套筒冲孔件的制作方法

相关领域的交叉申请

本申请要求在2019年6月6日提交的、序列号为16/433754的美国专利申请的优先权，所述专利申请的全部内容通过引用并入本文。

本公开总体涉及冲孔件和用于冲孔件的制造方法。更特别地，本发明涉及具有特定构造的冲孔件和使用电火花加工制造这样的套筒冲孔件的方法。

背景技术：

冲孔件是用于在材料(例如，工件)中打孔的工具。通常，冲孔件以在不使用额外热量(如利用热挤压或其他“热加工”操作)的情况下进行冲孔的“冷加工”方式来操作。迫使冲孔件进入工件中或将冲孔件“冲击”到工件中，将材料重新形成冲孔件的形状。

冲孔件被以各种方式制造，但通常通过将冲孔件坯件磨削成所期望的几何构造来形成。然而，磨削需要专门的磨削设备、用以制造冲孔件的延长的时间，以及额外的质量控制程序以确保最终冲孔件产品满足所需的规格。此外，可能无法将冲孔件坯件磨成某些所需的几何构造。

技术实现要素：

本发明宽泛地包括一种使用电火花金属丝加工(wireelectricaldischargemachining，wedm)制造诸如套筒冲孔件的冲孔件的方法。在实施例中，工艺包括以下步骤：(1)形成坯件；(2)利用接合器保持坯件；(3)使用wedm技术将槽制造到坯件的工作部分中；(4)使用wedm技术制造工作部分的侧离隙面；(5)铣削工作部分至最终的形状和尺寸；以及(6)在工作部分的端部上形成锥形尖端。本发明允许基于计算机辅助设计(cad)模型，利用金属丝“燃烧”冲孔件几何结构来制造冲孔件，从而消除了对于专门化设备(诸如磨削设备)的需求，并改进了制造时间、质量、一致性和效率。

本发明还宽泛地包括制造冲孔件的方法，该方法包括形成坯件、利用电火花加工(electricaldischargemachining，edm)机床加工坯件的几何结构、在一部分上铣削坯件的期望的几何结构以获得最终的几何尺寸和构造，以及在该部分的端部上加工锥形尖端以形成冲孔件。

本发明的实施例宽泛地包括如下冲孔件：所述冲孔件具有坯件的期望的几何结构以获得最终的几何尺寸和使冲孔件的一部分具有一定角度的构造。最终的几何尺寸和构造可形成在冲孔件的合模面(landarea)上。

此外，本发明的另一实施例宽泛地包括一种制造冲孔件的方法，该方法包括：形成坯件；利用电火花加工机床加工出坯件的几何结构；铣削坯件的期望的几何结构以获得最终的几何尺寸和使冲孔件的一部分具有一定角度的构造；在该部分的端部上加工出锥形尖端以形成冲孔件。最终的几何结构可形成在冲孔件的合模面上。

附图说明

为了便于理解要保护的主题的目的，在附图中示出了其实施例，通过对这些附图的观察，当结合以下的描述进行考虑时，要保护的主题及其结构、操作和许多优点应容易被理解和领会。

图1是根据本发明的实施例的冲孔件坯件的侧视透视图。

图2是根据本发明的实施例的edm机床制造由接合器(adapter)保持的冲孔件坯件的侧视透视图。

图3是根据本发明的实施例的edm机床将槽制造到冲孔件坯件中的侧视透视图。

图4是根据本发明的实施例的edm机床制造工作部分的离隙面(relief)的侧视透视图。

图5是根据本发明的实施例的铣床将工作部分铣削为最终的六角尺寸的侧视透视图。

图6是根据本发明的实施例的在工作部分的端部加工有锥形尖端的完成的冲孔件的侧视透视图。

图7是概述根据本发明的实施例的制造冲孔件的方法的流程图。

图8是根据本发明的实施例的合模面具有一定角度的完成的冲孔件的侧视透视图。

图9是根据本发明的实施例的合模面具有一定角度的完成的冲孔件的截面图。

图10是概述根据本发明的实施例的制造冲孔件的方法的流程图。

具体实施方式

在理解本公开将被认为本发明的原理的示例并且不意图将本发明的宽泛的方面限制于示出的实施例的情况下，虽然本发明有许多不同形式的实施例，但本发明的优选实施例在附图中示出并且将在此进行详细描述。如在此使用的，术语“本发明”不意图限制要求保护的发明的范围，而是仅出于说明的目的作为用于讨论本发明的示例性实施例的术语。

本发明宽泛地包括冲孔件，例如，套筒冲孔件，以及使用wedm制造冲孔件的方法，该冲孔件的一部分具有一定角度。在实施例中，形成坯件；利用接合器保持坯件；使用wedm在工作部分中加工槽；使用wedm制造工作部分的侧离隙面；将工作部分铣削成最终尺寸；在工作部分的端部上形成锥形尖端；以及使围绕与工作部分的端部基本上相邻的锥形尖端的合模面形成一定角度。以上工艺允许根据cad模型并且更快速地制造冲孔件，因此，消除了对专门化设备的需求，并改进了制造时间、效率、质量和一致性。

参照图1，在实施例中，坯件100包括第一端100a和相对的第二端100b。坯件100可包括用作坯件100的结构主干的基部105以及用于在完成和使用时执行冲孔操作的工作部分110。坯件100可以是任意材料，但在实施例中，坯件100由cpm(crucibleparticlemetallurgy)t15钢制成。如以下参照图7所讨论的，制造工艺包括形成坯件(诸如图1中所示的坯件100)。

参照图2，示出了根据本发明的实施例的保持坯件100的接合器115的侧视透视图以及制造由接合器115保持的坯件100的edm机床120。如所示出的，edm机床120可包括执行edm机床120的加工/制造操作的金属丝125。金属丝125具有大约0.010”(英寸)的直径，但本发明不限于此。

参照图3，示出了根据实施例的edm机床120将槽130制造到坯件100中的侧视透视图。如所示出的，金属丝125可相对于坯件100的轴线以一定角度定位。例如但不受限于，金属丝125可在1.25度至2.00度之间成角度，以避免在加工操作期间切割基部105。通过使金属丝125成角度，冲孔件在完成时可在冷成形工艺中易于从套筒中拉出。

参照图4，示出了根据实施例的edm机床120制造工作部分110的离隙面(relief)的侧视透视图。例如，edm机床120可使用wedm技术制造导致六角部分140的过渡部分135。六角部分140可从过渡部分135的端部延伸到六角端部145。如图5所示，可通过铣床150将工作部分110，特别是在一些实施例中，将六角部分140铣削成工作部分110/六角部分140的最终六角尺寸。如图6所示，然后，可以将锥形尖端155加工到坯件100的六角端部145中，以完成该工艺的加工部分。

图7示出了根据本发明的实施例的制造冲孔件的方法700。如所示出的，方法700开始并进行至步骤705，在步骤705，如图1所示，形成坯件。然后，方法700进行至步骤710，在步骤710，通过接合器115保持坯件100，如图2所示。随后是步骤715，在步骤715，可在坯件100中的工作部分110上形成槽130，如图3所示。然后，方法700进行至步骤720，在步骤720，加工工作部分110的侧离隙面(siderelief)。在该步骤中，可使用edm技术将过渡部分135和六角部分140加工到坯件中，如图4所示。然后，方法可进行至步骤725，在步骤725，将六角部分140铣削至其如图5所示的最终尺寸，然后至步骤730，在步骤730，将锥形尖端155加工到六角端部145中。

然后，方法700可进行至步骤735，在步骤735，使冲孔件应力消除。例如，冲孔件可在1025of应力消除持续2小时。然后，方法700可进行至步骤740，在步骤740，表面涂覆冲孔件。例如，可利用氮化铝铬或氮化钛涂覆冲孔件。

虽然图7以及其他地方中的以上步骤在说明书中以特定的时间顺序叙述，但是除非在权利要求中明确说明，否则不一定需要这样的顺序来实现本发明。此外，可从方法700中省略某些步骤，并且除非在所附权利要求中明确地叙述，否则这些步骤是可选的。

参照图8，示出了根据本发明的实施例的合模面具有一定角度的完成的冲孔件的侧视透视图。如上所述，坯件100包括第一端100a、相对的第二端100b、用作坯件100的结构主干的基部105以及将要在完成并使用时执行冲孔操作的工作部分110。edm机床可用于使用wedm技术在坯件100中制造槽130、工作部分110的离隙面(诸如，导致六角部分140的过渡部分135)。六角部分140可从过渡部分135的端部延伸到六角端部145，然后，可将锥形尖端155加工到坯件100的六角端部145中。

此外，六角部分145可具有合模/成型面160。合模面160是在六角部分140与锥形尖端155之间围绕工作部分110加工出的。合模面160可具有相对于冲孔件的六角部分140向内的锥度角(taperedangle)。如图9所示，合模面160的锥度角绕六角部分145可以为约0.5°至约3°。更具体地，合模面160的锥度角可以为约1.2°至约2.2°。edm机床可用于制造具有锥度角的合模面160。通过使合模面160成角度，冲孔件在完成时可在冷成形工艺中更易于从工件中拉出。

图10示出了根据实施例的制造冲孔件的方法1000。如所示出的，方法1000开始并进行至步骤1005，在步骤1005，形成坯件，如图1所示。然后，方法1000进行至步骤1010，在步骤1010，通过接合器115保持坯件100，如图2所示。随后是步骤1015，在步骤1015，可在坯件100中的工作部分110上形成槽130，如图3所示。然后，方法1000进行至步骤1020，在步骤1020，加工出工作部分110的侧离隙面。在该步骤中，可使用edm技术将过渡部分135和六角部分140加工到坯件中，如图4所示。然后，方法1000可进行至步骤1025，在步骤1025，将六角部分140铣削至其如图5所示的最终尺寸，然后至步骤1030，在步骤1030，将锥形尖端155加工到六角端部145中。随后是步骤1035，在步骤1035，在六角部分140与锥形尖端155之间围绕坯件100加工出具有向内的锥度角的合模面。合模面160的锥度角绕六角部分145可以为约0.5°至约3°。更具体地，合模面160的锥度角可以为约1.2°至约2.2°。

然后，方法1000可进行至步骤1040，在步骤1040，使冲孔件应力消除。例如，冲孔件可在1025of应力消除持续2小时。然后，方法1000可进行至步骤1045，在步骤1045，表面涂覆冲孔件。例如，可利用氮化铝铬或氮化钛涂覆冲孔件。

再次，虽然图10中的以上步骤和说明书的其他地方中的步骤以特定的时间顺序叙述，但是除非在所附权利要求中明确说明，否则不一定需要这样的顺序来实现本发明。此外，可从方法1000中省略某些步骤，并且除非在所附权利要求中明确地叙述，否则这些步骤是可选的。

如在此使用的，术语“联接”和其功能性等同物不意图必然地限制为两个或更多个部件的直接机械联接。相反地，术语“联接”和其功能性等同物意图指两个或更多个对象、特征、工件和/或环境物质之间的任意直接或间接的机械连接、电连接或化学连接。在一些示例中，“联接”还意味着一个物体与另一个物体成一体。

在前面的描述和附图中阐述的内容仅以说明的方式提供，而不作为限制。尽管已经示出并描述了具体实施例，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离发明人的贡献的更宽泛方面的情况下，可以进行改变和修改。当基于现有技术以它们适当的视角观察时，所寻求的保护的实际范围意在权利要求中进行限定。