专利名称：金属板料台阶断面冲裁件的制造方法及模具的制作方法
技术领域：
本发明属于机械制造中金属塑性加工的冲压分离和冷锻成形技术领域，涉及五金材料平板零件的加工工艺和模具结构。
背景技术：
众所周知，在现代制造中，各种台阶形轴类零件、台阶形板块零件，都是用棒料金属主要通过切削、锻造、焊接等技术制造出来的。用这些方法要在平板材料零件的厚度上加工出台阶形，理论上存在可能，但实用价值几乎为零。
因为板金属主要是通过冲压加工制造各种产品零件。其中的空心立体件是通过成形类工序实现，平板件则是通过分离类工序实现，而此类工序中得不到料厚断面台阶形零件。
现代制造业中，诸如标准紧固件中的垫圈、机器的零部件及日用电器中的平板件等，都是冲裁件。冲裁加工是现代制造业中生产效率最高、应用范围最广泛的一种加工方法。
虽然冲裁件的断面从细观角度被分为塌角、剪切面、断裂面和毛刺4部分，但可认为其断面处于一平直状态之中；虽然在近两百年历史里，人们先后基于普通冲裁又发明了一些新的冲裁方法(严格而科学说是一些新的分离加工方法)，比如(1)光洁冲裁，主要有小间隙圆角刃口冲裁及负间隙冲裁；(2)整修，将冲裁件置于整修模上进行再冲裁(断面修整)；(3)精冲，采用精冲模和精冲压力机的精密冲裁；(4)半精冲，较早出现的有上下冲裁、对向凹模切断、挤压式冲裁，逆向三工步冲裁等，最近发明的有级进模二工步冲裁、双重正间隙冲裁等。
但它们均是为了改善冲裁件的断面组成，或提高冲裁件的断面质量，或解决自动化冲压生产中的某些不利因素的影响而研发的。尽管这些方法加工出工件的断面与普通冲裁件断面4个组成部分之比例不同，可最终还是公认为是具有不同平直度的直壁形断面。
在现有技术中，对金属板料台阶断面(外端或内壁断面台阶)的加工，一般都是通过铣削、钻削等切削加工的方法制造出来的，其难度、复杂程度及成本都是很大的，效率也是很低，甚至较难加工出来。迄今为止，尚未出现有对板金属材料以冲压或冷锻为主可生产出具有台阶形断面零件的方法。为此，本发明构想了一种以普通冲裁为基础，与挤压等冷锻组合的加工方法，以适应现代制造中生产台阶断面的冲裁件的实际需要及发展形势。
发明内容
本发明的目的是提供一种集挤压、冲裁及压印于一体，于一次冲压行程中得到金属板料台阶断面冲裁件的制造方法及模具。
本发明的变形机理是集挤压、冲裁及压印于一体，以冲裁变形过程为主而实现的一种综合性的材料分离变形。本发明所述的冲裁、挤压、压印三种变形工序，是采取并联式组合方式，即在压力机的一次行程中，这三种变形工序基本上同时完成。
本发明所述的台阶断面冲裁件所用冲裁模，是基于普通冲裁模而设计的，其特征是将其凹模或冲头之工作刃口制成台阶形，相对应的冲头或凹模仍为传统形。其中凹模或冲头工作刃口处台阶的高度h′≥工件台阶的高度h，冲裁间隙C取为料厚t的(2～10)％，通过调节冲压设备的下死点位置控制工件台阶的高度。
具体地说，对于台阶断面落料件，本发明是设计制造一个工作刃口处带有连续台阶的凹模，如图2所示。其中凹模的尺寸按工件台阶的外、内直径尺寸D1、D2要求设计，模具台阶高度h′≥工件台阶的高度h，冲裁间隙C取为(0.02～0.10)t，工件台阶的高度h可通过调节冲压设备的下死点位置来达到，其相对应的冲头则为传统形式，设备为普通压力机。一次冲压，可获得所需台阶断面形状的落料件。落料件可用顶料板顶出凹模后取出。
对于台阶断面冲孔件，本发明是设计制造一个工作刃口处带有连续台阶形的冲头，如图5所示。冲头大、小端直径按工件台阶孔的外、内直径尺寸d1、d2设计，冲头小端的高度h′≥工件台阶的高度h，冲裁间隙C取(0.02～0.10)t，工件台阶高度h可通过调节冲压设备的下死点位置来达到，而相对应的凹模为传统形式，设备也为普通压力机。一次冲压，可获得所需台阶断面形状的冲孔件。冲孔废料从凹模中漏走，工件则于冲头上卸料后可以从凹模端面取走，即出件与取料与普通冲孔相同。
对于如垫圈零件在外径和内孔处均要求台阶形断面的冲裁件，可以依据上面原理内容、设计方法，并按一般复合冲裁模结构形式加工制造出来。
本发明所述的台阶断面冲裁件(包括落料件、冲孔件及其复合件)制造方法，其制造的金属板料台阶断面冲裁件生产效率高、冲压操作简单、生产成本投入与普通冲裁基本相同，有效地解决了金属板料台阶断面冲裁件的生产难题。而且，模具制造的难度也基本上没有增加，但冲压力会比普通冲裁有所增加，最大增加一倍。断面毛刺也与普通冲裁一样存在，也是间隙C愈小毛刺愈短，但工件的平面度可以提高。
图1为本发明台阶断面落料件示意图。尺寸D1、D2为工件的内、外直径，h为台阶高度，t为工件料厚。
图2为本发明台阶断面件落料原理图。1为冲头，2为压卸料板，3为板料，4为凹模，5为顶料板，6为弹性元件，图中尺寸h′为凹模台阶的高度。
图3为本发明台阶断面落料件实施例1的断面示意及具体尺寸。
图4为本发明台阶断面冲孔件示意图。尺寸d1、d2为工件的内、外直径，h为台阶高度，t为工件料厚。
图5为本发明台阶断面件冲孔原理图。1为冲头，2为压卸料板，3为板料，4为凹模。图中尺寸h′为冲头台阶的高度。
图6为本发明台阶断面冲孔件实施例2的断面示意及具体尺寸。
具体实施例方式
本发明将通过参照某种新的铝制动力电池盖板及餐饮器皿盖实际零件的结构尺寸，作为实施例的加工零件，给予进一步说明。
实施例1。
本实施例为本发明所述制造方法中的落料件。该工件的实际料厚t＝2.75mm。其D1＝47.7mm，D2＝45.7mm，取冲裁间隙C＝0.08t，参见图2。该副落料模的设计基本上与普通落料模相同，仅有不同处是将凹模设计成台阶形，其中台阶高度h′＝3.0mm，获得的台阶断面落料件形状及尺寸如图3所示。
在该实施例中，还可以通过控制冲压设备的下死点位置，分别得到工件台阶高度为h＝1.5，h＝1.0，h＝0.5mm的三种不同台阶高度的工件。
实施例2。
本实施例为本发明所述制造方法中的冲孔件。该工件的实际料厚t＝2.75mm。其d1＝47.5mm，d2＝45.5mm，取冲裁间隙C＝0.08t，参见图5。该副冲孔模的设计基本上与普通冲孔模相同，仅有不同处是将冲头设计成台阶形，其中台阶高度h′＝3.0mm，获得的台阶断面冲孔件形状及尺寸如图6所示，得到了工件台阶高度h＝1.5mm的工件。
权利要求
1.一种金属板料台阶断面冲裁件的模具，包括凹模及与其相对应的冲头，其特征是将凹模或冲头之工作刃口制成台阶形，模具台阶的高度≥工件台阶的高度，冲裁间隙为料厚的(2～10)％。
2.一种实施权利要求1所述的模具的方法，其特征是通过调节冲压设备的下死点位置控制工件台阶的高度。
全文摘要
一种金属板料台阶断面冲裁件的制造方法及模具，模具包括凹模及与其相对应的冲头，其特征是将凹模或冲头之工作刃口制成台阶形，模具台阶的高度≥工件台阶的高度，冲裁间隙为料厚的(2～10)％，通过调节冲压设备的下死点位置控制工件台阶的高度，本发明所制造的金属板料台阶断面冲裁件生产效率高、冲压操作简单、生产成本投入与普通冲裁基本相同，有效地解决了金属板料台阶断面冲裁件的生产难题。
文档编号B21D28/34GK1974049SQ200610155419
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者卢险峰, 李湖峰, 章跃荣, 周勇 申请人:南昌大学