[发明专利]对向齿挤压式精冲模具及采用该模具的精冲方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种精冲模具，特别涉及一种对向齿挤压式精冲模具及采用该模具的精冲方法。

背景技术

精冲是利用特殊结构的模具直接在板料上冲出断面质量好，尺寸精度高的零件，适用于大批量高精度板状零件的生产，目前在钟表、照相机、精密仪表、家用电器等行业，已得到广泛应用。通常的精冲工艺，采用齿圈强力压边精冲模具，在精冲过程中，断面为三角形齿的齿圈首先压入毛坯，利用齿圈的机械阻挡作用和毛坯材料与凹模间的摩擦力，阻止毛坯材料沿水平方向流动，使毛坯材料处于三维压应力状态，在材料不出现拉伸裂纹的情况下实现毛坯材料的冲裁分离，从而获得断面质量好，尺寸精度高的冲裁件。目前的齿圈强力压边精冲模具，只在模具的一面设置齿圈压板阻止毛坯材料水平流动，在另一面仅利用凹模与毛坯的摩擦力阻止毛坯材料水平流动，由于摩擦力有限，因此毛坯材料在冲压变形区无法产生足够大的三维压应力，因此制成的冲裁件断面质量和尺寸精度有限，尤其是这种工艺无法适应10毫米以上厚度板材的冲裁，也不适合冲裁强度极限在600兆帕以上的高强度、低塑性材料，例如碳10钢只能冲裁厚度不超过3毫米的板材，因此目前制造大厚度和高强度、低塑性材料的板状零件，只能以切削加工，或低碳材料冲裁成形后再渗碳及热处理的方法加工，而切削加工的成本高、周期长，低碳材料冲裁成形后再渗碳及热处理的方法，不仅工艺复杂，成本高，而且热处理导致的变形大，会显著降低零件的尺寸精度，因此目前的齿圈强力压边精冲模具无法适应精冲行业的发展需要。

发明内容

为了解决目前齿圈强力压边精冲模具不适应厚板材和高强度、低塑性板材的精冲加工问题，本发明提出一种对向齿挤压式精冲模具及采用该模具的精冲方法，在精冲过程中，加大了冲压变形区的三维压应力，解决了厚板材和高强度、低塑性板材的精冲加工问题。本发明所采用的技术方案如下：

对向齿挤压式精冲模具，包括对向齿板，在模具轴向接合面的上侧，设有对向齿板凸凹模和环绕凸凹模设置、且与凸凹模滑动配合的对向齿板，在模具轴向接合面的下侧，对应设有反顶板和环绕反顶板设置、且与反顶板滑动配合的带齿凹模，对向齿板和带齿凹模分别朝向毛坯的2个表面，并分别设有凸起的对向齿板齿圈和带齿凹模齿圈，两齿圈与毛坯的接触线分别位于毛坯上工件轮廓的外面，并包围工件的轮廓，且对向齿板齿圈和带齿凹模齿圈的齿尖相对，凸凹模和反顶板与工件接触的端面相对设置。

接触线为毛坯上工件冲裁切口处；两个齿圈形状和尺寸相同并相对于模具的轴向接合面对称。

反顶板中心为通孔，其内设有轴状的、与反顶板滑动配合的凸模，凸模的位置和直径大小，与工件上孔的位置和直径大小相适应，凸凹模中心为通孔，形成通孔状的凹模，凹模的位置和大小，与凸模相适应。

凹模内设有反顶芯轴，反顶芯轴与凹模滑动连接。

各种设置方案中两个齿圈的断面均为三角齿形。

对向齿挤压式精冲模具的精冲方法，对向齿板和带齿凹模对坯件先期挤压到一定程度，凸凹模再向下运动进行精冲过程。

一定程度指毛坯料外环被先期挤压到塑性衰竭，加之对向齿的作用，使当凹模和凸凹模向下运动时材料几乎不能横向流动。

本发明采用上述技术方案所能取得的技术效果是：

在模具轴向接合面的上侧，设有凸凹模和环绕凸凹模且滑动连接的对向齿板，在模具轴向接合面的下侧，设有反顶板和环绕反顶板且滑动连接的带齿凹模，对向齿板和带齿凹模的表面，分别设有凸起的对向齿板齿圈和带齿凹模齿圈，对向齿板齿圈和带齿凹模齿圈的齿尖相对，可以在冲压的过程中，通过对向齿板齿圈和带齿凹模齿圈压入毛坯的上面和下面，阻挡齿圈内的毛坯材料在受到上下模具挤压的情况下，沿水平方向流出齿圈范围，从而保证在对向齿板、凸凹模和带齿凹模、反顶板的相对挤压，和对向齿板齿圈及带齿凹模齿圈阻挡的情况下，齿圈内的毛坯材料内部产生很大的三维方向压应力，在强大的三维方向压应力的作用下，挤压区域的毛坯材料不可避免地会产生塑性流动，促使三维方向压应力的数值趋于一致，使挤压区域的毛坯材料处于静水压力状态，并具有最大的塑性变形范围，最重要的是，在精冲过程中，可以采取对向齿板和带齿凹模对坯件先期挤压到一定程度，凸凹模再向下运动，确保了变形区的强大三向压应力状态，这样即使坯料比较厚或材料塑性差，也能精冲出高质量的产品。在挤压范围内的毛坯材料处于静水压力状态下、将工件轮廓范围内的毛坯材料冲裁脱离毛坯，完成工件的精冲成形，可以将毛坯材料产生拉应力的区域限制在冲裁切口处最小的范围内，从而避免在毛坯的断面表面因拉应力产生裂纹，影响工件的断面质量和尺寸精度。