一种冲孔切边落料复合模具及其加工产品的方法与流程

1.本发明涉及自动化多工位锻造模具结构设计领域，是一种冲孔切边落料复合模具及其加工产品的方法。

背景技术：

2.多工位冷温热锻成形是通过对不同温度的材料施加压力等条件，使金属逐步产生塑性变形，最终得到复杂结构的零件。为保证充填一般设计上毛坯体积要大于锻件，则在锻件上形成飞边、连皮等结构。通常锻件连皮和飞边需要单独设备冷冲裁或车削、钻孔等机加方案完成，整体生产效率慢、周期长、人力物力成本高。

技术实现要素：

3.本发明的目的是为了减少额外的工序或设备等成本，设计了一种冲孔切边落料复合模具，包括上模架和下模架，所述上模架内设置有第一垫板，所述第一垫板中心位置设置有顶杆，所述顶杆上端设置有氮气弹簧，所述顶杆下端接触有垫块，所述垫块位于第二垫板的中心位置，所述第二垫板下端设置有大镶套及调整垫板，所述调整垫板下设置有定位垫板，所述定位垫板中心固定有冲头，所述调整垫板及定位垫板圆周设置有数个贯穿孔，孔内放置顶出杆，数个顶出杆上端链接垫块，下端连接有压紧上模，所述压紧上模与大镶套中间固定装配有切边上模，所述下模架上设置有切边下模套，所述切边下模套内部设置有冲孔下模及落料垫板，所述切边下模套外侧圆周设置有切边立刀，切边下模套左右两侧设置有落料滑道，锻件放置在冲孔下模上。
4.作为本技术方案的进一步描述，所述氮气弹簧处于常压状态，保证顶杆与垫块及顶出杆和压紧上模始终接触。
5.作为本技术方案的进一步描述，所述冲头底部与所述锻件底部的距离为l1，所述切边上模底部与所述锻件飞边下端的距离为l2，合模过程中所述压紧上模与锻件初接触到下死点的下压行程为l，l＞l1且l＞l2，所述定位垫板底部与所述压紧上模上端的距离为l3，所述第一垫板底平面与所述垫块上端的距离为l4，所述氮气弹簧的最大行程为l5，l3＞l，l4＞l，l5＞l。
6.作为本技术方案的进一步描述，当合模且所述压紧上模与锻件初接触时，所述切边上模底部与所述切边立刀顶部的距离为l6，飞边厚度为l7，设计最大残留飞边数量为k个，k个飞边厚度为kl7，所述冲孔下模平面与所述切边立刀顶部的距离为l8，l+(k+1)l7≥l6≥l+kl7，l8＞kl7。
7.作为本技术方案的进一步描述，所述冲头一端固定在所述定位垫板台阶处，一端设置在所述压紧上模内，所述压紧上模可以在所述切边上模内上下移动，所述切边上模固定在大镶套的内侧，所述大镶套下部设置有压紧圈，将上述模具用螺栓固定在所述上模架上。
8.作为本技术方案的进一步描述，所述切边下模套四周均匀设计有数个切边立刀，
用于将环形落料飞边均匀切断，所述切边立刀的两侧设置有落料滑道，切断后的飞边滑向两侧落料滑道内排出自动收集。
9.作为本技术方案的进一步描述，所述切边下模套内部设置有冲孔下模，所述冲孔下模下设计有落料垫板，所述落料垫板上设置有落料斜槽与冲孔下模落料孔连通，冲孔连皮由此通道排出。
10.一种冲孔切边落料复合模具加工产品的方法，包括以下步骤：步骤1：上料，锻件放置于冲孔下模上，模具型腔与锻件仿形结构保证自动定位；
11.步骤2：合模，上模下压，完成冲孔、切边同时孔连皮排出、飞边残留在立刀上；
12.步骤3：开模，上模回程，锻件留在冲孔下模上，夹走锻件；重复步骤1～3动作k次，再次实现冲孔连皮，孔连皮排出，同时残留立刀上的首个飞边受挤压切断通过落料滑道送出。
13.作为本技术方案的进一步描述，步骤2中所述合模，随着上模下压，锻件先与压紧上模接触，锻件被压紧固定且不变形，随着上模下压，切边上模与锻件飞边接触，冲头与锻件内孔接触，氮气弹簧受力再次压缩，并通过顶杆，垫块，顶出杆将力传递给压紧上模，当下压行程为l2时，在机床提供压力下完成切边，当下压行程为l1时，在机床提供压力下完成切边下完成冲孔，飞边的累计厚度l9＝k*l7，k为飞边个数，当l9≤l6-l，所述合模过程只完成冲孔和切边、孔连皮落料动作，当l9＞l6-l时，切边立刀将切下来的飞边分割成n等分，通过落料滑道送出，此时所述合模过程同时完成切边，冲孔、空连皮、飞边落料等动作，当锻件不需要冲孔时，也可以只完成切边和飞边后处理，当锻件外径小于切边上模最小孔径时，可以完成单一的冲孔工艺。
14.作为本技术方案的进一步描述，步骤3所述开模过程，氮气弹簧始终为压缩状态，通过顶杆，垫块，顶出杆将力传递给压紧上模保持对锻件的固定，直至冲头和切边上模与锻件完全脱离，压紧上模最后与锻件脱离。
15.其有益效果在于，此冲孔切边落料复合模具，操作方便，自动化对锻件进行定位校正和固定，保证了锻件冲空切边后的尺寸精度，在多工位锻造合模过程中同步完成冲孔切边、孔连皮落料、飞边落料动作，且各动作都可以单独实现，满足自动化生产需求，提高了生产效率。
附图说明
16.图1是本发明模具合模初接触状态主视剖面示意简图；
17.图2是本发明模具合模最终状态主视剖面示意简图；
18.图3是本发明下模装置的结构图。
19.图中，1、上模架；2、下模架；3、第一垫板；4、顶杆；5、氮气弹簧；6、垫块；7、第二垫板；8、大镶套；9、调整垫板；10、定位垫板；11、冲头；12、顶出杆；13、压紧上模；14、切边上模；15、切边下模套；16、冲孔下模；17、落料垫板；18、切边立刀；19、落料滑道；20、锻件；21、压紧圈；22、落料斜槽；23、落料孔。
具体实施方式
20.首先说明本发明的设计初衷，在现有多工位自动化锻造设备上，存在空工位未利
用，锻件连皮和飞边需要单独设备冷冲裁或车削、钻孔等机加方案完成，整体生产效率慢、周期长、人力物力成本高，因此发明了一种冲孔切边落料复合模具满足多工位自动化生产。
21.一种冲孔切边落料复合模，包括上模架1和下模架2，上模架1内置第一垫板3，第一垫板3中心位置设置有顶杆4，顶杆4上端设置有氮气弹簧5，顶杆下端接触有垫块6，垫块6位于第二垫板7的中心位置，第二垫板7下端有大镶套8及调整垫板9，调整垫板9下设置有定位垫板10，定位垫板10中心固定有冲头11，所述调整垫板9及定位垫板10圆周设置有数个贯穿孔，孔内放置顶出杆12，数个顶出杆12上端链接垫块6，下端连接压紧上模13。压紧上模13与大镶套8中间固定装配有切边上模14。下模架2上设置有切边下模套15，切边下模套内部设置有冲孔下模16及落料垫板17，切边下模套15外侧圆周设置有切边立刀18，切边下模套左右两侧设置有落料滑道19，锻件放置在冲孔下模16上放置锻件20
22.下面将介绍模具工作关系，氮气弹簧5处于常压式，其底部与所述顶杆4上端始终接触，所述顶杆4底部与所述垫块6上端始终接触，所述垫块6底部始终与顶出杆12接触，所述顶出杆12的直径不小于5mm，数量均匀分布，顶出杆12下端始终与压紧上模14接触，压紧上模14受顶出杆12向下压力，合模过程受锻件20向上的力，上下存在l3的活动行程。
23.在切边下模套15内部设置有落料垫板16，所述落料垫板16上设置有落料斜槽22，切边下模套15的中心位置设置有落料孔23，所述落料孔23与所述落料斜槽22连通
24.为了保证加工产品的质量，冲头11底部与锻件20底部的距离为l1，所述切边上模14底部与所述锻件20飞边下端的距离为l2，上模架1从合模初接触到最终状态的下压行程为l，l＞l1，l＞l2，所述定位垫板10底部与所述压紧上模13上端的距离为l3，所述第一垫板3底部与所述垫块7上端的距离为l4，所述氮气弹簧5的最大行程为l5，l3＞l，l4＞l，l5＞l，所述切边上模14底部与所述切边立刀18顶部的距离为l6，飞边厚度为l7，所述冲孔下模16顶部与所述切边立刀18顶部的距离为l8，l6≥l+l7，l8＞l7。
25.上面详细的介绍了复合模具的具体结构，下面将详细介绍冲孔切边复合模具加工产品的方法，包括以下步骤：
26.步骤1：上料，锻件20放置于冲孔下模16上，模具型腔与锻件仿形结构保证自动定位；
27.步骤2：合模，上模下压，完成冲孔、切边同时孔连皮排出、飞边残留在立刀上；
28.步骤3：开模，上模回程，锻件20留在冲孔下模16上，夹走锻件20；
29.重复步骤1～3动作k次，再次实现冲孔连皮，孔连皮排出，同时残留立刀上的首个飞边受挤压切断通过落料滑道19送出。
30.步骤2中所述合模，随着上模下压，锻件20优先与压紧上模13接触，锻件20被压紧固定且不变形，随着上模下压，切边上模14与锻件20飞边接触，冲头11与锻件20内孔接触，氮气弹簧5受力再次压缩，并通过顶杆4，垫块7，顶出杆12将力传递给压紧上模13。当下压行程为l2时，在机床提供压力下完成切边，当下压行程为l1时，在机床提供压力下完成切边下完成冲孔，飞边的累计厚度l9＝k*l7，k为飞边个数，当l9≤l6-l，所述合模过程只完成冲孔和切边、孔连皮落料动作，当l9＞l6-l时，切边立刀18将切下来的飞边分割成n等分，通过落料滑道19送出，此时所述合模过程同时完成切边，冲孔、空连皮、飞边落料等动作，当锻件20不需要冲孔时，也可以只完成切边和飞边后处理，当锻件20外径小于切边上模14最小孔径时，可以完成单一的冲孔工艺。
31.步骤3所述开模过程，氮气弹簧5始终为压缩状态，通过顶杆4，垫块7，顶出杆12将力传递给压紧上模13保持对锻件20的固定，直至冲头11和切边上模14与锻件20完全脱离，压紧上模13最后与锻件20脱离
32.下面将以齿轮件做具体介绍，齿轮件最大直径为φ166mm，总高位37mm，材料为tl4227，热锻的温度为1200℃，模具装置中顶出杆12数量设置为3根，切边立刀18的数量设置为4根，顶出杆12的直径φa＝10mm。初始开模状态时，冲头12底部与锻件20底部的距离为l1＝27mm，切边上模14底部与锻件20飞边下端的距离为l2＝4.4mm，上模架1从合模初接触到最终状态的下压行程为l＝30mm，定位垫板10底部与压紧上模13上端的距离为l3＝39mm，第一垫板3底部与垫块6上端的距离为l4＝40mm，氮气弹簧5的最大行程为l5＝53mm，切边上模14底部与切边立刀18顶部的距离为l6＝35mm，飞边厚度为l7＝3mm，冲孔下模16顶部与切边立刀18顶部的距离为l8＝12mm。
33.本实例是通过以下步骤实现的：
34.步骤1上料：将上一工位的锻件20夹至冲孔下模16型腔中,通过柄部与模具贴合定位；
35.步骤2合模：上模下压，锻件20优先与压紧上模13接触，此时锻件20飞边上端与切边上模14下端的距离l9＝1.4mm，上模接着下压，切边上模14与锻件20飞边接触，冲头12与锻件20内孔接触，氮气弹簧5开始受力压缩，并通过顶杆4，垫块6，顶出杆12将力传递给压紧上模13，对锻件20进行固定和校正，当下压行程为l2时，在机床提供压力下完成切边，当下压行程为l1时，在氮气弹簧5压力下完成冲孔，此时飞边累计厚度l10＝3mm，只完成冲孔和切边工艺。
36.步骤3开模：上模回程，夹走锻件20。
37.再次重复步骤1～3，此时飞边累计厚度l10＝2*3mm＝6mm，l6-l＝35mm-30mm＝5mm，l10＞l6-l，在上模下压过程中，切边立刀18将飞边切成四段，通过落料滑道19送出，该过程同时完成冲孔、切边和飞边后处理工艺。此后在锻打过程中均为同时完成冲孔、切边和飞边后处理工艺。
38.本发明的冲孔切边落料复合模具，其有益效果在于操作方便，自动化对锻件进行定位校正和固定，保证了锻件冲空切边后的尺寸精度。在多工位锻造合模过程中同步完成冲孔切边、孔连皮落料、飞边落料动作，且各动作都可以单独实现，满足自动化生产需求，提高了生产效率。
39.上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种冲孔切边落料复合模具，其特征在于，包括上模架(1)和下模架(2)，所述上模架(1)内设置有第一垫板(3)，所述第一垫板(3)中心位置设置有顶杆(4)，所述顶杆(4)上端设置有氮气弹簧(5)，所述顶杆(4)下端接触有垫块(6)，所述垫块(6)位于第二垫板(7)的中心位置，所述第二垫板(7)下端设置有大镶套(8)及调整垫板(9)，所述调整垫板(9)下设置有定位垫板(10)，所述定位垫板(10)中心固定有冲头(11)，所述调整垫板(9)及定位垫板(10)圆周设置有数个贯穿孔，孔内放置顶出杆(12)，数个顶出杆(12)上端链接垫块(6)，下端连接有压紧上模(13)，所述压紧上模(13)与大镶套(8)中间固定装配有切边上模(14)，所述下模架(2)上设置有切边下模套(15)，所述切边下模套内部设置有冲孔下模(16)及落料垫板(17)，所述切边下模套(15)外侧圆周设置有切边立刀(18)，切边下模套左右两侧设置有落料滑道(19)，锻件(20)放置在冲孔下模(16)上。2.根据权利要求1所述的一种冲孔切边落料复合模具，其特征在于，所述氮气弹簧(5)处于常压状态，保证顶杆(4)与垫块(6)及顶出杆(12)和压紧上模(13)始终接触。3.根据权利要求1所述的一种冲孔切边落料复合模具，其特征在于，所述冲头(11)底部与所述锻件(20)底部的距离为l1，所述切边上模(14)底部与所述锻件(20)飞边下端的距离为l2，合模过程中所述压紧上模(13)与锻件(20)初接触到下死点的下压行程为l，l＞l1且l＞l2，所述定位垫板(10)底部与所述压紧上模(13)上端的距离为l3，所述第一垫板(3)底平面与所述垫块(6)上端的距离为l4，所述氮气弹簧(5)的最大行程为l5，l3＞l，l4＞l，l5＞l。4.根据权利要求1所述的一种冲孔切边落料复合模具，其特征在于，当合模且所述压紧上模(13)与锻件(20)初接触时，所述切边上模(14)底部与所述切边立刀(18)顶部的距离为l6，飞边厚度为l7，设计最大残留飞边数量为k个，k个飞边厚度为kl7，所述冲孔下模(16)平面与所述切边立刀(18)顶部的距离为l8，l+(k+1)l7≥l6≥l+kl7，l8＞kl7。5.根据权利要求1所述的一种冲孔切边落料复合模具，其特征在于，所述冲头(11)一端固定在所述定位垫板(10)台阶处，一端设置在所述压紧上模(13)内，所述压紧上模(13)可以在所述切边上模(14)内上下移动，所述切边上模(14)固定在大镶套(8)的内侧，所述大镶套(8)下部设置有压紧圈(21)，将上述模具用螺栓固定在所述上模架(1)上。6.根据权利要求1所述的一种冲孔切边落料复合模具，其特征在于，所述切边下模套(15)四周均匀设计有数个切边立刀(18)，用于将环形落料飞边均匀切断，所述切边立刀(18)的两侧设置有落料滑道(19)，切断后的飞边滑向两侧落料滑道(19)内排出自动收集。7.根据权利要求1所述的一种冲孔切边落料复合模具，其特征在于，所述切边下模套(15)内部设置有冲孔下模(16)，所述冲孔下模(16)下设计有落料垫板(17)，所述落料垫板(17)上设置有落料斜槽(22)，所述落料斜槽(22)与冲孔下模(16)、落料孔(23)连通，冲孔连皮由此通道排出。8.一种冲孔切边落料复合模具加工产品的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：上料，锻件(20)放置于冲孔下模(16)上，模具型腔与锻件仿形结构保证自动定位；步骤2：合模，上模下压，完成冲孔、切边同时孔连皮排出、飞边残留在立刀上；步骤3：开模，上模回程，锻件(20)留在冲孔下模(16)上，夹走锻件(20)；重复步骤1～3动作k次，再次实现冲孔连皮，孔连皮排出，同时残留立刀上的首个飞边受挤压切断通过落料滑道(19)送出。
9.根据权利要求8所述的一种冲孔切边落料复合模具加工产品的方法，其特征在于，步骤2中所述合模，随着上模下压，锻件(20)先与压紧上模(13)接触，锻件(20)被压紧固定且不变形，随着上模下压，切边上模(14)与锻件(20)飞边接触，冲头(11)与锻件(20)内孔接触，氮气弹簧(5)受力再次压缩，并通过顶杆(4)，垫块(7)，顶出杆(12)将力传递给压紧上模(13)，当下压行程为l2时，在机床提供压力下完成切边，当下压行程为l1时，在机床提供压力下完成切边下完成冲孔，飞边的累计厚度l9＝k*l7，k为飞边个数，当l9≤l6-l，所述合模过程只完成冲孔和切边、孔连皮落料动作，当l9＞l6-l时，切边立刀(18)将切下来的飞边分割成n等分，通过落料滑道(19)送出，此时所述合模过程同时完成切边，冲孔、空连皮、飞边落料等动作，当锻件(20)不需要冲孔时，也可以只完成切边和飞边后处理，当锻件(20)外径小于切边上模(14)最小孔径时，可以完成单一的冲孔工艺。10.根据权利要求9所述的一种冲孔切边落料复合模具加工产品的方法，其特征在于，步骤3所述开模过程，氮气弹簧(5)始终为压缩状态，通过顶杆(4)，垫块(7)，顶出杆(12)将力传递给压紧上模(13)保持对锻件(20)的固定，直至冲头(11)和切边上模(14)与锻件(20)完全脱离，压紧上模(13)最后与锻件(20)脱离。

技术总结

本发明公开了一种冲孔切边落料复合模具，包括上模架和下模架，所述上模架内设置有第一垫板，所述第一垫板中心位置设置有顶杆，所述顶杆上端设置有氮气弹簧，所述顶杆下端接触有垫块，所述垫块位于第二垫板的中心位置，所述第二垫板下端设置有大镶套及调整垫板，所述调整垫板下设置有定位垫板，所述定位垫板中心固定有冲头。本发明的有益效果是，此冲孔切边落料复合模具，操作方便，自动对锻件进行定位校正和固定，保证了锻件冲孔切边后的尺寸精度，在多工位锻造合模过程中同步完成冲孔切边、孔连皮落料、飞边落料动作，且各动作都可以单独实现，满足自动化生产需求，提高了生产效率。提高了生产效率。提高了生产效率。