一种冲压模具的制作方法

本发明涉及加工制造领域，更具体地讲，涉及一种冲压模具。
背景技术：
：模具是工业产品生产中常见的工艺装备，它以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成形（成型）。现代产品生产中，模具由于其加工效率高、互换性好、节约原材料等特点，应用越来越广泛。随着经济的高速发展，各行各业对钢铁的需求不断增加，不锈钢以其优良的耐蚀性、良好的力学性能及美观的外表而普遍应用于油井管道、航天航空、汽车工业、工程建设及食品机械等行业。近年来，高频焊矩形管作为典型的不锈钢焊钢，因其强度高、抗弯截面模量大、易于装配以及稳固、美观等诸多不可替代的优点，广泛应用于车辆、地铁、建筑、船舶等领域。在高频焊矩形管冲压冲裁生产中，为保证冲压冲裁后的高频焊矩形管的质量并尽可能短的生产周期，需确保模具结构设计和合适的冲压工艺参数的合理性。对于高频焊矩形管而言，冲压裁断基本无损耗，这样可以降低成本；其次冲压模具的生产效率高，现有技术cn207343554u公开了一种不锈钢管焊接管口冲压模具，然而该模具仍然是一种普通的裁断装置，无法准确定位和卸料，现有技术cn204866891u公开了一种不锈钢管成型装置，虽然该现有技术提高了定位准确度，但是操作相对复杂，只是成型机构，并不能有效对管件冲裁，现有技术cn104368670a公开了一种不锈钢管焊接管口冲压模具，但是该技术结构复杂，不能对管状结构进行有效冲裁，因此亟待需要一种新型高效的冲压模具。技术实现要素：因此，针对现有技术上存在的不足，提供本发明的示例以基本上解决由于相关领域的限制和缺点而导致的一个或更多个问题，安全性和可靠性大幅度提高，有效的起到保护设备的作用。按照本发明提供的技术方案，冲压模具包括下模座、上模座，下模座和上模座通过四根导柱连接，上模座能够沿着导柱向下模座滑动，下模座上设有落料槽，下模座的一侧设有送料口安装座，送料口安装座上设有送料体，送料体具有送料口，上模座下表面设有定芯安装座，定芯安装座上设有一个凹槽，该凹槽内上安装有固定芯棒，定芯安装座的下部还设有一定位块，定位块位于固定芯棒的正下方，定芯安装座上还设有贯穿通口，固定芯棒的上部和下部分别开两条半圆形槽，固定芯棒的下部中间还开一条凹口，上模座下表面还设有切刀安装架，切刀安装架上设有切刀，下模座上还设有一挡块，冲压模具还具有卸料装置，卸料装置包括上下两组卸料组件，每组卸料组件包括两个卸料棒，上下两组卸料组件能够从贯穿通口穿出，每个卸料棒上还设有回位弹簧，其中四个的卸料棒能够分别对应的与四条半圆形槽配合，四个卸料棒连接在两个立板上，两个立板上相向设置，两个立板之间连接有轴，轴的中间设有轴套，轴的两端设有固定导向板，轴套与挡块配合而用于控制卸料棒向前推出的时间，上模座上还设有模柄，模柄将上模座连接于压力机滑块上。进一步的，待冲压的工件为管状结构，工件内设有一浮动芯棒，浮动芯棒能够在工件内自由滑动，浮动芯棒通过贯穿工件尾部的铁棒固定，浮动芯棒的尺寸比固定芯棒的尺寸略大。进一步的，切刀和装在工件内的浮动芯棒组成上刃口；固定芯棒和送料体组成下刃口，当工件从送料口进入到限定位置以后，上下两副刃口同时剪切，然后由卸料装置将工件从固定芯棒上卸下。进一步的，送料口安装座具有向内倾斜的斜面，送料口安装座焊接于下模座上。进一步的，定芯安装座的凹槽内和固定芯棒上分别设有两个对应的螺纹孔，并用内六角螺栓连接。进一步的，固定芯棒完全插入凹槽后，剩余长度减去定位块长度恰好等于冲压后的工件的径向长度。进一步的，固定芯棒的中心与送料口的中心在同一高度，切刀安装架在上模座的位置与送料口相对应，定芯安装座的位置与切刀安装架的位置对应，两者相距的距离为固定芯棒的长度减去凹槽的深度和切刀安装架的宽度。进一步的，挡块与轴的接触面为斜面。本发明解决了高频焊矩形管的冲压裁断问题，切刀和装在工件内的浮动芯棒组成上刃口；固定芯棒和送料体的送料口组成下刃口，当工件从送料口进入到限定位置以后，上下两副刃口同时剪切，然后由卸料装置将工件从固定芯棒上卸下，能够非常高效的进行冲压操作，定位精度高，成本低，工作稳定等特点。附图说明图1为本发明的冲压模具整体示意图。图2为本发明的冲压模具爆炸示意图。图3为本发明的冲压模具细节结构示意图。图4为本发明的冲压模具细节爆炸示意图。图5为本发明的固定芯棒工作示意图。图6为本发明的浮动芯棒工作示意图。图7为本发明的送料体结构示意图。图8为本发明的固定芯棒结构示意图。图9为本发明的浮动芯棒结构示意图。图10为本发明的切刀结构示意图。图11为本发明的送料口安装座结构示意图。图12为本发明的定芯安装座结构示意图。图13为本发明的卸料棒结构示意图。图14为本发明的挡块工作示意图。图15为本发明的模柄结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。对于高频焊钢而言，要求钢管在切断后长度在要求范围内，本发明所涉及的冲压模具是完全可以保证的。但是钢管是空心结构，在冲压时钢管会产生凹陷变形，且变形量很大，无法保证后续的整形工艺正常进行，为了控制零件在切断后不变形或变形量较小，在零件内应该有一个固定芯棒，以保持零件切断后不发生较大的变形。虽然零件形状得到了保证，但靠近切断部分也会产生凹陷变形，影响了后续生产的进行，故在钢管内还需要放入一浮动芯棒，该浮动芯棒能够在钢管内自由滑动。该冲压模具如图3所示。该模具由两套刃口组成，装在上模座的切刀和装在钢管内的浮动芯棒组成上刃口；装在上模座的固定芯棒和装在下模座的送料体组成下刃口。当钢管从送料口进入到定位块的限定位置以后，上下两副刃口同时剪切，然后由卸料机构将工件从固定芯棒上卸下。压力中心的确定：模具压力中心是指冲压时各个冲压部分冲压力合力的作用点。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线。否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：①对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心，冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点。②工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。③冲裁形状复杂的零件或多凸模的零件时，其压力中心可以通过解析计算法求出，钢管零件切断时，冲裁力作用在其上下对称的两条边上，所以冲模压力中心就是该边的中点。对于本冲压模具而言，对于冲裁力具有较高的要求，计算冲裁力的目的在于合理的选用压力机和设计模具。冲裁力是指冲裁过程中的最大剪切抵抗力，它是随着上模座切入材料的深度而变化的，当材料达到了剪切强度时，便产生裂纹且材料相互分离，此时的冲裁力最大值。选择压力机就是按冲裁力最大力计算。该高频焊矩形管零件的切断可以概括为三个阶段。第一阶段零件上下两平行平面与刀具发生接触；第二阶段是刀具切到零件圆角处时，剪切力大小会发生改变；第三阶段是发生在零件两端很小的一段距离内，此时刀具对零件不再产生剪切作用，而是产生一个拉伸力将零件拉断。因此对于压力机而言，压力机的选择要依据冲压件的生产批量、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状、精度等要求来进行。本申请的高频焊矩形管零件不大，精度要求相对合适，要求大批量生产，生产效率要高，综合考虑可选用开式机械压力机。从提高设备的工作刚度、冲压件的精度及延长设备的寿命出发，要求设备容量有较大剩余。对于本申请而言，设备要留有30%～40%的余量，所以压力机吨位最好不小于247kn。同时要求压力机的装模高度必须大于模具总高度。本发明因此选择250kn的开式可倾压力机，其参数见下表。项目单位值公称压力kn250公称力行程mm6滑块行程mm80滑块行程次数次/分钟100最大装模高度mm250装模高度调节量mm70滑块中心到床身距离mm190立柱间距mm260工作台尺寸mm560×360工作台孔尺寸mmφ180模柄孔尺寸mmφ50×70工作台板厚度mm70倾斜角deg30°模架的选择由于本发明的模具组件的支架需要适应大批量生产的需求，所以本发明选择受力平衡且导向精度高，适合大批量生产的四导柱3组成模架，以此保证模具的使用寿命以及产品的质量。因为该冲压模具不存在凹模，所以不采用标准模架。具体到本发明而言，采用下模座1规格400×300×40（单位mm），上模座2规格350×300×30（单位mm），上、下模座材料采用45钢，需调质处理，导柱3采用直径25mm、公差带h5、长度300mm的a型导柱，材料采用20cr，需要淬火处理。送料体的选择送料体5既是送料部位同时也是冲切件的一部分，其尺寸及材料选择非常关键，因为如果尺寸偏小，就不方便送料，影响工人的正常生产，影响生产效率。但尺寸偏小对保证工件的形状和尺寸有利。如果尺寸偏大，则送料比较轻松，但会导致剪切时工件变形大。所以在尺寸确定时充分考虑了工件的公差要求。一般情况下，对于高频焊矩形管的生产情况，钢管的尺寸可以控制在±0.3mm的公差范围，但在生产过程中，钢管需要按一定长度切断，切口部分会发生变形，一般是宽度变小，高度变大，变形量最大可接近1.5mm。因此根据模具的工作原理，在切断时，切刀10相对浮动芯棒和送料口向下运动，所以送料口的高度对零件的影响不大，其主要作用是对钢管的一个限制作用。不过为了防止钢管在送料过程中，在平面上左右晃动，送料体5的长度应该选择长一些更好。由于送料体5同时也是冲切件的一部分，其材料选择了模具钢skd11，在外形上，由于钢管表面有杂质，在送料过程中会在送料口里面堆积，产生卡滞，所以将送料体5中间割去一部分，使其贯通，使送料更加顺畅。浮动芯棒与固定芯棒的选择在条件允许时，设置芯棒进行冲切，对控制管壁的塌陷、变形非常有利。固定芯棒7跟随定芯安装座6安装在上模座2上，浮动芯棒18通过贯穿钢管尾部的铁棒固定，使其前端在切断时紧压在固定芯棒7的端面。为了保证送料顺畅，浮动芯棒18的尺寸应该比固定芯棒7的尺寸略大。另外浮动芯棒18的尺寸也应该比钢管的尺寸略小，一般尺寸小0.5mm左右。由于固定芯棒7的上半部分不产生剪切作用，同时考虑到卸料装置的固定，所以在设计时将固定芯棒7的上部再切去1.5mm，其他尺寸保持不变。在固定芯棒7的上部和下部还要分别开两条半圆形槽，半圆形槽的直径与卸料棒12的直径相等，半圆形槽的能够容纳卸料棒12的一半部分，因此卸料棒12的一半能够位于半圆形槽中，极大的方便了卸料棒12的底面对工件的抵顶。另外由于高频钢管存在焊缝，所以在芯棒上要开一条对应的凹槽，避免卡死。上模切刀的选择上模架的切刀10是镶在一个切刀安装架9上，并随切刀安装架9固定在上模座2上。切刀10的高度应大于零件的高度，在切刀10上要留下安装孔尺寸。送料口安装座的选择送料口安装座4用于固定送料体5，并控制送料体5在下模座1上的安装位置，钢管切断后引导零件从下模座1出料口漏出，同时控制了送料口的高度，方便送料。需要注意的是底座的后部要做成向内倾斜的斜面，使零件被切断后能被顺利的推出掉落而不撞到送料口安装座4上。底座焊接在下模座1上，使他们成为一个整体。定芯安装座及定位块的选择在定芯安装座6上可以开一个与固定芯棒7截面形状大小相同的凹槽，将固定芯棒7嵌入其中，采用过盈配合。为了保证每次安装时嵌入距离及牢固，在固定芯棒7上及凹槽内分别打两个对应的螺纹孔，并用内六角螺栓连接。定位块8也用螺栓固定在底座上，并紧靠固定芯棒7的正下方。定位块8的长度与底座上凹槽的深度需要配合好，使固定芯棒7完全插入凹槽后，剩余长度减去定位块8长度正好等于冲裁后零件的径向长度。由于固定芯棒7安装入凹槽，并随定芯安装座6安装在上模座2上后，要与活动切刀10的刀口相互配合，所以定芯安装座6上凹槽高度也需要根据具体需要确定，安装完成后要保证固定芯棒7的中心与送料口的中心在同一高度，切刀安装架9在上模座2的位置应与送料口相对应，定芯安装座6的位置则要与切刀安装架9的位置对应，两者相距的距离应该为固定芯棒7的长度减去凹槽深度和切刀安装架9宽度。卸料装置的选择当钢管被完全切断后，切断后的高频焊矩形管套在固定芯棒7上，然后由固定芯棒7周围四根卸料棒12推出。卸料棒12穿过定芯安装座6的贯穿通口（图中未示出），由两个立板13和一根轴14固定在一起，卸料棒12上需要装配回位弹簧，在卸料完成后使卸料装置回到原位。在轴14的两端还要留下一定长度用以安装固定导向板16，在卸料时保证运动方向准确，减小卸料力。轴14中间一段是控制卸料时机的关键，其上设有轴套15，轴套15需要与下模座1上的一个挡块11配合，来控制卸料棒12向前推出的时间。轴套15必须在钢管被完全冲断后才被允许碰到挡块11，否则卸料棒12过早的推出，钢管与模具会发生碰撞损坏，卸料棒12也会被撞弯。轴套15碰到挡块11后必须继续向下运动一段距离，直到零件完全从固定芯棒7上脱离。把挡块11与轴套15的接触面做成斜面，这样挡块11对轴套15产生的反作用力垂直于斜面，也就是存在一个水平的分力，这有利于卸料棒12推出零件。同时挡块11的外形尺寸应大于轴套15的外形尺寸，以增大它们的碰撞面积，减少磨损。为了卸料方便，卸料装置的整体轴心与固定芯棒7中心等高。通过控制在挡块11上运动的高度来调节卸料装置动作的时间。模柄的选择中、小型模具一般是通过模柄17将上模座2固定在压力机滑块上。这里采用旋入式模柄17，模柄17尺寸根据所选压力机上模柄17孔的尺寸选择。需要特别说明的是，冲压模具的封闭高度系指模具在最低工作位置时，上、下模座外平面间的距离。模具总体封闭高度必须与设备的封闭高度相适应，否则就不能保证正常的安装和工作。冲压模具工作零件的材料及热处理模具材料的选择是整个模具制造过程中非常重要的一个环节。模具选材需要满足三个原则：模具满足耐磨性、强韧性等工需求，模具满足工艺要求，同时模具应满足经济适用性要求。金属材料的热处理一般不会改变材料本身对的形状及整体化学成分，而是改善工件的内在质量。为使金属具有所需要的力学性能，除了选择合适的材料以及正确的成形工艺外，热处理往往是不可缺少的。该切断模主要零部件的材料及热处理工艺如下表所示。零件名称材料热处理及硬度hrc上、下模座45钢调质模柄q235调质导柱20cr渗碳淬火58～62hrc定芯安装座45钢调质浮动、固定芯棒skd11淬硬58～62hrc送料体skd11淬硬58～62hrc切刀skd11淬硬58～62hrc切刀安装架45钢调质送料口安装座45钢调质固定导向板cr12淬火52～56hrc卸料棒、挡块45钢淬火40～45hrc定位块45钢调质冲压模具的装配在装配之前，还需要完成如下工序：清理检查零件，根据装配需求清点和清洗零件；布置工作场地，准备好装配时所需的工、夹、量具及材料和辅助设备，清理好工作台，准备工作完成后即可进行冲压模具的装配。a．先进行下模的安装，将送料体安装到送料口安装座上，并用内六角螺栓进行固定，安装时要注意送料口的方向，左面一端与底座端口保持水平，右面一端稍微突出送料口安装座；b．再进行上模的安装，将切刀安装架安装到上模座上，并把切刀固定在切刀安装架上；c．将固定芯棒安装到定芯安装座的凹槽内，然后再一起安装到上模座上；d．将卸料装置的卸料棒装入定芯安装座，将固定导向板安装在轴上，保证轴在固定导向板内活动顺畅；e．把模柄安装到上模座上，再把整个上模合到下模上，一起安放到压力机工作台面上，再把上模座通过模柄装入压力机滑块中。各连接件上的螺钉必须拧紧，不允许有任何松动现象。确保安装无误后，可以进行试模，观察整个运动过程中是否存在干涉等异常，模具工作正常的情况下，在对试生产的零件进行检测，看是否符合标准。如果存在问题要及时的调整。冲压模具的工作过程a．将工件由人工从送料口送入，套到固定芯棒上，并用力推使其紧靠定位块，同时浮动芯棒由一根细长的穿过工件尾部的铁杆连接着塞入工件中，通过人工推着跟随工件运动；b．然后启动压力机，上模座由压力机带动向下运动，工件在送料体、切刀，固定、浮动芯棒的共同作用下，发生剪切、拉伸，最后断裂；c．切断后的工件套在固定芯棒上，上模座继续再向下运动，当卸料装置的轴套碰到下模座上的挡块时，卸料杆被推着向前运动，卸料杆开始碰到套在固定芯棒上的工件，并将它顶出；d．工件从下模座底部的落料槽和压力机工作台的开口处掉下；e．压力机达到最大行程后开始上行，卸料杆在回位弹簧弹力的作用下回到初始位置，一个工作行程完成。以上仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12