多冲头单工序连续冲裁模的设计方法技术

本发明专利技术属于冲压加工的模具设计技术领域，其特点是：沿模具工作时送料方向上等距布置（ｎ＋１）个／排冲头及相对应的（ｎ＋１）个／排凹槽。每个冲头之间的间距为产品排样图单个步距ｈ的ｎ倍，即ｎｈ。所说的冲头还可沿送料方向上采用阶梯布置。本发明专利技术的高效模具，配合多个步距送料，可大幅度提高冲裁加工的生产率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冲压加工的模具设计
，特别涉及冲裁加工中薄料、小件的大批量生产中的单工序连续冲裁(包括冲孔、落料、冲切)加工模具的设计。现有技术水平迄今为止，国内外在冲压加工、大批量生产具有单一形状的冲裁件(包括具有无限多排密布的型孔、落料和冲切)时，由于该类零件的形状或孔型尺寸小，结构形状细长，排样时为节省材料，减少搭边a、a1值，一般都采用直排或斜排方式，送料时采用单个步距h送进。模具结构上因冲头结构及凹模的模壁厚度、强度的因素限制，设计时按排样图无法连续安装多个(排)冲头、凹模，只能采用单个(排)冲头、凹模。连续冲裁加工时，送料时每送进一个步距，压机行程一次，冲制出一个形状；再送料一个步距，压机再行程一次，再冲制出一个形状。……，如此循环至无限，实现大批量生产如附图说明图1、2所示。图1是常规的用于大量生产的单工序落料模。它主要包括安装在上模板上的凸模1(冲头)、卸料板部件2，安装在下模板上的凹模3。大量生产时常用自动送料机构与压力机配套。上模通过模柄安装在压力机运动的滑块上，下模固定在压力机的工作台上，模具工作时上、下模通过导套5、导柱4导向。压力机工作时，滑块上下行程一次，送料机构工作一次，模具工作一次，冲制出一个零件或形状。大批量冲裁加工时，材料费约占生产成本的百分之七十。为尽可能的节省材料，提高材料的利用率，都需要进行排样计算，排样形式大多采用直排和斜排的方式。图2示意给出三种典型冲裁加工产品结构类型排样图。图2(a)是具有无限多排密布型孔的冲孔加工，图2(b)是落料加工，图2(c)是无限长料的冲切口。排样的搭边值a、a1一般取得都很小，通常取一至两个材料厚度值，远小于冲裁形状的尺寸1和进距h。薄料小件的冲裁件连续冲压的大批量生产一般都使用高速压力机，其行程次数高达100～1000次/min以上。高速压力机的价格比普通压力机贵十几倍，高速压力机不单价格昂贵，而且对模具的要求也将提高，速度越高，自动送料机构保证送料精度的难度也越高。因此冲裁加工效率的提高受到很大限制。本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，在大批量生产、连续单工序冲裁加工领域中提出一种全新的模具结构设计方法及其送料进距方式，可成倍地大幅度提高冲裁加工效率。本专利技术提出一种单工序冲裁模的设计方法，其特征在于，沿模具工作时送料方向上等距布置(n+1)个/排冲头及相对应的(n+1)个/排凹模。每个冲头之间的间距为产品排样图单个步距h的n倍，即nh。本专利技术的冲裁模具的其它结构设计同传统的冲裁模具。本专利技术所说的冲头送料方向上还可采用阶梯布置，以降低冲裁压机的吨位。本专利技术的工作原理为本专利技术使用的加工设备与传统的模具完全相同，只是送料进距方式不同，即若使用该模具进行冲裁加工，压机每行程一次，同时控制送料进距为(n+1)h。压机第二行程时，第一次行程冲出的n个形状分别位于各个冲头后面一个步距h的位置上。压机第三次行程时，第一次行程冲出的n个形状分别进到各冲头后2个步距h的位置上，而第二次行程模具冲出的n个形状则分别占据各个冲头后的一个步距的位置上。依此类推，当压机行程n次行程时，第(n-1)个和第n个冲头之间的每个步距位置上布满了已冲出的形状。当压机行程n次行程后，每行程一次，送料(n+1)个步距，即可加工出n个冲切的形状，工效比现行的用于连续冲裁加工的模具提高了n倍。本专利技术的技术特点是突破传统的大批量生产中广泛采用的单工序冲裁模的单个(排)冲头、凹模结构形式和单个步距的送料方式，以现代数学中“排序法”原理设计多个(排)冲头、凹模和多个步距的送料方式，在同一压机行程次数条件下，使生产率成数倍的大幅度提高。按照该专利技术设计的冲裁模，其加工效率提高的倍数理论上可以达到任意大。具体的实际达到的倍数则由工件形状尺寸、压机的吨位、工作台尺寸、模具结构尺寸(沿送料方向)以及自动送料机构的送料速度限制等实际因素综合考虑决定。若使用该专利技术的高效冲裁模具，在普通压力机上，其加工效率可与高速压力机相比拟，而设备投资可大幅度降低；若在高速压力机上使用，压机只要求有中、低挡的速度，其生产率和经济效益即可获得极大的提高。采用本专利技术的高效冲裁模后，由于沿送料方向上设置了多个(排)冲头、凹模，冲裁力比单个(排)冲头的模具因而增加了n倍。通常高速连续冲裁都是应用于加工薄材(料厚小于1.0mm)小零件，单个(排)冲头的冲裁力都比较小，一般压力机的额定吨位都有富裕，因此采用本专利技术设计的高效冲裁模，不仅可显著提高生产率，还可充分利用压力机的额定吨位。如果总的冲裁力超出压力机的额定吨位，可采用阶梯布置冲头的方法降低冲裁吨位，而不必增加新购大吨位压力机的设备投资。本专利技术可用于大批量、单工序连续冲裁(包括冲孔、落料、冲切)加工领域的模具设计；也包含某些特殊的模具结构简单的复合工序，如冲切一压印等。尤其是采用卷料、带料自动送料的大批量生产的单工序连续冲裁加工领域，广泛应用于机械、电子、电讯、电器仪表、日用品工业等诸多行业的冲裁加工模具设计中。附图简要说明图1是已有技术用于大量生产的单工序落料模的结构示意图。图2是三种典型的冲裁加工的产品结构类型的排料示意图。其中，图2(a)是具有无限多排密布型孔的冲孔加工，图2(b)是落料加工，图2(c)是无限长料的冲切口。图3是本专利技术模具设计实施例一的冲切过程中冲头、已冲切形状的位置示意图。图中画剖面线的圆表示冲头，空心圆表示已冲出的形状。图4是本专利技术模具设计实施例二的冲切过程中冲头、已冲切形状的位置示意图。图5是本专利技术模具设计实施例二的冲头阶梯布置示意图。本专利技术设计的高效单工序冲裁模的三种实施例如图3-5所示，结合各图分别说明如下实施例一，如图3所示，设n＝2，在送料方向上设计安排了n+1＝3个冲头、凹模，冲头间的间距为nh＝2h，此时送料进距为(n+1)h＝(2+1)h＝3h。当压机行程至第3次后，每次压机工作一次，即可完成n+1＝3个形状的冲裁加工，工效和原先单冲头的相比提高到3倍。实施例二，如图4所示，若想提高工效4倍，则需在模具设计时在送料方向上等距设计、安排4+1＝5个(排)冲头、凹模，冲头之间的间距为4h，压机每行程一次，送料机构控制送料的进距为5h。在压机工作4次后，每压下一次，即可冲制出5个所需的形状，工效提高到传统的单冲头冲裁模的5倍。实施例三，如图5所示，如冲裁力太大，可采用沿送料方向阶梯布置冲头的方法降低冲裁吨位，而不必增加新购大吨位压力机的设备投资。例如当冲头数目为3时，中间的冲头单独设计成一个阶梯，中间冲头沿送料方向两侧的冲头按对称原理设计成一个阶梯，阶梯之间高度差h为(0.5-1.0)个料厚t。冲头之间的间距为2h。权利要求1.一种多冲头单工序冲裁模的设计方法，其特征在于，沿模具工作时送料方向上等距布置(n+1)个/排冲头及相对应的(n+1)个/排凹模，每个冲头之间的间距为产品排样图单个步距h的n倍，即nh。2.如权利要求1所述的多冲头单工序冲裁模的设计方法，其特征在于，所说的冲头送料方向上采用阶梯布置。全文摘要本专利技术属于冲压加工的模具设计
,其特点是:沿模具工作时送料方向上等距布置(n+1)个/排冲头及相对应的(n+1)个/排凹模。每个冲头之间的间距为产品排样图单个步距h的n倍,即nh。所说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多冲头单工序冲裁模的设计方法，其特征在于，沿模具工作时送料方向上等距布置（ｎ＋１）个／排冲头及相对应的（ｎ＋１）个／排凹模，每个冲头之间的间距为产品排样图单个步距ｈ的ｎ倍，即ｎｈ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伯杰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]