冲孔复合冲头及冲孔装置的制作方法

本发明涉及液压冲孔机械领域，具体是一种冲孔复合冲头及冲孔装置。

背景技术：

钢板冲孔因其高效率、低成本，在机械行业广泛应用。冲孔根据其动力不同可分为好多种，其中，机械冲孔和液压冲孔是最常见的两种方式。现有冲头一般由安装柱、冲头及锥尖组成，加工出的冲孔斜度较大，特别是在厚低碳钢板冲孔中，容易在孔内表面形成多道环形槽，斜度较大，表面粗糙度较高，尺寸精度较低，一般只能用于不重要的部件作为过孔连接。对于重要的部件，作为配合孔连接，由于液压冲孔和机械冲孔的斜度大、尺寸精度低等共性问题，不能直接使用，必须经过机械切削加工后才能使用，增大了企业生产成本。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有冲孔冲头及设备冲出的冲孔斜度较大、表面质量较差的技术问题。为此，本发明提出一种冲孔复合冲头及冲孔装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种冲孔复合冲头，包括位于上端部的用以固连驱动装置的安装柱（安装柱通过螺纹等常规连接结构固定在驱动装置上，整个复合冲头在驱动装置的驱动下上下动作）、位于下端部的冲头及位于所述冲头底面中部的锥尖（冲头即为现有的冲头结构，锥尖也为现有的锥尖结构，本领域人员清楚的，锥尖设置在冲头底面的下侧，尖端朝下），所述安装柱与冲头之间从上至下依次固定有成型杆、至少一个精切环刀及至少两个粗切环刀（这里成型杆、精切环刀及粗切环刀主要通过名字对其功能进行了限定，即分别对冲孔进行成型、精切和粗切，粗切进给量大，精切和成型进给量小，相邻刀具的半径差即是位于上部的刀具的切削量，所以根据刀具的功能来设计其半径也是本领域人员容易设计的），所述成型杆的直径大于所述精切环刀的直径，所述精切环刀的直径大于粗切环刀的直径，位于上部的精切环刀的直径大于位于下部的精切环刀的直径，位于上部的粗切环刀的直径大于位于下部的粗切环刀的直径，所述精切环刀与精切环刀之间、精切环刀与粗切环刀之间、粗切环刀与粗切环刀之间、粗切环刀与冲头之间皆设置有环状的储屑槽，所述粗切环刀周向上开设有至少两个断屑槽，相邻粗切环刀的断屑槽周向错位设置。使用时，复合冲头在驱动装置的驱动下向下运动，直至抵接在工件的表面，锥尖会首先在工件表面压出一个锥形坑，随着冲头进一步下移，工件被锥尖和冲头压穿，形成一个具有一定斜度和环槽的冲孔；复合冲头继续向下，位于最下方的粗切环刀进入冲孔内，对冲孔的内壁进行第一次粗切，因为断屑槽具有一定的宽度和深度，所以断屑槽部分对冲孔的内壁没有切割，这样粗切形成多段非封闭的铁屑环，铁屑环进入粗切环刀与冲头之间的储屑槽内；第一次粗切完毕后，复合冲头继续向下，从下往上的第二把粗切环刀接触冲孔的内壁，进行第二次粗切，一方面将第一次切割对应断屑槽的未切割的部分切除，另一方面将冲孔的内壁整体进行切削；第二次粗切完毕后，复合冲头继续向下，位于上方的粗切环刀依次类似的对内壁进行第三次、第四次…的粗切，这里设置几个粗切环刀便进行几次粗切；整个粗切过程结束后，复合冲头继续向下，当精切环刀接触冲孔内壁后，开始对冲孔的内壁进行精切，精切过程与粗切类似，主要用于对冲孔的内壁进一步的小进给量的切削，由于精切的切削量较小，所以精切环刀上可省去断屑槽的设置，这里，精切环刀的数量决定精切的次数；精切完毕后，复合冲头继续向下，成型杆进入冲孔中，对冲孔表面进行挤压、拉光，达到冲孔工件所需要的几何尺寸和表面粗糙度，这样，整个复合冲头的冲孔及加工作业过程完毕。

本发明还提供一种冲孔装置，包括工作平台和驱动装置，所述工作平台上安装有冲压模具（冲压模具按照现有的安装方式安装在工作平台上即可），还包括位于所述冲压模具上方的水平设置的压板，所述压板与冲压模具之间形成有容置待加工工件的区域，所述区域的高度大于待加工工件的厚度（这里厚度关系用以保障压板有个浮动范围，待冲孔完成后，由于高度关系，以使工件能从区域中取出），所述压板竖直贯穿有至少两根导向杆且压板可沿所述导向杆上下移动，所述导向杆的上端安装有限位件（限位件用以限位压板），所述导向杆的下端固定在冲压模具或工作平台上，所述压板与冲压模具或工作平台之间设置有套装在所述导向杆上的压缩弹簧（这里与前述是对应关系，当导向杆下端固定在冲压模具上时，压缩弹簧就设在冲压模具与压板之间；当导向杆下端固定在工作平台上时，压缩弹簧就设在工作平台与压板之间，压缩弹簧主要用以给压板一个向上的力，使复合冲头脱离工件时，压板能及时复位，以方便取出工件）；还包括上述的冲孔复合冲头，所述压板、冲压模具、工作平台的中心设置有同轴的用以避让所述冲孔复合冲头的通孔（这里通孔是三个部件的孔的统称，具体的设置及大小关系本领域人员应该清楚，即：压板和工作平台上的通孔可大于冲孔复合冲头的径向尺寸，模具上的通孔尺寸严格按照工艺标准制作即可），所述安装柱与驱动装置的驱动杆固连，所述通孔的直径小于驱动杆的直径（以使驱动杆能够驱动压板下压）。正常状态下，压板在压缩弹簧的作用下顶在限位件上，当冲孔内壁依次进行粗切、精切、成型加工后，驱动杆继续向下运动，这时，驱动杆会接触压板的上表面，驱动压板向下运动，直至接触工件，将工件表面压平，消除在冲孔过程中的工件的变形；冲压完成后，驱动杆向上运动，带动复合冲头上移，压板在压缩弹簧的作用下沿导向杆上移抵至限位件，复合冲头的成型杆在摩擦力作用下会带动工件上移，在压板的限位作用下，复合冲头从冲孔工件内拔出，复合冲头继续上移出压板，此时，压板距冲孔底板的间隔大于冲孔工件的厚度，很方便的取出冲孔工件，用高压气枪将复合冲头储屑槽内的铁屑吹落，完成脱模过程，至此完成冲孔全过程。

本发明的有益效果是：本发明提供一种冲孔复合冲头，在现有的冲头结构上集成有粗切环刀、精切环刀及成型杆等结构，可将冲孔的内壁进行加工，使其达到能够直接使用的标准，省去了后续的加工步骤，节省了生产成本；设置有断屑槽和储屑槽等结构，在冲孔切削时能够断铁屑、暂存铁屑，防止铁屑堵塞卡死在复合冲头中，影响加工，提高了整个复合冲头的结构可靠性，同时也便于铁屑的清理。本发明还提供一种冲孔装置，设置有导向杆、限位件、压缩弹簧及压板等结构，驱动装置下压压板，可将工件表面压平，解决了冲孔工件变形的问题；压板通过限位件限位，能够实现工件的直接脱模；且压缩弹簧能复位压板，便于工件的拿取；整个装置一次作业便可完成工件的定位、冲孔、冲孔斜度环形切削、断屑、储屑、挤压成型、修复冲孔工件、自动脱模等多道生产工序，大大降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明冲孔状态结构示意图；

图2为本发明冲孔脱模状态结构示意图；

图3为本发明冲孔复合冲头的结构示意图；

图4为本发明的一个粗切环刀断面结构示意图；

图5为本发明的相邻粗切环刀断面结构示意图；

图6为本发明的图3的i处结构截面示意图；

图7为本发明的图3的ⅱ处结构截面示意图。

具体实施方式

参照图1至图7，本发明的冲孔复合冲头及冲孔装置，包括位于上端部的用以固连驱动装置的安装柱1-1、位于下端部的冲头1-2及位于所述冲头1-2底面中部的锥尖1-3，所述安装柱1-1与冲头1-2之间从上至下依次固定有成型杆1-4、至少一个精切环刀1-5及至少两个粗切环刀1-6，所述成型杆1-4的直径大于所述精切环刀1-5的直径，所述精切环刀1-5的直径大于粗切环刀1-6的直径，位于上部的精切环刀1-5的直径大于位于下部的精切环刀1-5的直径，位于上部的粗切环刀1-6的直径大于位于下部的粗切环刀1-6的直径，所述精切环刀1-5与精切环刀1-5之间、精切环刀1-5与粗切环刀1-6之间、粗切环刀1-6与粗切环刀1-6之间、粗切环刀1-6与冲头1-2之间皆设置有环状的储屑槽1-7，所述粗切环刀1-6周向上开设有至少两个断屑槽1-8，相邻粗切环刀1-6的断屑槽1-8周向错位设置。使用时，复合冲头在驱动装置的驱动下向下运动，直至抵接在工件的表面，锥尖1-3会首先在工件表面压出一个锥形坑，随着冲头1-2进一步下移，工件被锥尖1-3和冲头1-2压穿，形成一个具有一定斜度和环槽的冲孔；复合冲头继续向下，位于最下方的粗切环刀1-6进入冲孔内，对冲孔的内壁进行第一次粗切，因为断屑槽1-8具有一定的宽度和深度，所以断屑槽1-8部分对冲孔的内壁没有切割，这样粗切形成多段非封闭的铁屑环，铁屑环进入粗切环刀1-6与冲头1-2之间的储屑槽1-7内；第一次粗切完毕后，复合冲头继续向下，从下往上的第二把粗切环刀1-6接触冲孔的内壁，进行第二次粗切，一方面将第一次切割对应断屑槽1-8的未切割的部分切除，另一方面将冲孔的内壁整体进行切削；第二次粗切完毕后，复合冲头继续向下，位于上方的粗切环刀1-6依次类似的对内壁进行第三次、第四次…的粗切，这里设置几个粗切环刀1-6便进行几次粗切；整个粗切过程结束后，复合冲头继续向下，当精切环刀1-5接触冲孔内壁后，开始对冲孔的内壁进行精切，精切过程与粗切类似，主要用于对冲孔的内壁进一步的小进给量的切削，由于精切的切削量较小，所以精切环刀1-5上可省去断屑槽1-8的设置，这里，精切环刀1-5的数量决定精切的次数；精切完毕后，复合冲头继续向下，成型杆1-4进入冲孔中，对冲孔表面进行挤压、拉光，达到冲孔工件所需要的几何尺寸和表面粗糙度，这样，整个复合冲头的冲孔及加工作业过程完毕。

优选的，所述粗切环刀1-6设置有三个，所述精切环刀1-5设置有一个。这里，粗切环刀1-6和精切环刀1-5的个数主要由待加工件的板厚及冲孔大小决定的，具体如何对应选择是本领域人员清楚的或容易得出的。

优选的，所述粗切环刀1-6周向开设有3-4个断屑槽1-8，相邻粗切环刀1-6上的断屑槽1-8周向错位20-30°，更优选为20°或25°或30°。

进一步的，所述成型杆1-4、精切环刀1-5及粗切环刀1-6的截面设置为圆形或多边形。这个形状主要根据待加工孔的形状决定。

进一步的，所述粗切环刀1-6和精切环刀1-5的刀刃如图6和图7所示，外缘低于内缘整体形成一个内边上凹、外边下凸的结构。这里，刀刃形状的确定是机械领域人员容易确定的。

本发明还提供一种冲孔装置，包括工作平台2和驱动装置，所述工作平台2上安装有冲压模具3，还包括位于所述冲压模具3上方的水平设置的压板4，所述压板4与冲压模具3之间形成有容置待加工工件的区域，所述限位件6与冲压模具3之间的竖直距离大于所述压板4和待加工工件的厚度之和，所述压板4竖直贯穿有至少两根导向杆5且压板4可沿所述导向杆5上下移动，所述导向杆5的上端安装有限位件6，所述导向杆5的下端固定在冲压模具3或工作平台2上，所述压板4与冲压模具3或工作平台2之间设置有套装在所述导向杆5上的压缩弹簧7；还包括如权利要求1-3任一项所述的冲孔复合冲头，所述压板4、冲压模具3、工作平台2的中心设置有同轴的用以避让所述冲孔复合冲头的通孔，所述安装柱1-1与驱动装置的驱动杆8固连，所述通孔的直径小于驱动杆8的直径。正常状态下，压板4在压缩弹簧7的作用下顶在限位件6上，当冲孔内壁依次进行粗切、精切、成型加工后，驱动杆8继续向下运动，这时，驱动杆8会接触压板4的上表面，驱动压板4向下运动，直至接触工件，将工件表面压平，消除在冲孔过程中的工件的变形；冲压完成后，驱动杆8向上运动，带动复合冲头上移，压板4在压缩弹簧7的作用下沿导向杆5上移抵至限位件6，复合冲头的成型杆1-4在摩擦力作用下会带动工件上移，在压板4的限位作用下，复合冲头从冲孔工件内拔出，复合冲头继续上移出压板4，此时，压板4距冲孔底板的间隔大于冲孔工件的厚度，很方便的取出冲孔工件，用高压气枪将复合冲头储屑槽1-7内的铁屑吹落，完成脱模过程，至此完成冲孔全过程。

优选的，所述导向杆5为双头螺柱，所述双头螺柱的下端拧装在工作平台2或冲压模具3上，所述限位件6为拧装在所述双头螺柱上端的螺栓。这样的结构简单易实现，能较好的导向压板4，并且限位件6可通过旋拧调节高度，从而实现压板4浮动范围的调节，可加工不同厚度的工件，适应性更强。

作为一种双头螺柱的优选安装方式，所述双头螺柱穿过压板4和冲压模具3后下端拧入工作平台2中。这样，双头螺柱不但实现了压板4的导向作用，还实现了冲压模具3的定位作用，且整个结构更加紧凑。

作为弹簧的一种优选安装方式，所述压板4的底部设置有第一沉孔，所述双头螺柱与冲压模具3之间形成环形间隙，所述压缩弹簧7的上端置于所述第一沉孔中，所述压缩弹簧7的下部置于所述环形间隙中且下端抵至工作平台2上。这样，可更好的实现弹簧的周向限位，进而保障其工作的可靠性。

作为冲压模具3的一种优选结构，所述冲压模具3由冲模本体3-1和冲模底板3-2组成，所述冲模底板3-2固定在工作平台2上，所述冲模底板3-2的上表面设置有第二沉孔，所述冲模本体3-1嵌装在所述第二沉孔中。

以上具体结构和尺寸数据是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。