分段切削式冲头及其冲压方法

摘要

本发明涉及一种分段切削式冲头及其冲压方法，所述冲头包括冲头本体，该冲头本体具有把持部和带有尖部的穿刺扩孔部，穿刺扩孔部和把持部之间设有切削成型部，切削成型部与穿刺扩孔部之间平滑过渡；切削成型部设有多个方向相同、且均匀分布的旋转切削刃，每个旋转切削刃均由穿刺扩孔部的尖部底端开始螺旋延伸至切削成型部与把持部连接处。本发明冲头结构简单、制作方便，通过穿刺扩孔部及切削成型部实现对冲压模具的冲孔，并通过切削成型部的旋转切削刃进行剪裁，将冲裁瞬间时间拉长，采用拉长冲裁时间来降低冲裁力，与现有冲头相比，本发明冲头可以大幅度降低加工所需的冲裁力，成本低；在同等性能条件下，本发明冲裁力可降低至标准冲裁力的1/4，脱膜力需要也随之降低。

权利要求

1.一种分段切削式冲头，包括冲头本体，其特征在于：所述冲头本体具有把持部和带有尖部的穿刺扩孔部，穿刺扩孔部和把持部之间设有切削成型部，切削成型部与穿刺扩孔部之间平滑过渡；所述的切削成型部设有多个方向相同、且均匀分布的旋转切削刃，每个旋转切削刃均由穿刺扩孔部的尖部底端开始螺旋延伸至切削成型部与把持部连接处。

2.如权利要求1所述的分段切削式冲头，其特征在于：所述穿刺扩孔部为锥体结构，所述的尖部位于穿刺扩孔部的最前端，用于刺破待冲压材料。

3.如权利要求1所述的分段切削式冲头，其特征在于：所述的冲头本体的横截面为圆形，所述切削成型部设有两个均匀分布的旋转切削刃。

4.如权利要求1所述的分段切削式冲头，其特征在于：所述的冲头本体的横截面为三角形，所述切削成型部设有三个均匀分布的旋转切削刃。

5.如权利要求1所述的分段切削式冲头，其特征在于：所述冲头本体的横截面为方形，所述切削成型部设置有四个均匀分布的旋转切削刃。

6.一种冲压模具冲孔的冲压方法，其特征在于：该冲压方法采用如权利要求1-5之一所述的分段切削式冲头，其具体的冲压步骤为：(1)选择冲头：根据冲孔的形状选择具有相应形状的分段切削式冲头，安装在冲压设备上；(2)刺破：冲压设备对分段切削式冲头加压，利用分段切削式冲头的尖部刺破冲压材料；(3)扩孔：冲压设备继续对分段切削式冲头加压，分段切削式冲头的穿刺扩孔部通过其锥体结构在冲压材料上进行扩孔；(4)成型：冲压设备继续对分段切削式冲头加压，分段切削式冲头的穿刺扩孔部在冲压材料上过渡至切削成型部，当切削成型部过渡到把持部时即完成对冲压材料的冲孔。

说明书

分段切削式冲头及其冲压方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种冲压模具，具体地说，涉及一种冲压模具的冲头及其冲压方法。

背景技术

[0002] 能源匮乏和环境污染严重是现今存在的重大问题，追求低能耗、绿色环保以及人身安全的保障已经成为技术研发和发展的趋势。随着材料行业技术的发展，越来越多的轻量化、高密度的材料将替代以往厚重、低强度的材料，以便节约材料资源和降低运行所需的能源，并且可保证人身安全。

[0003] 目前，在冲压工艺过程中，选用高强度板必然要提高冲裁力来满足加工的要求，对冲压工艺所需的冲压设备、冲压模具、冲压元件的要求随着冲裁力的提升而提高。因此，虽然在产品的原料商实现了低能耗、但在冲压制造过程中增加了材料和能源的损耗。如图1所示的简单模具，其内部元件的性能都需要加强。

[0004] 冲头是实现冷冲压成型的重要冲压元件之一，如今，冲头已经成为冲压行业的标准化零配件，应用于各个冲压领域之中，如DAYTON、FIBRO、MISUMI以及PUNCH等品牌都是该行业内具有代表性的企业。冲头使用时，冲头与待冲压材料直接接触，使待冲压材料发生变形、裁切材料。常用的冲头的冲裁模式为依据预期的孔的形状，仿形制作冲头，冲头的端面轮廓即为最终冲孔的形状，通过冲头与凹模的剪切配合，瞬间完成冲裁过程。如图2和图3所示，标准冲头工作时，即冲裁时，需要一定的冲裁力，其中，f为脱膜力，单位为：N。冲裁力的计算公式如下：

[0005] F＝K*L*t*τ

[0006] 式中，F为冲裁力，单位：N；K为安全系数，一般取K＝1.3；L为冲裁周长，单位：mm，冲孔为圆形时，L＝π*d；t为材料厚度，单位：mm；τ为材料抗剪强度，单位为MPa。

[0007] 由上式可以看出，材料强度越高所需冲裁力越大。

[0008] 由上述可知，现有的冲裁方式决定了冲裁力的大小，如果选用更高的冲裁力来加工，则对应地需要性能要求更高的冲压设备、冲压模具以及冲压模具标准件来满足生产，影响和限制了行业的发展，提高了模具生产的成本和周期，还浪费资源和能源。

[0009] 授权公告号为CN202591370U的中国实用新型专利公开了一种冲压模具的冲头，并具体公开了以下技术特征：包括冲头本体，所述冲头本体具有加工尖端和把持部，加工尖端与把持部间平滑过渡，在把持部上还开设有便于装配的卡槽。本实用新型应用于冲压模具上，装配简 单，能承受较大的压力，不易损坏，使用寿命长。同样地，冲裁力越大，与本实用新型专利配套的冲压设备和冲压模具的性能要求也就越高，模具的生产成本和周期高，存在浪费资源和能源的问题。

发明内容

[0010] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单、所需冲裁压力小、节能环保的分段切削式冲头及其冲压方法。

[0011] 本发明的技术方案为：一种分段切削式冲头，包括冲头本体，所述冲头本体具有把持部和带有尖部的穿刺扩孔部，穿刺扩孔部和把持部之间设有切削成型部，切削成型部与穿刺扩孔部之间平滑过渡；所述的切削成型部设有多个方向相同、且均匀分布的旋转切削刃，每个旋转切削刃均由穿刺扩孔部的尖部底端开始螺旋延伸至切削成型部与把持部连接处。

[0012] 作为优选，所述穿刺扩孔部为锥体结构，所述的尖部位于穿刺扩孔部的最前端，用于刺破待冲压材料。

[0013] 作为优选，所述的冲头本体的横截面为圆形，所述切削成型部设有两个均匀分布的旋转切削刃。

[0014] 作为优选，所述的冲头本体的横截面为三角形，所述切削成型部设有三个均匀分布的旋转切削刃。

[0015] 作为优选，所述冲头本体的横截面为方形，所述切削成型部设置有四个均匀分布的旋转切削刃。

[0016] 本发明还提供了一种冲压模具冲孔的冲压方法，该冲压方法采用上述分段切削式冲头，其具体的冲压步骤为：(1)选择冲头：根据冲孔的形状选择具有相应形状的分段切削式冲头，安装在冲压设备上；(2)刺破：冲压设备对分段切削式冲头加压，利用分段切削式冲头的尖部刺破冲压材料；(3)扩孔：冲压设备继续对分段切削式冲头加压，分段切削式冲头的穿刺扩孔部通过其锥体结构在冲压材料上进行扩孔；(4)成型：冲压设备继续对分段切削式冲头加压，分段切削式冲头的穿刺扩孔部在冲压材料上过渡至切削成型部，当切削成型部过渡到把持部时即完成对冲压材料的冲孔。

[0017] 本发明的有益效果为：本发明冲头结构简单、制作方便，通过穿刺扩孔部及切削成型部实现对冲压材料的冲孔，并通过切削成型部的旋转切削刃进行剪裁，将冲裁瞬间时间拉长，采用拉长冲裁时间来降低冲裁力，与现有冲头相比，本发明冲头可以大幅度降低加工所需的冲裁力，从而减少模具制造在各方面的成本，成本低；在同等性能条件下，本发明冲裁力可 降低至标准冲裁力的1/4，且本发明的脱膜力需要也随之降低。

附图说明

[0018] 图1为现有冲压模具的结构示意图。

[0019] 图2为现有冲头未冲裁时的状态图。

[0020] 图3为现有冲头瞬时冲裁时的状态图。

[0021] 图4为现有冲头的结构示意图。

[0022] 图5为本发明具体实施方式冲头的结构示意图。

[0023] 图6为本发明具体实施方式冲头未冲裁时的状态图。

[0024] 图7为本发明具体实施方式冲头冲裁过程中尖部刺破时的状态图。

[0025] 图8为本发明具体实施方式冲头冲裁过程中锥度扩孔时的状态图。

[0026] 图9为本发明具体实施方式冲头冲裁过程中切削成型时的状态图。

[0027] 图10为本发明具体实施方式冲头与现有标准冲头所需冲裁力的对比试验图。

[0028] 图中，1、正装斜楔，2、聚氨酯弹簧，3、自润滑导套，4、H型举升器，5、冲头，6、导柱，8、把持部，9、尖部，10、穿刺扩孔部，11、切削成型部，12、旋转切削刃，F、冲裁力，f、脱膜力，t、材料厚度，A、标准冲头，B、本发明分段切削式冲头，T、时间。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

[0030] 具体实施方式一：如图5所示，一种分段切削式冲头，包括冲头本体，所述冲头本体具有把持部8和带有尖部9的穿刺扩孔部10，穿刺扩孔部10和把持部8之间设有切削成型部11，切削成型部11与穿刺扩孔部10之间平滑过渡；所述的切削成型部11设有两个方向相同、且均匀分布的旋转切削刃12，每个旋转切削刃均由穿刺扩孔部11的尖部9底端开始螺旋延伸至切削成型部11与把持部5连接处。

[0031] 本实施例中，所述穿刺扩孔部10为锥体结构，所述的尖部9位于穿刺扩孔部10的最前端，用于刺破待冲压材料。

[0032] 本实施例中，所述的冲头本体的横截面为圆形。

[0033] 本实施例中的分段切削式冲头适用于对冲压材料进行圆孔的加工。

[0034] 本实施例中还提供了一种冲压模具冲孔的冲压方法，该冲压方法采用上述分段切削式冲头，如图6至9所示，其具体的冲压步骤为：(1)选择冲头：选择横截面为圆形的分段切削式冲头，安装在冲压设备上；(2)刺破：冲压设备对分段切削式冲头加压，利用分段切削式 冲头的尖部刺破冲压材料；(3)扩孔：冲压设备继续对分段切削式冲头加压，分段切削式冲头的穿刺扩孔部通过其锥体结构在冲压材料上进行扩孔；(4)成型：冲压设备继续对分段切削式冲头加压，分段切削式冲头的穿刺扩孔部在冲压材料上过渡至切削成型部，当切削成型部过渡到把持部时即完成对冲压材料的冲孔。

[0035] 具体实施方式二：一种分段切削式冲头，包括冲头本体，所述冲头本体具有把持部8和带有尖部9的穿刺扩孔部10，穿刺扩孔部10和把持部8之间设有切削成型部11，切削成型部11与穿刺扩孔部10之间平滑过渡；所述的切削成型部11设有三个方向相同、且均匀分布的旋转切削刃12，每个旋转切削刃均由穿刺扩孔部11的尖部9底端开始螺旋延伸至切削成型部11与把持部5连接处。

[0036] 本实施例中，所述穿刺扩孔部10为锥体结构，所述的尖部9位于穿刺扩孔部10的最前端，用于刺破待冲压材料。

[0037] 本实施例中，所述的冲头本体的横截面为三角形。

[0038] 本实施例中的分段切削式冲头适用于对冲压材料进行三角孔的加工。

[0039] 本实施例中还提供了一种冲压模具冲孔的冲压方法，该冲压方法采用上述分段切削式冲头，其具体的冲压步骤为：(1)选择冲头：选择横截面为三角形的分段切削式冲头，安装在冲压设备上；(2)刺破：冲压设备对分段切削式冲头加压，利用分段切削式冲头的尖部刺破冲压材料；(3)扩孔：冲压设备继续对分段切削式冲头加压，分段切削式冲头的穿刺扩孔部通过其锥体结构在冲压材料上进行扩孔；(4)成型：冲压设备继续对分段切削式冲头加压，分段切削式冲头的穿刺扩孔部在冲压材料上过渡至切削成型部，当切削成型部过渡到把持部时即完成对冲压材料的冲孔。

[0040] 具体实施方式三：一种分段切削式冲头，包括冲头本体，所述冲头本体具有把持部8和带有尖部9的穿刺扩孔部10，穿刺扩孔部10和把持部8之间设有切削成型部11，切削成型部11与穿刺扩孔部10之间平滑过渡；所述的切削成型部11设有四个方向相同、且均匀分布的旋转切削刃12，每个旋转切削刃均由穿刺扩孔部11的尖部9底端开始螺旋延伸至切削成型部11与把持部5连接处。

[0041] 本实施例中，所述穿刺扩孔部10为锥体结构，所述的尖部9位于穿刺扩孔部10的最前端，用于刺破待冲压材料。

[0042] 本实施例中，所述的冲头本体的横截面为方形。

[0043] 本实施例中的分段切削式冲头适用于对冲压材料进行方孔的加工。

[0044] 本实施例中还提供了一种冲压模具冲孔的冲压方法，该冲压方法采用上述分段切削式冲头，其具体的冲压步骤为：(1)选择冲头：选择横截面为方形的分段切削式冲头，安装在冲 压设备上；(2)刺破：冲压设备对分段切削式冲头加压，利用分段切削式冲头的尖部刺破冲压材料；(3)扩孔：冲压设备继续对分段切削式冲头加压，分段切削式冲头的穿刺扩孔部通过其锥体结构在冲压材料上进行扩孔；(4)成型：冲压设备继续对分段切削式冲头加压，分段切削式冲头的穿刺扩孔部在冲压材料上过渡至切削成型部，当切削成型部过渡到把持部时即完成对冲压材料的冲孔。

[0045] 在相同实验条件下，本发明分段切削式冲头与标准冲头进行冲孔试验，其试验结果如表1所示。实验条件为：1、冲头固定，分段切削式冲头和标准冲头均为横截面为圆形，其中，分段切削式冲头直径Φ12.58mm，标准冲头Φ12.99mm，材质SKD11。2、实验设备：125-150气缸两个，相关工装1套。3、冲孔板材厚度0.82mm，材料为SS400。4、凸凹模间隙0.08mm。

[0046] 表1

[0047]

[0048] 上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。