本发明专利技术涉及一种对在由带材制成的精密冲裁的成品件上的剪切和功能面、尤其是塌角施加影响的方法和装置，其中，在合模时将带材夹紧在一个至少包括冲裁凸模和用于冲裁凸模的导板的上模与一个至少包含冲裁凹模和顶料器的下模之间，并且在第一道工序中从带材上带有塌角地冲切出毛坯件，至少在塌角区域中，带有轮廓的相对于成品件确定地选择的加工余量，冲切出毛坯件，该加工余量的大小在第一道工序之内达到一定的材料体积，该材料体积以预先设定的程度补充、平衡或者超过由塌角引起的缺损体积，然后在第二道工序中使得该材料体积通过在与第一道工序冲切方向相反的方向的成形过程中在毛坯件的冲切线上移动，用于有目的地填补所产生的塌角。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种对带材制成的精密冲裁的成品件(例如齿轮或类似物)上的剪切和功能面、尤其是塌角施加影响的方法，在合模时将带材夹紧在一个至少包括冲裁凸模、用于冲裁凸模的导板的上模与一个至少包含冲裁凹模和顶料器的下模之间，在第一道工序中从带材上冲切出带塌角的毛坯件。本专利技术还涉及一种对带材制成的精密冲裁的成品件(例如齿轮或类似物)上的剪切和功能面、尤其是塌角施加影响的装置，具有一个两部分式的模具，所述模具在第一道工序中至少包括一个冲裁凸模、一个用于冲裁凸模的导板、一个顶料器和一个冲裁凹模，在精密冲裁毛坯件时将带材夹紧在导板和冲裁凹模之间。
技术介绍
在精密冲裁和成形
主要对钢材进行加工。所使用的材料多种多样，包括简单的结构钢直至高强度细晶粒钢。“材料”资源在最近几年极受重视，优化利用材料对于零件的制造成本有很大影响。高强度钢可用来生产更薄壁的、同时保持相同强度特性的零件。精密冲裁件的典型特征就是边缘塌角。尤其在角部会出现塌角，且塌角随着圆角半径变小和板材厚度增大而逐渐增大。塌角深度大致为板材厚度的20%，塌角宽度大致为板材厚度的30%或更多(参见DIN 3345，精密冲裁，1980年8月)。塌角与材料厚度和材料质量有关，只能对其进行有限控制，而且经常会导致零件功能受到限制，例如齿轮零件角部缺乏尖锐性，或者导致明显改变零件的作用长度。因此冲压塌角会削弱零件功能，迫使制造商不得不使用较厚原材料。已知有一系列解决方案尝试采用修整(CH 665367A5)、二次剃削(DE 19738636A1) 或者在冲切过程中移动材料(EP 1815922A1)的方式来消除边缘塌角。CH 665367A5和DE 19738636A1所述的解决方案并非减小边缘塌角，而是很麻烦地对零件进行再加工，因此一方面会因为附加的加工过程和模具而显著增加成本，另一方面也因为必须使用较厚的材料而产生相应的材料损失。按照EP 1815922A1所述的解决方案，在一个单级装置中按照至少两个按时间顺序执行的步骤以不同的冲切方向对工件进行加工，在第一个冲切过程中以垂直加工方向冲切出与工件几何形状相配并且具有小塌角的半成品件，然后在至少另一个冲切过程中以相反的加工方向对零件进行精密冲裁。这时至少应能在角部区域重新填补第一个步骤的塌 此外EP 203663IAl还公开了一种用带材精密冲裁工件时有目的地减小边缘塌角的方法，开始冲切之前在与冲切方向相反的方向利用一个预成形元件对夹紧后的未处理的带材进行反向预成形，预成形量等于冲切进入冲裁凹模之中时的预期边缘塌角大小和几何形状加上余量，并且在塌角侧产生镜像形式的材料体积。通过预成形元件支撑夹紧带材的预成形区域。3所有这些已知技术解决方案的缺点在于，只能减小精密冲裁时产生的塌角，但是最终不能将其消除，也无法有目的地对其施加影响。
技术实现思路
鉴于这种现有技术，本专利技术的任务在于提供能够在成品件(例如齿轮)生产过程中对剪切和功能面、尤其是塌角有目的地施加影响的方法和装置，可以有目的地影响或者完全消除边缘塌角，同时保持功能面并且节约材料。采用开头所述类型并且具有权利要求1所述特征的方法和具有权利要求5所述特征的装置，即可解决这个任务。关于本专利技术所述方法和装置的有益实施方式，可查阅相关从属权利要求。本专利技术所述的解决方案基于这样的认识，就是在进行精密冲裁操作之前，通过毛坯件轮廓上的加工余量对塌角有目的地施加影响，从而使其大小达到所需的程度。实现这一点的方式为至少在塌角区域按照相对于成品件确定地选择轮廓的加工余量冲切出毛坯件，该加工余量大小为在第一道工序之内达到一定的材料体积，该材料体积能够以预先设定的尺寸补充、平衡或者超过塌角引起的缺损体积，然后在第二道工序朝向与第一道工序冲切方向相反的方向进行成形，使得该材料体积在毛坯件的冲切线上移动，从而补足所产生的塌角。特别有益的是，可以根据成品件的几何形状、材料的强度和类型、成品件厚度，通过虚拟精密冲裁仿真来确定轮廓的加工余量大小，并且可在精密冲裁之前通过虚拟成形仿真来确定需要移动的材料体积大小。按照一种优选实施方式，可按照以下步骤执行本专利技术所述的方法a)在成品件上要被施加影响的区域中执行精密冲裁仿真，并且确定虚拟塌角，b)确定由步骤a)得出的预期塌角的形貌以及成品件上所需塌角的形貌，c)由步骤b)确定缺少的体积，以便在成品件上实现所需的最终塌角轮廓，d)由步骤a) C)通过用于补充塌角区域中缺少b)的体积的通过加工余量对于相应的区域确定修正后的轮廓(额定轮廓)，e)对修正后的轮廓(额定轮廓)进行再次虚拟精密冲裁，并且确定所产生的塌角的形貌，f)使用根据成品件最终轮廓设计的成形阴模，对精密冲裁的修正的轮廓进行虚拟成形，并且确定所产生的塌角，g)重复执行步骤d) f)，直至实现期望的塌角，h)根据步骤a) g)所确定的毛坯件修正轮廓(额定轮廓)设计第一道工序的冲裁凹模和冲裁凸模。可以灵活使用本专利技术所述的方法，譬如可以应用于需要补偿塌角之处，例如用来生产链轮、齿轮、齿轮泵齿轮、扇形齿轮或者具有功能性角部的零件。还可以采用一种装置来解决本专利技术的任务，即在第二道工序中模具包括一个冲头、一个具有朝向冲头的倾斜部且具有最终轮廓的阴模以及一个顶料器，夹紧在冲头和顶料器之间的带有加工余量冲切出的毛坯件压回到阴模之中，使得加工余量沿着精密冲裁毛坯件的剪切面移动，从而有目的地填补塌角。按照本专利技术装置的另一种实施方式，阴模具有约为8 15°、适宜为10°的倾斜部，该倾斜部与垂直的最终轮廓之间有一个尖锐的过渡部。本专利技术所述的装置结构简单而且耐用，并且有能够在一个模具之内执行第一道工序(精密冲裁)和第二道工序(成形)的优点。关于本专利技术的其它优点和详细情况，可参阅以下说明以及附图。 附图说明以下将依据实施例对本专利技术进行详细解释。相关附图如下附图1传统精密冲裁法制成的链轮的塌角侧，附图2具有所需冲压塌角的链轮的一个齿上的几何关系图，附图3链轮的一个齿上的最终轮廓和额定轮廓示意图，附图4虚拟精密冲裁的具有预期塌角的链轮示意图，附图5所确定塌角形貌示意图，附图6按照本专利技术所述方法精密冲裁的具有锐边齿的链轮，附图7第一道工序的剖视图，附图8第二道工序的剖视图，以及附图9附图7中的细节详图X，第二道工序的阴模放大视图。 具体实施例方式附图1所示为传统精密冲裁法制成的链轮1的塌角侧A的视图。在链轮1的各个齿2上可以看见随着圆角半径变小和板材厚度增大而逐渐增大的塌角3。塌角深度t大致为板材厚度的20%，塌角宽度b大约为板材厚度的30% (参见附图2)，从而显著减小了链轮齿上的功能面，并且必须使用比较厚的原材料，才能保证零件功能，例如传递力矩。利用本专利技术所述的方法可以在很大范围内灵活控制塌角3，也就是实现足以使成品件发挥作用的塌角。换句话说，应可在正常值和零(没有塌角)之间调整成品件上的塌以下将以材料厚度s为7mm的冷挤压钢16MnCr5/l. 7131制成的链轮1为例，详细解释本专利技术所述方法的流程。附图2所示为链轮1的一个齿2上所需塌角4的几何关系，塌角深度t应为0. 8mm, 两个齿面上的塌角宽度b应为2. 3mm。齿上的作用宽度FB应达到5. 4mm。在以两步法真正制造链轮之前，首先分多个步骤执行本专利技术所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．对在由带材制成的精密冲裁的成品件、例如齿轮上的剪切和功能面、尤其是塌角施加影响的方法，其中，在合模时将带材夹紧在一个至少包括冲裁凸模和用于冲裁凸模的导板的上模与一个至少包含冲裁凹模和顶料器的下模之间，并且在第一道工序中从带材上带有塌角地冲切出毛坯件，其特征在于，至少在塌角区域中，带有相对于成品件的轮廓确定地选择的加工余量，冲切出毛坯件，该加工余量的大小在第一道工序之内达到一定的材料体积，该材料体积以预先设定的程度补充、平衡或者超过由塌角引起的缺损体积，然后在第二道工序中使得该材料体积通过在与第一道工序冲切方向相反的方向的成形过程中在毛坯件的冲切线上移动，用于有目的地填补所产生的塌角。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：U·施拉特，A·德利斯，
申请(专利权)人：法因图尔知识产权股份公司，
类型：发明
国别省市：CH
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