一种手动冲裁设备及方法

1.本发明涉及一种冲压加工设备技术领域，特别涉及一种手动冲裁设备及方法。


背景技术：

2.机械中的手动冲床是对材料施以压力，使其塑性变形而得到所需要的形状与精度的设备。通过更换不同的模具，手动冲床能对板材完成落料、冲孔、成型、拉升、修整、精冲、整形、铆接及挤压件等操作。在冲裁过程中，塑性变形和裂纹扩展是产生毛刺的主要原因：冲裁时，随着凸模对板料施加压力的不断增大，凹模、凸模刃口侧面区域的金属材料先后产生了极其微小的断裂裂纹，随后裂纹不断扩展，最终产生汇合，使得金属板料产生断裂分离；但由于裂纹生成的起点不在模具刃尖处，而是在在稍离开刃尖的刃口侧面，当裂纹贯通时，落料件表面边缘上会残留有高低不等、厚薄各异的多余金属，形成毛刺。
3.目前工业生产中为了解决毛刺问题主要采用冲裁后去毛刺的方法。但该方法需要再次进行加工，一方面降低了生产效率，另一方面也会增加生产成本。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提出一种手动冲裁设备及方法，该手动冲裁设备包括手动冲床、模具以及预压装置，预压装置包括基座、预压模以及预压手柄，工作时先通过预压手柄将预压模压入板料，再使用手动冲床完成落料过程。通过预压模的作用，改变了裂纹的生成起点，从而降低了毛刺产生的可能性，提高了落料件的断面质量，免除了后续去毛刺工序，有利于提高生产效率，降低生产成本。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种手动冲裁设备，包括手动冲床和模具，所述模具安装在手动冲床的底板上，还包括预压装置，所述预压装置包括基座、预压模以及预压手柄；所述基座安装在模具上；所述预压模安装在基座上，预压模设有冲头通道，冲头通道与手动冲床的冲头同轴，所述冲头能够穿过冲头通道；所述预压手柄与基座连接，用于使预压模向下运动，预压模末端对工件预切，所述冲头再穿过冲头通道对工件冲裁。
7.上述方案中，所述预压模的上端外圆周设有凸缘，末端设有刃口，所述凸缘和刃口之间为基部；所述刃口包括内刃面和外刃面，内刃面为冲头通道内壁，所述刃口末端为沿外刃面向内倾斜往下逐渐变薄的尖端。
8.上述方案中，所述预压装置还包括夹持件；所述夹持件具有第四通孔以及容纳所述预压模的t形槽；所述预压模的凸缘和基部安装在t形槽内；第四通孔与预压模的冲头通道相通且同轴；所述夹持件的两侧与基座滑动连接；所述底板上设置有第一支架，所述预压手柄转动安装在第一支架上、且预压手柄的末端与夹持件两侧连接。
9.进一步的，所述夹持件两侧具有凸起，两侧的基座上分别设有立柱，所述立柱具有滑槽，所述凸起能够在所述立柱的滑槽内上下移动。
10.进一步的，所述预压手柄包括握手、压杆以及连接杆，握手与压杆的一端连接，压
杆的另一端通过连接杆与夹持件连接；所述第一支架与压杆转动连接。
11.上述方案中，所述模具上两侧的基座上端通过平板连接呈ω形，所述平板顶部设有与第三通孔，所述预压模的凸缘位于第三通孔上方，所述预压模基部穿过第三通孔；所述平板顶部位于第三通孔的两侧分别设有第二支架；所述预压手柄为两个l形的杆，所述预压手柄分别与第二支架转动连接、且预压手柄的一端位于预压模的上方，能够将预压模下压。
12.上述方案中，所述预压手柄为设有环形结构的杆；所述模具上一侧的基座设有挡块，另一侧的基座设有第三支架；
13.所述预压手柄靠近环形结构的一端与所述第三支架转动连接，所述环形结构设有通孔，预压模的下端穿过通孔、且上端凸缘与环形结构连接，预压手柄的另一端位于挡块的上方。
14.上述方案中，所述外刃面和内刃面存在夹角α，所述夹角α取值为30
°
～60
°
。
15.一种根据所述手动冲裁设备的方法，包括以下步骤：
16.步骤s1.将待加工板料放置于所述模具上；
17.步骤s2.通过所述预压装置的预压手柄对预压模施加压力，预压模向下运动并压入板料表面；
18.步骤s3.启动所述手动冲床，使手动冲床的冲头穿过预压模内的冲头通道压迫板料完成落料操作。
19.上述方案中，所述预压模向下运动并压入板料表面深度为板料厚度的1/4～1/2。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在模具上方设置预压装置，预压模末端对工件预切，所述冲头再穿过冲头通道对工件完成落料冲裁。本发明改变了裂纹的生成起点，避免落料工件产生毛刺，提高了落料件的断面质量，免除了后续去毛刺工序，提高生产效率。
附图说明
21.图1为本发明实施方式一的立体结构示意图；
22.图2为本发明实施方式一的预压装置及模具分解示意图；
23.图3为本发明实施方式一的预压装置局部放大图；
24.图4为本发明实施方式一的预压模剖面图；
25.图5为本发明实施方式一工作过程中裂纹扩展示意图，其中(a)为本发明方法裂纹扩展示意图，(b)为传统技术裂纹扩展示意图；
26.图6为本发明实施方式二的立体结构示意图；
27.图7为本发明实施方式二的预压装置分解示意图；
28.图8为本发明实施方式三的立体结构示意图；
29.图9为本发明实施方式三的预压装置分解示意图。
30.图中，1.手动冲床；2.模具；21.平台；22.第一通孔；3.预压装置；31.基座；311.第二通孔；312.立柱；313.滑槽；314、第三通孔；315、第二支架；316、挡块；317、第三支架；32.预压模；321.凸缘；322、基部；323、刃口；3231、内刃面；3232、外刃面；324、冲头通道；33.预压手柄；331、握手；332、压杆；333、连接杆；334、第二螺栓孔；335、环形结构；34.夹持件；341.第一螺栓孔；342.t形槽；343.凸起；344.第三螺栓孔；345.第四通孔；41.第一螺栓；42、
第二螺栓；43、第三螺栓；11、手柄；12、滑杆；13、压缩弹簧；14、冲头；15.底板；16.第一支架。
具体实施方式
31.为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
32.实施例1
33.如图1至图4所示，本发明的实施例提出了一种手动冲裁设备，包括手动冲床1、模具2和预压装置3；所述模具2安装在手动冲床1的底板15上，所述预压装置3包括基座31、预压模32以及预压手柄33；所述基座31安装在模具2上；所述预压模32安装在基座31上，预压模32设有冲头通道324，冲头通道324与手动冲床1的冲头14同轴，所述冲头14能够穿过冲头通道324；所述预压手柄33与基座31连接，用于使预压模32向下运动。
34.结合图1和图2，所述模具2可拆卸的安装在手动冲床1的底板15上，模具2两侧对称的设置有平台21，基座31为两个相同的并且与平台21相适配的平板，第一螺栓41穿过基座31上的第二通孔311以及平台21上与之对应设置的第一通孔22将模具2、基座31固定在底板15上。所述模具2与底板15、基座31与平台21之间也可以采用其他方式连接，比如燕尾槽。所述基座31上还固定有立柱312，所述立柱312之间形成有滑槽313。
35.结合图2和图3，所述夹持件34中间部位具有t形槽342，所述t形槽342可以容纳预压模32，并通过紧定螺钉穿过夹持件34顶部的第一螺栓孔341与预压模32的凸缘321相接触将预压模32安装在t形槽342内。夹持件34两侧还具有凸起343，凸起343上具有第三螺栓孔344，所述凸起343能够容纳在滑槽313内，并可以在滑槽313内上下移动。所述夹持件34顶面还具有供冲头14通过的第四通孔345。所述预压手柄33包括握手331、压杆332以及连接杆333，所述握手331两侧连接有l形的压杆332，压杆332中部靠前的位置与底板15上对称设置的支架16转动连接，压杆332前端连接有连接杆333。第二螺栓42穿过连接杆333上的第二螺栓孔334与第三螺栓孔344配合，并将预压手柄33与夹持件34连接在一起。可以理解的是，所述转动连接可以是销轴连接、螺栓连接或者是本领域技术人员能想到的其他方式。
36.结合附图4，在本实施例中，优选的，所述预压模32具有：横截面形状为环形的圆筒状的凸缘321、基部322以及刃口323。所述刃口323包括内刃面3231和外刃面3232，并以外刃面3232向内刃面3231靠近的方式倾斜，从刃口323末端沿外刃面3232向上逐渐变厚。具体的，在本实施例中，刃口323末端为尖点，截面形状呈一边竖直的v形，这样可以方便预压模32压入工件板料中。所述刃口323的外刃面3232和内刃面3232夹角α优选为30～60
°
。这是因为在夹角α小于30
°
的情况下，虽然切入板料3时的阻力变小，但容易发生刃口323的崩刃，减损预压模32使用寿命。另外，在夹角α超过60
°
的情况下，当预压模32切入板料时的冲裁力变大，在这样的情况下，板料的塑性变形量变大，容易对加工部位以外的板料表面造成损伤，不利于后续的加工，同时也会减损模具的使用寿命。此外，从兼顾刃口323的强度和低冲裁力的观点出发，夹角α更优选角度为45
°
。
37.可以理解的是，所述刃口323末端还可以为做圆弧处理，能够兼顾刃口的强度和低冲裁力。
38.一种根据所述手动冲裁设备的方法，包括以下步骤：
39.步骤s1.将代加工板料放置于所述模具2上；
40.步骤s2.通过所述预压装置3的预压手柄33对预压模32施加压力，预压模32向下运动并切入板料表面；
41.步骤s3.启动所述手动冲床1，使手动冲床1的冲头14穿过预压模32内的冲头通道324压迫板料完成落料操作。
42.优选的，所述预压模32向下运动并压入板料表面深度为板料厚度的1/4～1/2。
43.具体工作时，抓住所述握手331将预压手柄33向前方抬起，此时压杆332带动连接杆333向下运动，连接杆333通过第二螺栓42带动夹持件34也随之运动并最终使预压模32向下运动，当预压模32压入板料时，刃尖与板料接触的部位会产生应力集中。随后向下拉动手柄11，手柄11带动滑杆12压缩弹簧13向下运动，使冲头14逐渐靠近板料。最终，冲头14与板料接触并开始对板料施加压力。随着压力的不断增大，应力集中的部位会率先产生微裂纹，随后裂纹不断扩展，并最终与模具2凹模处的裂纹汇合，使得金属工件板料产生断裂分离。如图5(a)所示，由于裂纹的生成起点从稍离开冲头刃尖的刃口侧面变成预压模32的刃尖附近，裂纹的汇合路径被改变，落料件表面不再有因裂纹汇合产生的金属残留，不会有毛刺出现，因此落料件断面质量较高，不需要进一步去除毛刺，节约了生产成本，增大了生产效率。此外，所述预压模32在工作时套装在冲头14外，与冲头14同轴，这样可以保证板料的加工精度，避免移动板料产生的加工误差。图5(b)为传统技术，冲裁时，随着冲头14对板料施加压力的不断增大，凹模、凸模刃口侧面区域的金属材料先后产生了极其微小的断裂裂纹，随后裂纹不断扩展，最终产生汇合，使得金属板料产生断裂分离；但由于裂纹生成的起点不在模具刃尖处，而是在在稍离开刃尖的刃口侧面，当裂纹贯通时，落料件表面边缘上会残留有高低不等、厚薄各异的多余金属，形成毛刺。与传统技术相比本发明在模具上方设置预压装置，预压模末端对板料预切，所述冲头再穿过冲头通道对板料完成落料冲裁。本发明改变了裂纹的生成起点，避免落料工件产生毛刺，提高了落料件的断面质量，免除了后续去毛刺工序，提高生产效率。
44.实施例2
45.如图6至图7所示的本发明的第二种实施方式，与上述实施例1的区别在于：在本实施例2中，所述模具2上两侧的基座31上端通过平板连接呈ω形，所述预压模32的凸缘321位于第三通孔314上方，所述预压模基部322穿过第三通孔314；所述平板顶部位于第三通孔314的两侧分别设有第二支架315；所述预压手柄33为两个l形的杆，所述预压手柄33分别与第二支架315转动连接、且预压手柄33的一端位于预压模32的上方，能够将预压模32下压。
46.工作时，握住预压手柄33远离预压模32的一端向上提起预压手柄33，预压手柄33的另一端随之压迫预压模32向下运动，并最终压入板料中。随后向下拉动手柄11，手柄11带动滑杆12压缩弹簧13向下运动，使冲头14逐渐靠近板料并最终完成落料操作。
47.实施例3
48.如图8至图9所示的本发明的第三种实施方式，与上述实施例1的区别在于：在本实施例中，所述预压手柄33为设有环形结构335的杆；所述模具2上一侧的基座31设有挡块316，另一侧的基座31设有第三支架317；
49.所述预压手柄33靠近环形结构335的一端通过螺栓与所述第三支架317转动连接，所述环形结构335中间设有通孔、周向分布有若干螺栓孔，预压模32的下端穿过通孔、且上端凸缘321与环形结构335螺栓孔通过第三螺栓43连接，将预压模32固定在预压手柄33上，
预压手柄33的另一端位于挡块316的上方。
50.工作时，握住预压手柄33远离环形结构335的一端向下按压，预压模32随之压入工件板料，直至预压手柄33的运动被挡块316限制，此时预压模32与冲头14同轴。随后向下拉动手柄11，手柄11带动滑杆12压缩弹簧13向下运动，使冲头14逐渐靠近板料并最终完成落料操作。
51.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
52.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。