CN102896191B - 小圆角整形装置及其整形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小圆角整形装置，包括通过预压力的部件的支撑而悬浮在工作台上压边圈，位于压边圈上部的凹模和限制器；压边圈和凹模心部有通孔；所述压边圈上端面设置有安放冲压工件的凹槽环；所述凸模套接于压边圈的通孔内；所述限制器套接在凹模的通孔内，并通过螺拴联于上模板，凹模上端面与上模板、压机滑块固联，凹模底面与其通孔结合处设置有向下凸起的阻力环；凹模、限制器与凸模、压边圈之间的结合面形成整形型腔。采用本发明装置和本发明方法，通过凹模阻力环的作用，使整形变形时流动效果好。

Description

小圆角整形装置及其整形方法

技术领域

本发明属于机械制造的冲压加工领域，尤其涉及一种板材冲压加工的金属产品的小圆角整形装置。

本发明还涉及一种上述产品的小圆角整形方法。

背景技术

冲压加工是机械制造工艺中常见的加工方法。如图1、图2所示的工件的加工即采用冲压加工工艺制造。其生产工序涉及到落料、冲孔、翻边、拉深等。在冲压加工的翻边（翻折）工序中，一般圆孔翻边时凸台竖边与凸缘（凸台）上下端平面所形成的下（上）外圆角半径大于下（上）内圆角半径加上冲压件的厚度t。在一些配合精度要求较高的工件生产中，需要圆角半径越小越好，下（上）内圆角通过模具可以控制到需要的小圆角半径，但由于冲压件板材厚度的限制，翻边后的下（上）外圆角半径仍然达不到要求。为了满足上述小圆角半径的要求，通常可以通过提高材料的延伸性、设计具有较小圆角的模具或通过采用锻造和挤压等后续的整形工艺来实现，但这两种工艺对于要求使用板材冲压成形的零件来获得小圆角都是不适合的。第一种方法材料由于延展性较高，抗拉强度下降，刚度又达不到工艺要求，影响工件的使用寿命。第二种方法，通过模具对圆角处挤压拉伸进行整形，但工件在拉伸变形的过程中，极易产生凸缘底面直径尺寸的变化，又会产生新的质量问题。对于冲压产品，如何在保证产品质量的情况下，通过有效的方式减小其弯折面的圆角半径，是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种小圆角成形装置，以及整形方法。

本发明采用的小圆角整形装置如下：

包括放置在工作台上的凸模、压边圈，位于压边圈上部的凹模和限制器；压边圈和凹模心部有通孔；所述压边圈上端面设置有安放待整形的冲压产品的凹槽环，以确保产品在整形过程中保持恒压；所述凸模套接于压边圈的通孔内；所述限制器套接在凹模的通孔内，凹模上端面与压机滑块固联，凹模底面与其通孔结合处设置有向下凸起的阻力环；凹模、限制器与凸模、压边圈之间的结合面形成整形型腔。

工作台下部设置有可伸缩的提供预压力的部件，支撑杆其一端与预压力部件固联，另一端穿过工作台与压边圈固联。预压力部件施加的向上的压力将压边圈顶离工作台。

采用本发明装置进行整形的产品包括底面和向上弯折翻边的凸台，凸台心部有通孔，底面和凸台之间的弯折翻边处形成下内圆角和下外圆角。其整形方法如下：

1、将产品底面放置在压边圈的凹槽环内，压边圈内的凸模上端面伸入产品的通孔内；凸台的上端面与限制器底面相接；

2、压机滑块下压，带动凹模下移，凹模底面的阻力环首先与产品的下内圆角接触；

3、压机滑块继续下行，凹模阻力环压入产品的下内圆角，凹模底面接触压边圈上端面；凸模外壁对产品凸台的内壁面产生向下的压力，凸台内壁面金属材料向下滑移；由于阻力环也在产品的下内圆角处施加压力，阻止向下滑移的材料向底面外延方向流动，只能往没有压力阻力的成型型腔内堆积。

4、压机滑块继续下行，通过凹模传递的向下压力大于作用在压边圈上的向上的预压力，凹模将压边圈、产品下压，型腔容积减小，至压机压到限位器上端面，压边圈下表面与工作台接触。工件变形区的材料在此过程受到凹凸模及限位装置的挤压，此时，由于凹模阻力环及限位装置限制，工件材料只能流向无阻力的下外圆角处的空间，从而形成下外圆角处的小圆角半径。

上述整形装置所采用的待整形产品也可以为一个有底面并带端盖的凸台，凸台与底面和端盖分别通过弯折翻边形成，凸台内设有向下开口的空腔，底面与凸台弯折处形成下内圆角和下外圆角，端盖与凸台弯折处形成上内圆角和上外圆角；产品底面放置在压边圈的凹槽环内，压边圈内的凸模上端面伸入产品的空腔内，凸模的上部的形状与产品空腔内壁的形状相适配；产品端盖与限制器下端面相接。整形原理同上，只是整形时，凸模外壁、凹模通孔内壁面分别对产品凸台的内、外壁面产生向下的压力，凸台内、外壁面金属材料向下滑移，阻力环的阻力使下滑的材料分别往成型型腔内的无阻力的上下外圆角处堆积，从而形成上、下外圆角处的小圆角半径。

在适用本发明的工作原理的情况下，更进一步的优化，凹模通过固联的上模板与压机的滑块固联，上模板心部与凹模内的限制器内开有相对的通孔。模板可以采用硬度较高的金属块制成，可以使凹模在整形过程中受力更加均匀，并且减少凹模的变形。通孔内可设置螺拴将限制器挂接于上模板上，对限制器做一定的松散约束。既不影响上模板在整形时下压对限制器施加压力，又可以在整形结束后上模板随压机上提时，限制器随之上提脱离产品。

更进一步的优化，压边圈和工作台之间从上往下还依次设置有调整垫环和与工作台固联的固定板；凸模下部紧固于固定板内，凸模上部套接于压边圈和调整垫环内；一端固联在压边圈上的支撑杆，其另一端依次穿过调整垫环、固定板、工作台，与预压力部件固联。由于整形过程，对凹模、凸模、限制器的配合尺寸要求较高，通过改变调整垫环的高度大小，可以满足整形尺寸要求。凸模与压边圈和调整垫环内壁的配合均为松动的间隙配合，通过与固定板的过盈紧配合，可以将凸模位置固定，提高整形产品的整形精度。

更进一步的优化，所述固定板与工作台之间从上往下还依次设置有垫板和下模板；固定板与垫板固联，凸模的底面与垫板上端面相接；一端固联在压边圈上的支撑杆，其另一端依次穿过调整垫环、固定板、垫板、下模板、工作台，与预压力部件固联。在整个装置中，凸模的尺寸较小，凸模底面对应的部位压强较大，增加一块经过淬火的金属垫板，可以提高模具的使用寿命，避免凸模直接放在工作台面上对工作台局部位置的破坏。下模板硬度较垫板低，避免垫板对工作台面的过度磨损，此外下模板便于加工和安装、连接预压力部件。

上述预压力部件可以是可压缩变形的弹性体，如弹簧、橡胶等，也可以是可伸缩的油缸、气缸等部件。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明实施例的待整形产品结构示意图。

图2是本发明另一实施例的待整形产品结构示意图。

图3是本发明实施例的压边圈主视图。

图4是图3的俯视图。

图5是本发明实施例的凹模主视图。

图6是图5的仰视图。

图7是图11A部整形过程中的放大示意图。

图8是图7后续整形变化过程中的放大示意图。

图9是图8后续整形变化过程中的放大示意图。

图10是本发明装置装料状态实施例的结构示意图。

图11是本发明装置整形状态实施例的结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示的产品，系采用一定厚度t的板材落料、冲孔、翻边等工序成形获得，其具有底面4-1，和向上弯折翻边的凸台4-2，凸台端面4-3，以及心部冲出的通孔4-4和通孔的内壁面4-8。在翻边工序，底面与凸台形成下内、外圆角，下内圆角半径为r2，下外圆角半径为r1。其中下内圆角半径r2系由冲压翻边时凹模的圆角直径决定，下外圆角半径由冲压翻边时的凹模的圆角直径和板材的厚度决定。为了获得较好的小圆角半径如0.5mm，可以在保证产品翻边质量的情况下，减小凹模圆角半径，从而获得较小的下内圆角，但为了保证一定的抗冲压强度，材料厚度无法减小，因此下外圆角半径r1通过冲压加工，无法获得小圆角半径。

如图2所示的产品。其具有底面4-1，凸台4-2，端盖4-5，其加工工艺和原理基本同上。凸台与底面、端盖分别通过弯折翻边形成，凸台内设有向下开口的空腔4-6，并形成凸台的内外壁面（4-8,4-7）。通过翻边工序，底面与凸台弯折处形成半径为r2和r1的下内、外圆角，端盖与凸台弯折处形成半径为r3和r4的上内、外圆角。同上原理，上、下内圆角半径（r3，r2）系由冲压翻边时的凸模与凹模的圆角直径决定，上下外圆角半径（r4，r1）由冲压翻边时的凹模的圆角直径和板材的厚度决定。通过减小冲压时凸、凹模圆角半径，可以获得较小的上、下内圆角半径，但由于板材厚度的限制，上、下外圆角通过冲压加工，无法获得理想的小圆角半径。

将图2所示的产品采用本发明进行整形的步骤如下所述：

1、整形装置准备：

如图10，工作台面8从下往上依次放置有下模板12、垫板13、固定板14、调整垫环6。固定板通过销子与垫板固定定位。调整垫环高度大小根据需要调整、匹配。

工作台下部设置有可伸缩的提供预压力的部件，本实施例采用的预压力部件为两块压板9和夹持在压板之间的弹性橡胶11组成，穿过预压力部件的螺杆10将其固连在下模板上。

设置在调整垫环上部的压边圈5如图3、4所示，其心部有通孔5-2，上端面5-1设置有安放产品的凹槽环5-3，压边圈上固连的支撑杆15，另一端依次穿过调整垫环、固定板、垫板、下模板、工作台，与预压力部件上压板固连。上紧螺杆上的螺帽，弹性橡胶变形产生向上的预压力，将压边圈悬浮在调整垫环上方。

套接于压边圈和调整垫环内的凸模7下部紧固于固定板内，其底面与垫板上端面相接；凸模上部的形状与产品空腔内壁的形状相适配。

位于压边圈上方的凹模3上部通过上模板1与压机滑块固连，凹模结构如图5、6所示。凹模底面3-3与心部的通孔3-2结合处设置有向下凸起的阻力环3-1，阻力环尺寸可以根据需要设计，本实施例中板材厚度为2.5mm，阻力环凸起高度为0.5-0.6mm，宽度为1-1.5mm；限制器2套接在凹模的通孔内，并通过螺栓联于上模板的通孔处。

2、将图2所示的产品底面放置在压边圈的凹槽环内，压边圈内的凸模上端面伸入产品的空腔内；产品端盖与限制器下端面相接。

3、整形：本发明装置整形状态如图11所示。各部件说明同图10。

3-1：如图7，凹模3、限制器2与凸模6、压边圈5之间的结合面形成整形型腔；压机滑块下行带动凹模3下移，凹模底面的阻力环5-3首先与产品4的下内圆角接触；

（d）如图8，压机滑块继续下行，凹模阻力环压入产品的下内圆角，凹模底面接触压边圈上端面；

此时，凸模外壁、凹模通孔内壁面分别对产品凸台的内、外壁面产生向下的压力，凸台内、外壁面金属材料向下滑移；由于阻力环也在产品的下内圆角处施加压力，阻止向下滑移的材料向底面外延方向流动，只能往成型型腔内的堆积。

（e）压机滑块继续下行，型腔容积减小，直至限位器上端面与上模板接触，压边圈下平面与调整垫上平面接触，压机不再下压。此时，凹模紧压住产品凸台的两侧和底面，凸模上端面紧压在产品端盖的下部，限制器下端面紧压在端盖的上端面。产品受到凹凸模及限位器的挤压，工件材料只能流向无阻力的上、下外圆角处的空间，从而形成上、下外圆角处的小圆角半径。

采用本发明装置和整形方法，可以获得小圆角半径的外圆角，根据需要，采用同样的原理，可重复上述步骤，将圆角进一步收小。满足用户的需求。

尽管已经根据优选实施例对本发明进行了示例和描述，但应认识到，本发明并不局限于前述的具体实施方式。在不背离权利要求书中所阐述的本发明的情况下，可对此作出变更和改变，本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种小圆角整形装置，其特征在于：

包括放置在工作台上的凸模、压边圈，位于压边圈上部的凹模和限制器；压边圈和凹模心部有通孔；所述压边圈上端面设置有安放冲压工件的凹槽环，所述凸模套接于压边圈的通孔内；所述限制器套接在凹模的通孔内，凹模上端面与压机滑块固联，凹模底面与其通孔结合处设置有向下凸起的阻力环；凹模、限制器与凸模、压边圈之间的结合面形成整形型腔；

工作台下部还设置有可伸缩的提供预压力的部件，一端固连在压边圈上的支撑杆，其另一端穿过工作台与预压力部件固连。

2.根据权利要求1所述的小圆角整形装置，其特征在于：

所述整形型腔内设置有待整形产品，所述产品包括底面和向上弯折翻边的凸台，凸台心部有通孔，底面和凸台之间的弯折翻边处形成下内圆角和下外圆角；产品底面放置在压边圈的凹槽环内，压边圈内的凸模上端面伸入产品的通孔内；凸台的上端面与限制器底面相接。

3.根据权利要求2所述的小圆角整形装置，其特征在于：所述

待整形产品包括底面和带端盖的凸台，凸台与底面和端盖分别通过弯折翻边形成，凸台内设有向下开口的空腔，底面与凸台弯折处形成下内圆角和下外圆角，端盖与凸台弯折处形成上内圆角和上外圆角；产品底面放置在压边圈的凹槽环内；压边圈内的凸模上端面伸入产品的空腔内并与空腔内壁形状相适配；产品端盖与限制器下端面相接。

4.根据权利要求1所述的小圆角整形装置，其特征在于：所述凹模通过上模板与压机的滑块固联，所述上模板心部与凹模内的限制器内开有相对的通孔。

5.根据权利要求1至4任一权利所述的小圆角整形装置，其特征在于：所述压边圈和工作台之间从上往下还依次设置有调整垫环以及与工作台固联的固定板；凸模下部紧固于固定板内，凸模上部套接于压边圈和调整垫环内；一端固联在压边圈上的支撑杆，其另一端依次穿过调整垫环、固定板、工作台，与预压力部件固联。

6.根据权利要求5所述的小圆角整形装置，其特征在于：所述固定板与工作台之间从上往下还依次设置有垫板和下模板；固定板与垫板固联，凸模的底面与垫板上端面相接；一端固联在压边圈上的支撑杆，其另一端依次穿过调整垫环、固定板、垫板、下模板、工作台，与预压力部件固联。

7.根据权利要求1至4任一权利所述的小圆角整形装置，其特征在于：所述预压力部件包括可压缩变形的弹性体，或可伸缩的油缸、气缸。

8.一种小圆角整形方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)整形装置准备：

将压边圈放置在工作台上，压边圈上端面设置有安放冲压产品的凹槽环，凸模套接于压边圈的通孔内；位于压边圈上部的凹模上部与上模板、压机滑块固联，限制器套接在凹模的通孔内；凹模底面与凹模通孔结合处设置有向下凸起的阻力环；凹模、限制器与凸模、压边圈之间的结合面形成整形型腔；

与压边圈固连的支撑杆，其另一端穿过工作台与工作台下部的可伸缩的提供预压力的部件固联；预压力部件通过支撑杆将压边圈向上顶起离开工作台；

(b)放置待整形产品：

所述产品包括底面和带端盖的凸台，凸台与底面和端盖分别通过弯折翻边形成，凸台内设有向下开口的空腔，底面与凸台弯折处形成下内圆角和下外圆角，端盖与凸台弯折处形成上内圆角和上外圆角；

将产品底面放置在压边圈的凹槽环内，与产品空腔壁面形状相适配的凸模上端面伸入产品的空腔内；产品端盖与限制器下端面相接；

(c)压机滑块下行带动凹模下移，凹模底面的阻力环首先与产品的下内圆角接触；

(d)压机滑块继续下行，凹模阻力环压入产品的下内圆角，凹模底面接触压边圈上端面；凸台内、外壁面受凸模外壁和凹模内腔壁的挤压，以及凹模阻力环的限制，凸台内、外壁面材料往整形型腔内滑移、堆积；

(e)压机滑块继续下行，施加在凹模上的下压力大于施加在压边圈上的预压力，凹模压住压边圈和产品下移，至压机到达限位位置，型腔容积减小，产品材料受到凹凸模及限制器的挤压，以及凹模阻力环的限制，凸台内、外壁面材料流向无阻力的上、下外圆角处的型腔，从而形成上、下外圆角处的小圆角半径。

9.如权利要求8所述的一种小圆角整形方法，其特征在于，所述步骤(b)(c)(d)(e)如下：

(b)放置待整形产品：

所述产品包括底面和向上弯折翻边的凸台，凸台心部有通孔，底面和凸台之间的弯折翻边处形成下内圆角和下外圆角；

将产品底面放置在压边圈的凹槽环内，压边圈内的凸模上端面伸入产品的通孔内；凸台的上端面与限制器底面相接；

(c)压机滑块下行带动凹模下移，凹模底面的阻力环首先与产品的下内圆角接触；

(d)压机滑块继续下行，凹模阻力环压入产品的下内圆角，凹模底面接触压边圈上端面；

凸模外壁对产品凸台的内壁面产生压力，凸台内壁面金属材料向下滑移时受到凹模阻力环的限制，往整形型腔内的堆积；

(e)压机滑块继续下行，型腔容积减小，产品材料受到凹凸模及限制器的挤压，以及凹模阻力环的限制，产品材料流向无阻力的下外圆角处的空间，从而形成下外圆角处的小圆角半径。