一种球面体工件加工模具及其加工方法与流程

本发明涉及一种模具，尤其涉及一种对球面体工件进行加工的模具及其方法，属于模具设计与加工技术领域。

背景技术：

现有技术在加工球面体工件时，大都通过带弧形凹槽的下凹模与带弧形凸块的上凸模来完成，以便将平直的金属板材置于凹、凸模之间，再配合压力机将其压制成球面体，从而作为各种设备的壳罩。但现有的凹、凸模均大多分别为整件，即用块状或柱状金属坯料，通过车床、铣床等机械加工设备分别加工出整件的凹模、凸模，显然这种整件凹模、凸模，尤其是大件整件凹模、凸模，不仅加工困难、费时、费力、费材，而且加工出来的整件凹模、凸模会因体积大、重量重而难于送到加工位置，必须使用专门的起吊设备才能完成。为此人们研发出分别由若干凹模片、凸模片叠置成的凹、凸模具，但这种模具只能加工出弧形产品，无法加工球面体产品。因此，有必要对现有技术加以改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种极易加工，且完全能满足球面体产品或工件的技术要求，便于安装到压力机上的球面体工件加工用模具。

本发明还提供加工上述球面体工件用模具的制备方法。

本发明的第一个目的通过下列技术方案完成：一种球面体工件加工模具，包括由若干上部带模柄、下端面为弧形凸面的凸模片叠置成的上凸模，以及由若干下部带模底、上端面为弧形凹面的凹模片叠置成的下凹模，其特征在于：

每一凸模片下端的弧形凸面上，沿幅宽间隔设有若干个凹槽，若干凸模片叠置后形成若干条形凹槽，每一条形凹槽内嵌入对应的顶部平直、底部为弧形凸面的上模刃片，若干上模刃片嵌入对应条形凹槽后形成向下凸起的球面上模刃；

每一凹模片上端的弧形凹面上，沿幅宽间隔设有若干个凹槽，若干凹模片叠置后形成若干条形凹槽，每一条形凹槽中嵌入对应的底部平直、顶部为弧形凹面的下模刃片，若干下模刃片嵌入对应条形凹槽后形成向下凹的球面下模刃；

以便通过上凸模下端的球面凸体，以及下凹模上端的球面凹体的配合，将置于它们之间的工件平滑地压制成为球面体，提高成型产品表面质量的同时，延长模具的使用寿命。

所述每一上模刃片、下模刃片的轴线均与被加工工件对应的受力位置垂直，确保工件的成型效果及质量。

所述两两上模刃片顶部之间的间隙为1.5-2mm，以便提高成型效果，同时便于对上凸模弧形端面上的若干个凹槽进行加工，防止因间隙过小而出废品、过大而影响成型效果。

所述上、下模刃片的高度在满足型腔高度要求的同时，尽量选择低值，以增加上、下模刃的强度。

所述每一上模刃片的下端两侧，以及每一下模刃片的上端两侧，分别设置圆角，圆角半径为r=0.3-0.5mm，使被加工工件容易在模具中滑移，避免模刃片两侧的直角压伤工件，提高工件的成型质量。

所述球面上模刃两外侧分别设有上侧刃，每一上侧刃设为与上凸模下端的弧形凸面相一致的上、下端均为弧形端的弧形板，上侧刃上间隔设置若干焊接用通孔，并分别焊接固定在向下凸起的球面上模刃两侧，且上侧刃的下端面与向下凸起的球面上模刃的端部弧度一致，上侧刃的下端面外侧设圆角，该圆角半径为r=1mm，使被加工工件容易在模具中滑移，避免模刃片两侧的直角压伤工件，提高工件的成型质量。

所述球面下模刃两侧分别设有弧形凹槽，两弧形凹槽内设有下侧刃，每一下侧刃下端设为与弧形凹模相适应的弧形端、上端设为平直端，下侧刃的上端面内侧倒圆角，该圆角半径为r=1mm，使被加工工件容易在模具中滑移，避免模刃片两侧的直角压伤工件，提高工件的成型质量。

所述上凸模的模柄上部设有与机床配接的上夹头，方便固定在机床上。

所述下凹模的底部设有与机床配接的下夹头，方便固定在机床上。

所述上凸模上间隔设有让连接销穿过的销孔，以及让螺栓穿过的栓孔，以便通过销孔中的连接销使若干凸模片叠置成上凸模，并通过螺栓穿入栓孔内固定。

所述下凹模上间隔设有让连接销穿过的销孔，以及让螺栓穿过的栓孔，以便通过销孔中的连接销使若干凸模片叠置成上凸模，并通过螺栓穿入栓孔内固定。

所述下凹模包括中部凹模及两端的侧部凹模，且中部凹模上端面的凹槽浅、侧部凹模上端面的凹槽深。

本发明的第二个目的通过下列技术方案完成：一种球面体工件加工模具的制备方法，其特征在于包括下列步骤：

a、上凸模的制备：

a1加工出若干上部带模柄，模柄上带上夹头、下端面为弧形凸面的凸模片，在每一凸模片下端的弧形凸面上，沿幅宽间隔加工若干个凹槽，在凸模片上间隔加工出若干让连接销穿过的若干销孔以及让若干螺栓穿过的若干栓孔；

a2加工出若干顶部平直、底部为弧形凸面的上模刃片，在每一上模刃片的下端两侧倒圆角，圆角半径为r=0.3-0.5mm；

a3加工出若干上、下端均为弧形端的弧形板，弧形板上间隔加工出若干个焊接通孔，并在弧形板下端面外侧倒圆角，该圆角半径为r=1mm，作为上侧刃；

a4用连接销穿过若干步骤a1所得凸模片的销孔，使若干凸模片叠置、对齐后，用螺栓穿过叠置的若干凸模片对应的栓孔中，并用螺母固定后，从外部两侧对叠置的若干凸模片的叠缝进行焊接、打磨平整焊缝，得上凸模；

a5将步骤a2的上模刃片嵌入步骤a4的凸模柄下端对应的条形凹槽中，使每一上模刃片的轴线与被加工工件对应的受力位置垂直，并使两两上模刃片顶部之间的间隙为1.5-2mm，得上凸模基；

a6将步骤a3的上侧刃通过焊接通孔焊接在步骤a5的上凸模基两端，打磨平整焊缝，使上侧刃的下端面与向下凸起的球面上模刃的端部弧度一致，完成上凸模的制备；

b、下凹模的制备：

b1、加工出若干下部带模底，模底上有下夹头、上端面为弧形凹面的凹模片，每一凹模片上端的弧形凹面上，沿幅宽间隔设有若干个凹槽，在凹模片上间隔加工出能让若干连接销穿过的若干销孔，以及能让若干螺栓穿过的若干栓孔；

b2、加工若干底部平直、顶部为弧形凹面、弧形凹面两侧开弧凹槽的下模刃片，在该下模刃片上加工若干个焊接孔；

b3、加工若干个上端为平直端、下端为弧形端的下侧刃，并在下侧刃上端面内侧倒圆角r3，该圆角r3半径为r=1mm；

b4、在若干个连接销上分别穿入步骤b1所得若干凹模片，使若干凹模片叠置、对齐后，用若干螺栓分别穿过叠置的凹模片对应的若干个栓孔中，并用螺母固定后，从外部两侧对叠置的若干凹模片的叠缝进行焊接、打磨平整焊缝，得下凹模模基；

b5、将步骤b2的下模刃片嵌入步骤b4的下凹模模基上端对应的条形凹槽中，使每一下模刃片的轴线z与被加工工件对应的受力位置垂直；

b6、将步骤b3的下侧刃焊接在步骤b5的下凹模模基上的下模刃两端的弧形凹槽中，完成下凹模的制备。

本发明的优点和效果：采用上述方案，可方便地通过上凸模下端的球面凸体，以及下凹模上端的球面凹体的配合，将置于它们之间的工件平滑地压制成为球面体，提高成型产品表面质量的同时，延长模具的使用寿命，且根据使用情况，只需更换磨损的某个或某几个上或下模刃片。另外通过本发明加工出来的工件不需要打磨，直接进入后序表面装饰处理，就能符合产品外观要求，成型效果优良，生产效率高，成本低，适应性强，适用于日益增多的品种要求。

附图说明

图1为本发明结构图；

图2为图1中的上凸模爆炸图；

图3为图1中的下凹模爆炸图；

图4为上、下模刃与加工工件的关系图；

图5为图4的b-b视图。

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本发明做进一步说明。

本发明提供的球面体工件加工模具，包括由若干上部带夹头11、下端面为弧形凸面14的凸模片1叠置成的上凸模17，以及由若干下部带夹头21、上端面为弧形凹面的凹模片2叠置成的下凹模26，其中：每一凸模片1下端的弧形凸面14上，沿幅宽间隔设有若干个凹槽15，若干凸模片1叠置后形成若干条形凹槽，每一条形凹槽内嵌入对应的顶部平直、底部为弧形凸面31的上模刃片3，若干上模刃片3嵌入对应条形凹槽后形成向下凸起的球面上模刃32，如图1、图2；每一凹模片2上端的弧形凹面上，沿幅宽间隔设有若干个凹槽24，若干凹模片2叠置后形成若干条形凹槽，每一条形凹槽中嵌入对应的底部平直、顶部为弧形凹面51的下模刃片5，若干下模刃片5嵌入对应条形凹槽后形成向下凹的球面下模刃52，如图1、图3；

所述每一上模刃片3、下模刃片5的轴线z均与被加工工件a对应的受力位置垂直，确保工件的成型效果及质量；所述两两上模刃片3顶部之间的间隙h为1.5-2mm，以便提高成型效果，同时便于对上凸模弧形凸面14上的若干个凹槽15进行加工，防止因间隙过小而出废品、过大而影响成型效果；所述上、下模刃片3、5的高度在满足型腔高度要求的同时，尽量选择低值，以增加上、下模刃的强度；所述每一上模刃片3的下端两侧，以及每一下模刃片5的上端两侧，分别设置圆角r1，如图4，该圆角r1半径为r1=0.3-0.5mm，使被加工工件a容易在模具中滑移，避免模刃片两侧的直角压伤工件a，提高工件a的成型质量；

所述球面上模刃32两外侧分别设有上侧刃4，每一上侧刃4设为与上凸模下端的弧形凸面14相一致的上、下端均为弧形端的弧形板，上侧刃4上间隔设置若干焊接用通孔，并分别焊接固定在向下凸起的球面上模刃32两侧，如图2，且上侧刃4的下端面与向下凸起的球面上模刃32的端部弧度一致，上侧刃4的下端面外侧设圆角r2，如图5，该圆角r2半径为r2=1mm，使被加工工件a容易在模具中滑移，避免模刃片两侧的直角压伤工件a，提高工件a的成型质量；

所述球面下模刃52两侧分别设有弧形凹槽53，两弧形凹槽53内设有下侧刃6，每一下侧刃6下端设为与弧形凹模53相适应的弧形端、上端设为平直端，如图3，下侧刃6的上端面内侧倒圆角r3，该圆角r3半径为r3=1mm，使被加工工件a容易在模具中滑移，避免模刃片两侧的直角压伤工件a，提高工件a的成型质量。

所述上凸模17的模柄上部设有与机床配接的上夹头11，方便固定在机床上；所述下凹模26的底部设有与机床配接的下夹头21，方便固定在机床上；所述上凸模17上间隔设有让连接销16穿过的销孔12，以及让螺栓穿过的栓孔13，以便通过销孔12中的连接销16使若干凸模片1叠置成上凸模17，并通过螺栓穿入栓孔13内固定，如图2；所述下凹模26上间隔设有让连接销25穿过的销孔22，以及让螺栓穿过的栓孔23，以便通过销孔22中的连接销25使若干凹模片2叠置成下凹模26，并通过螺栓穿入栓孔23内固定，如图3；所述下凹模26包括中部凹模261及两端的侧部凹模262，且中部凹模261上端面的凹槽24浅、侧部凹模262上端面的凹槽241深，如图3。

本发明提供的球面体工件加工模具的制备方法，其特征在于包括下列步骤：

a、上凸模17的制备：

a1、加工出若干上部带模柄，模柄上端带上夹头11、下端面为弧形凸面14的凸模片1，在每一凸模片1下端的弧形凸面14上，沿幅宽间隔、等距加工若干个凹槽15，在凸模片1上间隔加工出让四个连接销16穿过的四个销孔12以及让两个螺栓穿过的两个栓孔13；

a2、加工出若干顶部平直、底部为弧形凸面31的上模刃片3，在每一上模刃片3的下端两侧倒圆角r1，圆角r1半径为r=0.3-0.5mm，并在上模刃片3加工若干焊接孔；

a3、加工出两个上、下端均为弧形端的弧形板4，弧形板4上间隔加工出若干个焊接通孔，并在弧形板4下端面外侧倒圆角r2，该圆角r2半径为r=1mm，作为上侧刃；

a4、在四个连接销16上分别穿入步骤a1所得凸模片1，使若干凸模片1叠置、对齐后，用螺栓穿过叠置的两个凸模片1对应的栓孔13中，并用螺母固定后，从外部两侧对叠置的若干凸模片1的叠缝进行焊接、打磨平整焊缝，得上凸模17；

a5、将步骤a2的上模刃片3嵌入步骤a4的上凸模17下端对应的条形凹槽中，使每一上模刃片3的轴线z与被加工工件a对应的受力位置垂直，并使两两上模刃片3顶部之间的间隙为1.5-2mm，得上凸模基；

a6、将步骤a3的上侧刃4通过焊接通孔焊接在步骤a5的上凸模基两端，打磨平整焊缝，使上侧刃4的下端面与向下凸起的球面上模刃32的端部弧度一致后，完成上凸模17的制备；

b、下凹模的制备：

b1、加工出若干下部带模底，模底上有下夹头21、上端面为弧形凹面的凹模片2，每一凹模片2上端的弧形凹面上，沿幅宽间隔、等距设有若干个凹槽24，在凹模片2上间隔加工出能让四个连接销25穿过的四个销孔22以及能让两个螺栓穿过的两个栓孔23，作为中部凹模261；再加工出若干下部带模底，模底上有下夹头21、上端面为弧形凹面的凹模片2，每一凹模片2上端的弧形凹面上，沿幅宽间隔、等距设有若干个凹槽241，该凹槽241的槽深大于中部凹模261的凹槽24槽深，在凹模片2上间隔加工出能让四个连接销25穿过的四个销孔22以及能让两个螺栓穿过的两个栓孔23，作为侧部凹模262；

b2、加工若干底部平直、顶部为弧形凹面51、弧形凹面51两侧开弧形凹槽53的下模刃片5，在该下模刃片5上加工若干个焊接孔；

b3、加工出两个上端为平直端、下端为弧形端的下侧刃6，并在下侧刃6上端面内侧倒圆角r3，该圆角r3半径为r=1mm；

b4、在四个连接销25上分别穿入步骤b1所得凹模片2，使若干凹模片2叠置、对齐后，用两个螺栓分别穿过叠置的凹模片2对应的两个栓孔13中，并用螺母固定后，从外部两侧对叠置的若干凹模片2的叠缝进行焊接、打磨平整焊缝，得下凹模模基；

b5、将步骤b2的下模刃片5嵌入步骤b4的下凹模模基上端对应的条形凹槽中，使每一下模刃片5的轴线z与被加工工件a对应的受力位置垂直，得下凹模基；

b6、将步骤b3的下侧刃6焊接在步骤b5的下凹模基上的下模刃两端的弧形凹槽53中，完成下凹模26的制备。