一种连续冲压模具的制作方法

本发明涉及一种模具结构，具体涉及一种连续冲压模具。

背景技术：

冲压模具是在冷冲压加工中，将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具(俗称冷冲模)。冲压，是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

连续模，指的是压力机在一次冲压行程中，采用带状冲压原材料，在一副模具上用几个不同的工位同时完成多道冲压工序的冷冲压冲模，模具每冲压完成一次，料带定距移动一次，至产品完成。

在金属冲压产品中，有很多情况下，都会要求去除产品上的金属毛边。比如当冲压产品用作需要用身体某部位去接触的各类工具、生活用具时，或是冲压产品需要后工段自动化装配时，就必须去除金属毛边，以免划破皮肤，或是影响装配效率。毛边是冲压冲裁工艺不可避免的一个缺陷特征。要去除这一工艺缺陷，就只能通过后工艺去除。比如可以使用各种研磨机器研磨去除，也可以利用压毛边工艺，对冲裁过后的金属毛坯再拍打一次去除。在连续冲压模具中，模具设计人员就经常会在冲裁工站后，设计一个或多个压毛边工站，用来去除产品毛坯上的毛边。这种去毛边的工艺，无论是单冲模具还是连续冲压模具，都需要在压毛边工位上对产品毛坯进行精确定位，否则就不能均匀有效的拍打去除毛边。连续冲压模具上只要设计了压毛边工站，都可以利用其上的定位零件定位，精确的去除产品上大部分金属毛边。但是，总会有那么一部分毛边无法去除，这是因为连续冲压模具设计时，产品是要通过连料边与载体相连，待完成所有冲压工序后，再从载体上切断下来。而切断后，失去载体定位的自由状态产品是无法再在模具里精确定位的，也就不可能用压毛边的方法，去除产品上最后与载体相连的带料边上的毛边。产品最后与载体相连的带料边上的毛边既然不能用压毛边的方法去除，那就只能想办法保证最后一刀切断时本身就不产生毛边。

有鉴于此，本发明提出一种新的连续冲压模具。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种连续冲压模具，使得从该连续冲压模具里出来的自由状态产品完全不带冲裁毛边。

本发明通过以下技术方案实现：

一种连续冲压模具，所述连续冲压模具包括模板及安装在所述模板内的冲定位孔刀口、冲裁刀口、压毛边零件及最后切断产品的刀口，所述压毛边零件设置在所述冲裁刀口的后面，所述连续冲压模具还包括打凹槽零件，所述打凹槽零件设置在所述冲定位孔刀口与所述冲裁刀口的前面，所述打凹槽零件在金属材料上打出凹槽。

进一步的，所述凹槽的截面呈梯形。

进一步的，所述凹槽具有功能面，所述功能面和所述最后切断产品的刀口冲切留在产品上的切断面相交。

进一步的，所述功能面与所述切断面相交的交线相对靠近所述凹槽的槽底。

进一步的，所述功能面和竖直方向的夹角的区间是10°～20°。

进一步的，所述凹槽还具有补强面，所述补强面和竖直方向的夹角大于所述功能面和竖直方向的夹角。

进一步的，所述补强面和竖直方向的夹角为45°。

进一步的，所述连续冲压模具还包括凹槽整形零件，所述凹槽整形零件被镶嵌安装在所述压毛边零件内部。

进一步的，所述凹槽整形零件的功能部位与所述打凹槽零件打在所述金属材料上的凹槽对应。

进一步的，两个所述打凹槽零件可穿插组合形成一个新的打凹槽零件。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

设计一种打凹槽零件，其工作部分截面大致呈梯形，在对金属材料进行冲压生产时，此打凹槽零件的工作部分能够打进金属材料内部一定深度，在金属材料上留下一段或多段截面近似梯形的凹槽，在对金属材料进行冲裁加工时，能够在金属材料断开前，把裂纹的产生位置转移到功能面上，产品在被切断分离后，就不会产生高出产品材料平面的毛边。

附图说明

图1是本发明中金属材料上的凹槽与凸、凹模刃口的位置示意图；

图2是本发明中最后连料边较短状况下，打凹槽零件的结构示意图；

图3是图2所示打凹槽零件的侧视图；

图4是本发明中最后连料边较长状况下，打凹槽零件的结构示意图；

图5是图4所示打凹槽零件的侧视图；

图6是本发明中连续冲压模具的结构示意图；

图7是图6所示连续冲压模具上的各零件的位置排布的综合示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，冲压冲裁工艺理论上，只要冲裁间隙合理，凸模c刃口、凹模d刃口做到绝对r0，冲裁过程中裂纹就一定会从凸模c刃口、凹模d刃口尖角处产生，这样切开分离后的两部分材料断面边缘上，就绝对不会产生高出材料平面的毛边。但是，实际上凸模c刃口、凹模d刃口是不可能做到绝对r0的，一定会有一些微小的圆角存在。那么材料断面裂纹就会在距圆角不远的刃口侧面产生，这样切开分离后，在材料断面边缘上就会产生高出材料平面的毛边。尤其是随着冲裁次数的增加，刃口会逐渐磨损钝化，刃口圆角也会逐渐增大，裂纹产生位置也随之向刃口侧面更远处移动，毛边也就会越来越大。通过以上分析可以看出，金属冲压产品e上毛边的产生，跟在冲裁过程中裂纹的产生位置有很大关系。

结合图2至图5所示，设计一种打凹槽零件g，其工作部分截面大致呈梯形，在对金属材料进行冲压生产时，此打凹槽零件g的工作部分能够打进金属材料内部一定深度，在金属材料上留下一段或多段截面近似梯形的凹槽h，凹槽h上有两个斜面，把切断后留在产品e一侧，起到关键作用的斜面叫做功能面m；把切断后留在废料f一侧的辅助斜面叫做补强面n。此打凹槽零件g被设计安装在连续冲压模具的适当位置上，使得该打凹槽零件g在此位置上工作时，打到金属材料上的凹槽h的功能面m刚好可以和产品e最后被切断后的留在产品e上的切断面相交，功能面m与切断面的交线位置要相对靠近凹槽h的槽底，这样，产品e侧的凹模d刃口就不能直接接触到紧邻凹槽h的产品材料表面，从而避免使凹槽h的功能面m形成一个斜向悬臂。由于凹槽h的功能面m和金属材料的下表面相交，从而形成了一条支撑线，因此当凸模c刃口对金属材料施加冲裁力时，就会在金属材料分离区域产生一个力矩，把金属材料上的凹槽h的功能面m向凹模d刃口的方向推扯。但是，在凹槽h的功能面m还没有被推扯到凹模d刃口前，因为凹槽h的功能面m本身已被加工硬化，降低了塑性，就会在巨大的冲裁力作用下产生裂纹，而裂纹产生位置就处在了凹槽h的功能面m上。当产品e从金属材料上被切开分离后，毛边就留在了凹槽h的功能面m上，并没有超出产品e材料平面，宏观上也就感觉不到有毛边产生。为了能使得从连续冲压模具里出来的产品完全不带冲裁毛边，设计了本方案，只要在连续冲压模具内设计加装本方案所述打凹槽零件g，就可有效解决这一问题。

当然，也不是随便设计一个打凹槽零件g，只要其工作部分截面是梯形结构，在材料切断处打上凹槽h就一定会达到上述效果的。如图1所示，当梯形凹槽h的功能面与竖直方向的夹角a过大时，凹槽h的功能面m和金属材料的下表面相交形成的支撑线也会离凸模c刃口较远。冲裁时，在金属材料分离区域产生的力矩就会越大，凹槽h的功能面m很容易就被推扯到凹模d刃口上，此后金属材料产生裂纹就如同没打凹槽h一样，产品e从金属材料分离后，还是会有明显的毛边留在产品e表面。当然，也不是梯形凹槽h的功能面m与竖直方向的夹角a越小，效果就越好。夹角a越小，在凹槽h的功能面m上就越早产生裂纹，毛边留在产品e表面的概率也会越低，这在理论上固然是对的。但是，随着夹角a的变小，打凹槽零件g工作部分的强度就会随之降低，在压入金属材料内部的过程中，梯形结构更容易崩塌损坏，如果频繁更换打凹槽零件g，就会降低产品的生产效率，也会产出较多的不良品，造成原材料浪费，增加成本。所以，梯形凹槽h的功能面m与竖直方向的夹角a的角度是有一定的合理区间的。如图3所示，经过理论推敲，加上多次调试验证，总结出的梯形凹槽h的功能面m和竖直方向的夹角a的合理区间是10°～20°，可根据不同的原材料特性、原材料厚度、最后一刀刃口形状等因素选取调试，本实施例中，梯形凹槽h的功能面m和竖直方向的夹角a优选为20°。至于梯形凹槽h的补强面n，因其只起到增强打凹槽零件g工作部分强度的作用，所以梯形凹槽h的补强面n和竖直方向的夹角β可适当取的大些，优选梯形凹槽h的补强面n和竖直方向的夹角β是45°。在细节方面，梯形结构的棱角采用倒圆角处理的方法，以减缓其磨损，提高其使用寿命。

以上所述，对于产品e最后连料边较短的情况来说，是完全没有问题的。但是，当产品e最后连料边较长时，由于梯形凹槽h表面加工硬化现象的存在，再加上冲裁凸模c、凹模d加工误差和模具精度的影响，在产品e被切断下来后，有时会在切断面上留下和连料边一样长的金属丝，甚至会落到产品e上造成产品压伤。所以金属丝的产生是一种比较严重的品质不良现象，必须完全避免。针对这种情况，如图4及图5所示，把打凹槽零件g设计成分体式结构，即打凹槽零件g由零件a和零件b穿插组合而成。其中零件a上的梯形结构的高度要略高于零件b上的梯形结构的高度，本实施例中，零件a和零件b的高度差优选为0.05mm。零件a和零件b穿插组合后，穿插组合后的打凹槽零件g上就形成了高低相间的分段梯形工作部分，每段的长度在1mm左右。工作时，打在金属材料上的凹槽h也是一段段深浅相间的凹槽。由于这样的凹槽h结构没有完整的长功能面m，就如同打在短的连料边上一样，在产品e被切断分离后，是不会有长的金属丝产生的，当然也不会有毛边留在产品e上。

在实际应用中，大多数情况下，为了不影响产品e最终的冲裁尺寸，通常会把打凹槽零件g放置在模具的冲裁工站之前。这样设计虽然能保证产品e冲裁尺寸，但是当中间冲裁工站工作后，就会把已打好的凹槽h断面端口处冲切变形，当最后一刀切断产品e后，会在连料边两端留下高出材料平面的毛刺。针对这种情况，在凹槽h被冲裁切断后的某适当位置，再设计一个凹槽整形工站，凹槽整形工站内设置凹槽整形零件，凹槽整形零件把变形的凹槽h端口形状再顶压通透。经过这个动作处理，最后一刀切断产品e后，就不会再在连料边两端留下高出材料平面的毛刺。为了保证凹槽整形零件只是起到整形作用，不再承受较大的金属材料反作用力，会刻意的把凹槽整形零件上工作部分的高度，设计的比前面打凹槽零件g工作部分的高度略低些。

结合上述理论描述，本发明的具体实施方式如下所述：

如图6及图7所示，一种连续冲压模具，包括模板1，打凹槽零件2、3、4，压毛边零件5、9、10，凹槽整形零件6、7、8，冲定位孔刀口11、12，冲裁刀口13、14、15、16、17，最后切断产品的刀口18。打凹槽零件2、3、4分别安装在模板1内，并置于模板1前段的工位上，最后切断产品的刀口18安装在模板1后段的工位上。打凹槽零件2、3、4打在金属材料19上的梯形凹槽的功能面正好和最后切断产品的刀口18冲切留在产品上的切断面相交。冲定位孔刀口11、12和冲裁刀口13、14、15、16、17合理的分布安装在模板1内，冲定位孔刀口11、12在金属材料19上冲裁出定位孔。为了保证产品的最终冲裁尺寸，把打凹槽零件2、3、4设置在冲裁刀口13、14、15、16、17和冲定位孔刀口11、12的前面，这样打凹槽产生的涨料现象就会被后工位的冲裁工艺抵消掉，从而保证产品的最终冲裁尺寸不受影响。压毛边零件5、9、10同样安装在模板1内，并置于相应的冲裁刀口13、14、15、16、17后面的适当工位上，压毛边零件5、9、10可以精确的对产品外形冲裁边进行打压，使得冲裁后的产品外形冲裁边上产生的毛边被去除。然而，这些压毛边零件5、9、10只能去除产品上绝大部分毛边，对最后切断产品的刀口18冲裁产生的毛边是去除不了的。打凹槽零件2、3、4的设置，则解决了这一问题。

但这样的工序排布还是有一些缺点，就是经过冲裁刀口13、14、15、16、17的冲切，金属材料上打好的梯形凹槽，会在切断边上的端口处被牵扯变形，再到最后切断产品的刀口18冲裁切断后，在产品上对应凹槽变形的部位，就会留下一个尖锐的毛刺，这同样是不能满足产品外观品质要求的。鉴于此问题，又设计了凹槽整形零件6、7、8，凹槽整形零件6、7、8被镶嵌安装在压毛边零件5内部，凹槽整形零件6、7、8的功能部位与打凹槽零件2、3、4所打在金属材料19上的梯形凹槽一一对应。这样，在压毛边零件5打压产品毛边的同时，凹槽整形零件6、7、8也会对切断边上的端口处被冲裁时牵扯变形的梯形凹槽进行二次顶压，保证这些凹槽贯穿通透。通过整形，贯穿通透的凹槽在被最后切断产品的刀口18冲裁切断后，就不会再在产品上留下任何毛刺了。当然，凹槽整形零件6、7、8的工作，只是对凹槽边缘的变形区域进行二次顶压，所以，对应较长凹槽的凹槽整形零件6，其功能部分也不必做成整体通长结构，只要设计成能顶压到凹槽端口处的变形区域，且能保证自身具有一定强度的分段结构即可。另外，凹槽整形零件6、7、8也不再对梯形凹槽施加额外的冲击力，所以，凹槽整形零件6、7、8的功能部分截面只要仿形前面的打凹槽零件2、3、4的功能部分截面(如图2及图3所示)，高度可以略低些。这样，把凹槽整形零件6、7、8安放在产品外形冲裁工位后面，也不会对产品的最终冲裁尺寸造成不良影响。

本实施例中，有一条产品最终切断边较长。由于梯形凹槽h表面存在加工硬化现象，再加上冲裁凸模c、凹模d加工误差和模具精度的影响，最终切断后，有时会产生一些较长的金属丝留在模具表面，甚至被压到产品e上，这会严重影响产品外观和产品功能。对于这种缺陷，把针对这条较长的最终切断边的打凹槽零件g设计成分体结构，如图4及图5所示，打凹槽零件a和打凹槽零件b穿插组合在一起，这样，穿插组合后的打凹槽零件g的功能部分就分成几个小段，相邻的两小段存在一定的高度差，高度差优选为0.05mm。这样组合在一起的打凹槽零件g，打在金属材料上的梯形凹槽h也是一段段深浅相间的凹槽。由于分开的每一段凹槽都较短，这样的凹槽h结构没有完整的长功能面m，就如同打在短的连料边上一样，最终切断产品e后，即使有金属丝产生，也只是很短的碎屑而已，不会对产品品质造成太大的影响。

本发明中，设计一种打凹槽零件g，其工作部分截面大致呈梯形，在对金属材料进行冲压生产时，此打凹槽零件g的工作部分能够打进金属材料内部一定深度，在金属材料上留下一段或多段截面近似梯形的凹槽h，在对金属材料进行冲裁加工时，能够在金属材料断开前，把裂纹的产生位置转移到功能面m上，产品e在被切断分离后，就不会产生高出产品e材料平面的毛边。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。