一种拉伸挤断一体式模具及其加工工具的制作方法

本发明涉及汽车冷冲压模具技术领域，尤其是涉及一种拉伸挤断一体式模具及其加工工具。

背景技术：

现有加工汽车油箱端盖一般需要拉伸、修边、翻边整形、收口等加工过程，并且分别需要专门的拉伸模具、修边模具、翻边模具等模具及设备，也需要分别进行加工、装配、调试。模具完成后，分别安装到压力机上，采用冷冲压的方式，先进行拉伸，再修边，最后再翻边、收口等，通过至少四个工序生产出来。

上述现有技术具有以下缺点：

(1)拉伸、修边、翻边，三道工序需要三套模具，所需材料较多，导致材料成本高；

(2)零件较多，且每套模具需要单独装配、调试，后期生产过程中，需要更多的加工工时，更多的人力及加工调试设备；

(3)采用的模具较多，需要更多的存放空间，且后期运输成本较高；

(4)后期批量生产油箱端盖时，由于模具较多，需要更高的人工成本、更高的设备成本，以满足生产需求，且生产步骤较多，耗费时间长，生产效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种拉伸挤断一体式模具装置及其加工工具，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的拉伸挤断一体式模具，包括上模具和下模具；所述上模具包括拉伸凹模；所述下模具包括拉伸凸模和环绕所述拉伸凸模外周围设置的下挤断块；当板料在下降过程中与所述下挤断块接触时，所述拉伸凹模的凹腔下端口与所述下挤断块能够将所述板料挤断。

进一步地，所述下挤断块与所述凹腔下端口在水平方向上具有水平间距，该水平间距小于板料的厚度。

进一步地，所述水平间距为零。

进一步地，所述下模具包括下模座；所述下挤断块的顶部位于所述拉伸凸模底面下方，所述下挤断块的底部与所述下模座固定，且所述下挤断块外边沿凸出于所述拉伸凸模侧表面。

进一步地，所述下挤断块截面形状为方形。

进一步地，所述上模具包括上模座；所述拉伸凹模包括环绕在凹腔外周围的拉伸镶块；所述拉伸镶块形成所述凹腔下端口，所述拉伸镶块固定在所述上模座上；当板料在下降过程中与所述下挤断块接触时，所述拉伸镶块与所述下挤断块能够将所述板料挤断。

进一步地，所述上模座设有容纳所述拉伸镶块的环形安装槽。

进一步地，还包括压边圈；所述压边圈用于放置在机床的伸缩机构上，所述伸缩机构用于将所述压边圈顶起，并在上模具的压力下使压边圈能够向下运动。

进一步地，所述压边圈包括圈体以及安装在所述圈体上并呈环形的压边圈镶块。

进一步地，本发明还提供一种加工工具，包括收口模具以及上述的拉伸挤断一体式模具；

所述收口模具包括上模具、下模具和上驱动部；

所述上模具包括上模座、活动连接在所述上模座上的收口机构；

所述收口机构呈环形，且该环形能够伸缩；

所述下模具用于放置端盖；

所述上驱动部用于驱动所述收口机构进行收缩，以将位于其环形内部的端盖周圈挤压收口成型。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

使用本发明提供的模具可一体式实现板料的拉伸和挤断，无需再进行修边和翻边工序，一套模具即可实现传统三道模具的工序，所需材料较少，材料成本低，并且一套模具装配和调试程序简单，减少了装配调试模具的工时、人力和加工调试设备，同时也减小了模具存放空间和后期运输成本，一体成型，后期生产冲压件，节约人力、设备、时间等成本，同时提高生产效率，适用性强，一般油箱端盖等盒形件均可适用于本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的拉伸挤断一体式模具的剖视图；

图2为图1所示的拉伸挤断一体式模具中上模具的局部部件图；

图3为图1所示的拉伸挤断一体式模具中下模具的结构示意图；

图4为图1所示的拉伸挤断一体式模具中压边圈的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的收口模具的剖视图；

图6为本发明实施例提供的收口模具的收口机构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的上模具的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的收口模具的托料机构的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的收口模具的下模具的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的上成型模块与上下滑板相配合的结构示意图。

附图标记：

1-上模具；11-上模座；12-收口机构；121-上成型模块；122-成型安装部；123-成型镶块；124-滑块；125-连接部；126-底板；2-下模具；21-下模座；22-托料体；23-定位机构；231-下成型模块；24-限位板；25-复位机构；3-上导板；4-下导板；5-压料体；6-氮气弹簧；7-矩形弹簧；8-上滑板；9-下滑板；10-上模具；101-上模座；102-拉伸凹模；1021-容纳部；1022-拉伸镶块；1023-凹腔；103-退件机构；20-下模具；201-下模座；202-下挤断块；203-拉伸凸模；30-压边圈；301-圈体；302-压边圈镶块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

实施例1

如图1-图4所示，本实施例提供的拉伸挤断一体式模具，包括上模具10和下模具20；上模具10包括拉伸凹模102；下模具20包括拉伸凸模203和环绕拉伸凸模203外周围设置的下挤断块202；当板料在下降过程中与下挤断块202接触时，拉伸凹模102的凹腔1023下端口与下挤断块202能够将板料挤断。

本发明中拉伸凹模102的凹腔1023下端口是指拉伸凹模102的凹腔1023的下端的边沿处。环绕拉伸凸模203外周围设置的下挤断块202是指下挤断块可以围设在拉伸凸模23外壁上，也可以如图1所示，下挤断块围设在拉伸凸模23下端口边沿处。

本实施例提供的拉伸挤断一体式模具，在使用时，操作人员将板料放置于下模具20的拉伸凸模203上部，压力机带动上模具10向下运动，当上模具10的拉伸凹模102与板料接触后移动向下运动的过程中，在拉伸凸模203和拉伸凹模102的作用下，板料被拉伸。当上模具10的拉伸凹模102继续向下运动至拉伸凸模203上的下挤断块202位置处时，板料的底面与下挤断块202接触，此时，由于板料的顶面与拉伸凹模102接触，也即板料夹在拉伸凹模102与圈体之间，拉伸凹模102的凹腔1023端口与下挤断块202将板料挤断，最后将上模具10向上运动，取出成型后的工件即可。使用本发明提供的模具可一体式实现板料的拉伸和挤断，无需再进行修边和翻边工序，一套模具即可实现传统三道模具的工序，所需材料较少，材料成本低，并且一套模具装配和调试程序简单，减少了装配调试模具的工时、人力和加工调试设备，同时也减小了模具存放空间和后期运输成本，一体成型，后期生产冲压件，节约人力、设备、时间等成本，同时提高生产效率，适用性强，一般油箱端盖等盒形件均可适用于本发明。

具体地，下挤断块202与凹腔1023下端口在水平方向上具有水平间距，该水平间距小于板料的厚度。由于两者之间的间隙小于板料厚度从而挤压板料并将板料挤断。两者之间的水平距离依据不同板料厚度进行设置，可根据实际加工需要调整。优选地，两者之间的水平间距为零，也即，拉伸凹模102的凹腔1023端口的内边沿与挤断镶块的外边沿位于同一条竖直线上，这样挤断效果较好。

如图1和图3所示，进一步地，下模具20包括下模座201；下挤断块202的顶部位于拉伸凸模203底面下方，下挤断块202的底部与下模座201固定，且下挤断块202外边沿凸出于拉伸凸模203侧表面。也即，下挤断块202设置在拉伸凸模203的底部，下挤断块202外边沿凸出于拉伸凸模203侧表面是指在从模具的前后方向看，下挤断块202的外边沿位于拉伸凸模203的外侧。模具制造者可根据实际加工需要调整下挤断块202的高度，从而调整板料的挤断位置，同时这样也方便加工安装下挤断块202。

下挤断块202截面形状为方形。该方形的左上角与拉伸凹模102的凹腔1023端口相互挤压板料并将板料挤断，该左上角起到类似刀口的作用，可将板料快速挤断。当然，下挤断块202截面也可以为梯形等形状，只要能够将板料挤断即可。

如图1所示，上模具10包括上模座101；拉伸凹模102包括环绕在凹腔1023外周围的拉伸镶块1022；拉伸镶块1022形成凹腔1023下端口，拉伸镶块1022固定在上模座101上；当板料在下降过程中与下挤断块202接触时，拉伸镶块1022与下挤断块202能够将板料挤断。拉伸镶块1022形成凹腔1023下端口是指拉伸镶块1022围成的腔体构成凹腔1023的一部分，，该拉伸镶块1022可设置成比上模座强度高的材质，从而提高上模具10强度同时也不会使成本过高。

优选地，上模座101设有容纳拉伸镶块1022的环形安装槽。

进一步地，本发明提供的模具还包括压边圈；压边圈用于放置在机床的伸缩机构上；伸缩机构用于将压边圈顶起，并在上模具10的压力下使压边圈30能够向下运动。初始时，压边圈30在伸缩机构的作用下位于高于拉伸凸模203的位置处，使用者将板料放置在压边圈30上，上模具10向下运动，上模具10与压边圈30压紧板料后继续向下运动，实现板料拉伸，并在拉伸过程结束的同时，下挤断块202与拉伸凹模102将板料挤断。

进一步地，压边圈30包括圈体301以及安装在圈体301上并呈环形的压边圈镶块302。可将压边圈镶块302与压边圈30根据需要设置为不同材质。

如图1所示，进一步地，拉伸凹模102还包括退件机构13；退件机构13用于将位于拉伸凹模102凹腔1023内的成型工件顶出。当挤断板料后工件成型，上模具10向上运动，由于成型工件膨胀从而卡在拉伸凹模102的凹腔1023内，此时，退件机构13将拉伸凹模102凹腔1023内的成型工件从凹腔1023内顶出，从而便于取出成型工件。进一步地，拉伸凹模102还包括位于凹腔1023顶部的容纳部1021，退件机构13包括氮气弹簧和退件器，氮气弹簧推动退件器向下运动深入至凹腔1023内从而将成型工件顶出。

实施例2

如图1至图10所示，本发明还提供一种加工工具，包括上述的拉伸挤断一体式模具以及收口模具，该收口模具包括上模具1、下模具2和上驱动部；上模具1包括上模座11、活动连接在上模座11上的收口机构12；收口机构12呈环形，且该环形能够伸缩；下模具2用于放置端盖；上驱动部用于驱动收口机构12进行收缩，以将位于其环形内部的端盖周圈挤压收口成型。收口机构12的环形能够伸缩是指该环形的尺寸可变大或变小(当环形为圆形时是指环形的直径可变大或变小)。在使用时，先通过上述的拉伸挤断一体式模具加工端盖，再将端盖位于收口机构12的环形的内部，利用上驱动部将收口机构12收缩，即收口机构12收缩为尺寸变小的环形，收口机构12收缩过程中与端盖周圈接触并挤压端盖周圈进行端盖收口成型，实现一次收口成型，且收口尺寸精度高，不需多次调整且稳定，提高生产效率，一套收口模具可适用于不同尺寸的端盖收口，占用厂房空间小。通过本发明的拉伸挤断模具先加工出端盖，再利用收口模具进行收口。

其中，收口机构12可以为多截两端相互插接的弧形段，该弧形段可向环形中心方向或相反方向移动，以使围成的环形尺寸变小或变大，实现收口机构12的伸展和收缩。

如图6和图7所示，优选地，收口机构12包括多个呈环形布置的上成型模块121；上驱动部用于驱动上成型模块121朝向其环形内部移动，以使收口机构12的环形收缩。在使用时，上驱动部驱动多个上成型模块121朝向端盖方向移动(此时收口机构12的环形收缩)，并与端盖周圈接触挤压端盖进行收口。将收口机构12设置为多个成型模块，方便设置和加工。

如图8和图9所示，进一步地，下模具2包括下模座21；上驱动部为设置在下模座21上且呈环形布置的上导板3；端盖放置在上导板3形成的环形内；上导板3朝向远离端盖的方向倾斜；当上成型模块121向下移动过程中与上导板3接触时，上导板3能够驱动上成型模块121朝向其环形内部方向移动并将端盖周圈挤压收口成型。由于上导板3朝向远离端盖的方向倾斜，也即朝向远离收口机构12形成环形中心方向倾斜。压力机驱动上模具1向下移动，上成型模块121在向下移动的过程逐渐接触下模座21上的上导板3，并与上导板3的倾斜面抵接，在该倾斜面的作用下，上成型模块121开始在下降的同时向其环形内部方向移动(即上成型模块121下降同时也水平运动)，并逐渐与端盖周圈抵接，挤压端盖周圈成型。优选地，当上成型模块121下降至上导板3的最低位置时，上成型模块121与端盖周圈实现最紧密挤压，完成收口成型。

如图10所示，优选地，上成型模块121的底部为倾斜设置的底板126，底板126与上导板3平行，并与上导板3配合滑动。上成型模块121下降的过程中，底板126逐渐与上导板3接触，并与上导板3配合向下移动，两者配合可将整个收口过程稳定进行。

其中，上导板3可以为一体式环形板，即整体看呈倒圆台形，上导板3倾斜是指其侧壁倾斜。

优选地，上导板3包括多个呈环形布置的上子导板，多个上子导板与多个上成型模块121上下一一对应设置；上子导板朝向远离端盖的方向倾斜；当上成型模块121向下移动过程中与上子导板接触时，上子导板能够驱动上成型模块121朝向其环形内部方向移动并将端盖周圈挤压收口成型。也即，上导板3包括多个上子导板，每个上子导板分别与一个上成型模块121配合以驱动该上成型模块121移动，方便设置加工。

进一步地，上模座11上具有朝向端盖倾斜设置的滑道，上成型模块121滑动设置在滑道上。由于上成型模块121在上导板3作用下进行水平运动，该滑道可起到引导上成型模块121运动的作用，使运动过程平稳。

其中，可在上模座11上设置孔，该孔内腔即为上述的滑道，成型模块穿在该孔内，并在该孔内滑动。

如图10所示，优选地，上模座11上设有上下平行间隔设置的上滑板8和下滑板9，上滑板8和下滑板9朝向端盖倾斜设置，上滑板8与下滑板9之间形成滑道。上滑板8和下滑板9同时起到引导作用，也降低了摩擦力。

如图10所示，进一步地，上成型模块121包括成型安装部122以及可拆卸固定连接在成型安装部122上的成型镶块123；成型安装部122与滑道滑动连接，成型镶块123用于将环形内部的端盖周圈挤压收口成型。使用者可选择安装不同形状的成型镶块123来实现端盖的不同的收口形状，可实现复杂形状的收口，提高适用性。

如图10所示，进一步地，成型安装部122包括滑块124和连接部125；滑块124倾斜设置在上滑板8和下滑板9之间，并与上滑板8平行；连接部125的上端与滑块124的上端固定，成型镶块123与连接部125固定。也即，上成型模块121通过滑块124和上下滑板9的配合实现挂在上模座11上，并可在上下滑板9之间的通道内移动。

如图8和图9所示，进一步地，下模具2还包括托料机构和下驱动部；托料机构包括托料体22以及活动连接在托料体22上的定位机构23；定位机构23呈环形，且该环形能够伸缩；下驱动部用于驱动定位机构23进行伸展，并与位于其环形外部的端盖周圈抵接以将端盖定位。在使用时，先将端盖放置在托料体22上，下驱动部驱动定位机构23伸展开，并与端盖端口处的内壁抵接，逐渐将端盖端口撑开后实现端盖的定位，也即将端盖定位在下模具2上。

其中，定位机构23可以为多截两端相互插接的弧形段，该弧形段可向环形中心方向或相反方向移动，以使围成的环形尺寸变小或变大，实现定位机构23的伸展和收缩。

如图8所示，优选地，定位机构23包括多个呈环形布置的下成型模块231；下驱动部用于驱动下成型模块231朝向其环形外部移动，以使定位机构23伸展。在使用时，下驱动部驱动多个下成型模块231朝向远离端盖中心方向移动(此时收口机构12的环形伸展开)，并与端盖周圈内壁逐渐接触抵接实现定位作用。将定位机构23设置为多个下成型模块231，方便设置和加工。

如图5所示，进一步地，托料体22与下模座21上下滑动连接；下驱动部为设置在下模座21上且呈环形布置的下导板4；下导板4形成的环形位于端盖周圈内；下导板4朝向其环形中心方向倾斜；当下成型模块231向下移动过程中与下导板4接触时，下导板4能够驱动下成型模块231朝向其围成的环形外部方向移动并将端盖定位。也即，托料体22向下移动过程中，托料体22上的下成型模块231逐渐接触下导板4，并在下导板4的作用下向远离其环形中心的方向移动(即下成型模块231下降同时也水平运动)，并逐渐与端盖周圈内壁抵接定位端盖。优选地，在下模座21上固定有限位板24，限位板24位于下成型模块231的方向，在下成型模块231下降的过程中接触到限位板24时，停止向下移动，此时，完成端盖的定位。限位板24也起到支撑下成型模块231的作用。

优选地，下成型模块231的侧部为倾斜设置的侧板，侧板与下导板4平行，并与下导板4配合滑动。侧板与下导板4配合可使下成型模块231运动平稳。

其中，下导板4可以为一体式环形板，即整体看呈圆台形，下导板4倾斜是指其侧壁倾斜。

优选地，下导板4包括多个呈环形布置的下子导板，多个下子导板与多个下成型模块231一一对应设置；下子导板朝向下导板4的环形中心方向倾斜；当下成型模块231向下移动过程中与下子导板接触时，下子导板能够驱动下成型模块231朝向其围成的环形外部方向移动并将端盖定位。也即，下导板4包括多个下子导板，每个下子导板分别与一个下成型模块231配合以驱动该下成型模块231移动，方便设置加工。

如图5所示，进一步地，下模座21上设有复位机构25，复位机构25用于将定位机构23收缩复位。即当端盖收口成型完毕后，此时定位机构23的下成型模块231依然抵接在端盖周圈内壁上，通过复位机构25将定位机构23收缩进行复位，使得定位机构23的下成型模块231与端盖脱离，将端盖取出。该复位机构25可以为弹簧等弹性元件，定位机构23在定位时，弹性元件受到挤压，收口完成后，弹性元件的弹力驱动定位机构23与端盖分离。

优选地，在上模座11上固定复位弹簧，复位弹簧的一端与上成型模块121连接，当上成型模块121收口过程中进行运动，复位弹簧受到挤压，当收口完成后，上模具1向上运动后，复位弹簧将上成型模块121复位至初始位置。

进一步地，上模座11上设有上弹性件，模座上设有用于支撑托料体22的下弹性件；在上模座11向下移动过程中，上弹性件与托料体22抵接并推动托料体22向下移动，托料体22上的下成型模块231开始接触下导板4，下成型模块231在下导板4的作用下移动并将端盖定位，之后上成型模块121开始接触上导板3，并在上导板3的作用下移动并将端盖收口。上弹性件可以为氮气弹簧6，下弹性件可以为矩形弹簧7。进一步地，上模座11上还设有压料体5。

综上，本发明提供的收口模具的整体使用过程为：使用者将拉伸挤断模具加工出的端盖放置在托料体22上，此时下成型模块231位于端盖的下方且位于端盖周圈内部，压力机驱动上模具1向下运动，由于下弹性件(矩形弹簧7)的弹力小于上弹性件(氮气弹簧6)，上弹性件(氮气弹簧6)先接触托料体22并驱动托料体22在下模座21上向下运动，同时托料体22上的下成型模块231也向下运动，下成型模块231向下运动的过程中逐渐接触到下导板4，并在下导板4的作用下开始向其环形外方向运动，在下成型模块231下降过程中与限位板24抵接后，停止下降，此时下成型模块231与端盖周圈内壁抵接，将端盖周圈撑起实现定位。在端盖实现定位后，上模具1继续向下运动，压料体5开始压在端盖上，使其在侧面成型时保持不动。压好端盖后，上成型模块121开始接触上导板3，并在上导板3的作用下使其在下降的同时也向端盖方向运动，并逐渐与端盖周圈外壁抵接对端盖进行挤压收口。收口成型后，上模具1上升，托料体22在下弹性件(矩形弹簧7)的作用下向上移动，下成型模块231在复位机构25的作用下向其环形中心移动进行收缩并与端盖脱离，最后，将成型后的端盖取下即可。本发明也可适用于汽车油箱端盖之外的其他工件上使用。

本发明提供的收口模具有以下优点：

1、一次挤压收口成型，收口尺寸精度高，不需多次调整并且稳定；

2、可成型复杂的收口形状，提高生产效率；

3、一套模具可实现不同的收口尺寸，无需更换模具，减小占用厂房空间。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。