[实用新型]一种改善应力状态的正挤压冲头结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及属于金属塑性成形加工技术领域，具体说是涉及一种能改善冷挤压中正挤压冲头工作时所受应力状态的冲头结构形式。

技术背景

模具寿命是影响冷挤压生产能否顺利进行的一个重要因素，也关系到冷挤压件的精度和质量。冷挤压中模具的失效形式主要有塑性变形、产生裂纹、断裂、局部磨损、局部掉块等。模具结构对模具受力状态的影响很大，合理的模具结构能使模具工作时受力均匀、合理，不易偏载，应力集中小。

在冷挤压中，正挤压作为一种主要的成形工艺被广泛使用。而生产实际中，正挤压冲头也存在因失效而不能继续使用的问题，而其失效形式主要有产生裂纹和断裂等，其中产生裂纹的形式有多种，而冲头工作端面产生靠近外圆的环形或半环形裂纹（见附图1）是一种主要的失效形式，这种裂纹多产生于距冲头外圆3～6mm处的环形区域内，其产生的主要原因为，冲头工作时端面受垂直压力（见附图2）产生弹性变形，冲头靠近外圆部位受内部金属挤压，向外壁方向弹性变形，而冲头外圆壁没有相应的平衡力，当冲头一个工作形行程结束后，这种变形应力又消失。这样冲头经过一段使用，此部位在交变应力的作用下，便产生疲劳裂纹，使冲头很快失效。

发明内容

本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种结构合理的正挤压冲头端部结构形式，采用该结构形式的正挤压冲头可以改善其工作时工作端部的受力状态，有效解决正挤压冲头端面环形裂纹产生的问题。

本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现：

本实用新型的改善应力状态的正挤压冲头结构包括尾端、冲头身和工作端；所述工作端外圆设置有由工作端端部向冲头身部分延伸的长度为8～10mm的环台形结构的工作刃带段，且所述的环台形结构的工作刃带段的直径大于冲头身段直径0.3mm；在所述的工作端的端面设置一高度为2～3mm、角度为45°的圆锥凸台，圆锥凸台根部至环台形结构的工作刃带外圆部分设置有角度为2°的圆锥过度面；其中，所述的圆锥凸台根部直径为环台形结构的工作刃带段外圆直径的0.7倍。

本实用新型所述圆锥凸台的台面与圆锥凸台的锥面之间的过渡圆角、以及圆锥凸台根部与角度为2°的圆锥过度面之间的过渡圆角均为R1.5mm。

本实用新型的有益效果如下：

由于本实用新型采用正挤压冲头工作端部结构形式设计，可以改变冲头工作时的端部应力状态，产生一指向冲头内部的压应力，因而可以有效解决正挤压冲头工作端面环形裂纹产生的问题，提高冲头使用寿命，节约生产成本。

附图说明

图1 为正挤压冲头端面环形裂纹示意图。

图中箭头所指为平冲头使用过程中产生的环形裂纹。

图2 为普通平端面正挤压冲头受力示意图。

图3 为本实用新型的正挤压冲头结构形式全图。

图4 为本实用新型的正挤压冲头工作端部受力示意图。

图5 为本实用新型的正挤压冲头结构形式工作端部放大图。

具体实施方式

本实用新型以下将结合实施例（附图）进一步描述：

如图3、图5所示，本实用新型所述冲头主要包括尾端1、冲头身2和工作端3三部分；所述工作端外圆设置有由工作端端部向冲头身部分延伸的长度L2为8～10mm的环台形结构的工作刃带段，且所述的环台形结构的工作刃带段的直径d1大于冲头身段直径d3 0.3mm；在所述的工作端的端面设置一高度L1为2～3mm、角度为45°的圆锥凸台，圆锥凸台根部至环台形结构的工作刃带外圆部分设置有角度为2°的圆锥过度面；其中，所述的圆锥凸台根部直径d2为环台形结构的工作刃带段外圆直径d1的0.7倍。

本实用新型所述圆锥凸台的台面与圆锥凸台的锥面之间的过渡圆角、以及圆锥凸台根部与角度为2°的圆锥过度面之间的过渡圆角均为R1.5mm。

本实用新型的具体工作原理为：在冲头工作时，冲头端面所设凸台和锥面受到坯料金属的反作用力P，而这种力作用在圆锥面上时，会产生一指向冲头内部的分力F2，构成指向冲头内部的压应力，因而可以改变靠近冲头外圆的环形区域的应力状态，有效解决端面环形裂纹的产生（参见图4）。另外，工作端外圆设置一高度为8～10mm的环台形结构的工作刃带，可以减少冲头工作过程中冲头外圆和凹模内壁的接触面积，可以减少因冲头夹持不正而带来的折断。