管材内孔顺利套入芯棒15，从而使管材的中心与合金冲头16型腔的中心同轴；芯棒15远离定位芯棒的一端中心加工有一个螺纹孔，利用螺丝通过贯穿定位芯棒11以锁紧方式使芯棒15固定在定位芯棒11内部的端面上，确保芯棒15与定位芯棒11同轴，从而使芯棒15与设备定位轴心同轴，再而使材料轴心与设备定位轴心一致，最终提高产品加工的的稳定性；
所述精冲模具2包括上模座21、下模座22、管径模23、尾顶芯棒24、标准导柱25和定位挡板26，下模座22设计成倒“凹”形，目的是通过凹槽位置卡在设备的定位座上，另外还使用滑块紧固的锁紧模式固定下模座22，主要提供加工水平方向的支撑力，保证管件加工的稳定性；下模座22与上模座21上下配对，装配时，下模座22先固定着两根标准导柱25，再利用上模座21的导柱孔沿着标准导柱25进行装配，最后使用两颗螺丝在上模座21上方套入与下模座22进行锁紧，上模座21同样设计成“凹”型，目的与下模座22一样，提供加工水平方向的支撑力，保证产品见工的稳定性，上模座21的固定方式则是利用设备纵向压紧进行位置固定，管径模23是套在下模座22与上模座21之间，管径模23设计成空心的“T”字型，管径模23中心设置的中心轴孔231是用来保证管端压入端尺寸，其内孔尺寸则设计与管件压入精冲端的要求一致，公差要求在0.005mm范围内，而“T”字型头部的作用主要是提供位置以螺丝锁紧的方式连接在上模座21和下模座22，进而与模座端面贴合，提供加工水平方向的支撑力，管径模23的材质使用YG6/8高强度钢，此材质具有高强度、高耐磨性等特性，对管件的稳定性加工提供了基本保障要求，定位挡板26设计成带孔“长方形”状，“长方形”的下部分与下模座22的方形槽配合，再使用螺丝进行两端固定锁紧，“长方形”的上半部卡合在上模座21的方形槽中，定位挡板26中心设置的中间孔主要是用来导向尾顶芯棒24，而定位挡板26主要作用是提供尾顶芯棒24水平方向的支撑力，尾顶芯棒24设计成大头“十”字状，竖向的大头的一端从定位挡板26的左边向右贯穿，其端面在管件加工后，会利用油缸进行推动，因为管件是在管径模23内腔加工形成的，只有施与推力才能确保方便地能获得到加工后的管件，同时作业员的手也不需要伸到模具加工的范围内，从而避免了因设备防护措施失效后而导致工伤出现。而横向的端面需放在定位挡板26的左边，这样才能确保加工时，尾顶芯棒24有足够的支撑力保证管件成型凸包以及压入端精冲加工，尾顶芯棒24的另一端则伸入管径模23的中部，提供管件水平方向的支撑力，在尾顶芯棒24小头的尾端加工保留一个凸起的部位，主要是用来防止管件加工时，管件向管孔内变形，从而影响管件的内孔尺寸要求，以上的结构用形成了直管精冲部位的加工装置。
本实施例中，防拉料冲头1的前端设计以螺丝卡死方式固定在设备上，防拉料冲头1的后端则设计成与管件凸包外形一致的型腔通孔，在管件加工时，防拉料冲头1会随着设备水平靠向管径模方向运动，在规定行程完成后，刚好与加管径模23端面贴合，而此时管件的凸包状在防拉料冲头1端向外胀形成型，且使管件加工成与防拉料冲头1型腔通孔一致的外形，管件的压入精冲端则是管件在管径模23内胀形，最终其外径尺寸胀形至与管径模23内孔的尺寸一致，最终保证管件公差在0.009mm范围之内，确保了管件的装配性和密封性。同时管件加工过程中，退料橡胶12由自由状态压缩变形，与此同时，材料会在合金冲头16型腔内形成与之一样外形的凸包，当退料橡胶12的压缩量刚好为5mm时，凸包完成加工，而此时材料与芯棒15之间存在一个夹紧力，若此时没有退料橡胶12的弹力存在，管件会随着合金冲头16、芯棒15等一起回到初始状态，此时会导致管件表面拉伤或者无法手工取出，当存在退料橡胶12时，在合金冲头16、芯棒15等回到初始状态过程中，橡胶12首先对合金冲头16施以弹力，从而使合金冲头16停止在加工状态，而定位芯棒11会带着芯棒15回到初始状态，当橡退料胶12恢复原来状态时，此时管件内孔会与芯棒15相对位移5mm，而此时刚好使管件内壁与芯棒15的圆弧部分间隙配合，故不再存在夹紧力，从而使管件在进行凸包成型时不被破坏，可以有效防止加工管件凸包时管件随着冲模一起运动的现象，从而实现防拉料功能。并且在整个的管件加工过程中，退料橡胶12的压缩量不宜过大，否则会造成退料橡胶12的回位困难，并且增加退料橡胶12的生产成本，同时退料橡胶12的压缩量也不宜过小，否则起不到缓冲作用，使得管件在冲压过程中遭受破坏，实际操作中发现，当退料橡胶12的压缩量刚好为5mm时，此时刚好可以在满足管件冲压缓冲的作用下，实现退料橡胶12的适速回位。
参照图4所示，定位芯棒11设计成“雨伞”状，头部加工一个90°斜面111，主要用螺丝端面锁紧固定在设备上，中部环形槽112主要用来固定退料橡胶12，其大小与退料橡胶12基本一致，外径尺寸会比退料橡胶12小0.2mm，主要令退料橡胶12与定位芯棒11之间形成过盈配合，并且环形槽112深度比退料橡胶12短5mm，主要使得退料橡胶12存在弹性变形的空间，从而具有使合金冲头16延时运动的功能，定位芯棒11的尾部主要让芯棒15的前端面113与之贴紧配合，确保芯棒15轴心与定位轴心同轴，而定位芯棒11轴心加工有通孔114，目的利用螺丝锁紧芯棒15。
本实施例中，退料橡胶12固定在定位芯棒11环形槽内，材质为聚氨酯，聚氨酯材质具有高强度、抗撕裂、耐磨性高的特性，退料橡胶12的厚度为8mm，长度为15mm，这样才能确保压缩量在5mm时，管件完成加工后，合金冲头16不会立刻随定位芯棒11返回初始状态，实现防拉料功能。
本实施例中，合金冲头16其材质使用高强度钢YG6，高强度钢YG6具有高耐磨性、高强度的特点，使用寿命也极高，并且可以增强加工管件的稳定性，合金冲头16无缝焊接在冲模套筒14的尾部，并且合金冲头16的中心设置有管件成型凸包一致的型腔通孔，其目的是通过力的作用，使材料挤压成与模具型腔一致的外形。
参照图5所示，管径模23设计成空心的“T”字型，中心轴孔231是用来保证管端压入端尺寸，其内孔尺寸则设计与管件压入精冲端的要求一致，公差要求在0.005mm范围内，而“T”字型头部前端面是防拉料冲头1成型的闭合端面，安装时，“T”字型尾部圆柱面235被包裹在上模座21和下模座22之间，而“T”字型头部后端面234同时贴紧上模座21和下模座22，并通过螺丝孔233对上模座21和下模座22进行锁紧，“T”字型尾端端面236是在管件退料后，用作对尾顶芯棒24的限位。
参照图6所示，尾顶芯棒24设计成“十”字状，其顶部凸起直径面241用作防止管件内孔孔径变小，在加工过程中，管口端会受到挤压力会优先向管内变形，若管口内壁没有支撑的力，会导致管口变形而破坏零件，顶部端面242主要提供零件水平挤压成型的支撑力，而最终力的终点是靠“十”字状中部定位面245转移到定位挡板26上面，“十”字状的芯棒柱体243与管径模23的轴孔231相配合，中部端面244设置为阶梯面，在退料时可以避免尾顶芯棒24掉落，尾顶芯棒24的下部圆柱面246从定位挡板26的左边向右贯穿，目的提供一个自由的能水平向右活动的工作行程，尾部端面247在零件加工后，会利用油缸与其贴合进行推动，因为零件是在管径模23的轴孔231内加工形成的，只有施与推力才能确保方便地能获得到加工后的零件，同时作业员的手也不需要伸到模具加工的范围内，从而避免了因设备防护措施失效后而导致工伤出现。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。