冲压金属板的冲头单元以及具有该冲头单元的金属板冲压设备

摘要

一种冲压薄金属板的设备（1），设有：上模保持件（2），其通过液压缸等升高和降低；压制板（3），其牢固地附连到上模保持件（2）；压制垫（5），其通过设置在其间的弹性件（4）悬置于上模保持件（2）；冲头保持件（7），其用作通过螺栓（6）固定到压制垫5的冲头单元；下模（9），要经受冲压的金属板（8）放置在该下模（9）上；以及冲模（10），其嵌入下模（9）内。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于冲压金属板的冲头单元以及具有该冲头单元的金属 板冲压设备。

背景技术

已经提出这样的冲压设备：其中，冲头包括圆柱形冲头本体和一体地形成 在该冲头本体一端面上的圆锥形突起，该冲头本体的外径小于冲模的孔直径， 该冲头压抵金属板以通过冲头的突起在金属板上预先形成穿孔。在金属板的运 动由插入穿孔内的突起限制的状态下，当冲头本体从冲模的圆孔的一端进一步 插入冲模的圆孔时，金属板通过冲模的圆柱形内表面的圆环形边缘的周界与冲 头本体合作而破裂以在金属板中形成通孔，该圆环形边缘的周界限定了冲模圆 孔的一端（例如，参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2008-155216

发明内容

本发明需解决的问题

在专利文献1提出的冲压设备中，冲头单元（冲头保持件）包括：通过螺 栓等固定至压制垫的外壳；可垂直滑动地安装至该外壳的滑块；可垂直滑动地 安装在滑块中的冲头；布置在该滑块中并适于通过经由冲头弹性地向上推压的 滑块而将冲头和滑块返回至其初始位置的卷簧；以及设置在外壳中从而引导冲 头的垂直运动的滑块引导件。如此，当组装冲头单元时，将冲头和卷簧插入地 附连至滑块的凹陷部分，且随后将滑块、冲头以及卷簧组件插入地附连到外壳 内部。或者，将该冲头插入地附连至滑块的凹陷部分，而将卷簧插入地附连到 外壳内部，随后将滑块和冲头组件插入地附连到外壳和卷簧组件中的外壳的内 部。因此，在制造、维修和维护过程中需要耗时的错综复杂的装配工作。

此外，对于这种冲压设备中的冲头单元，由于除了冲头之外还使用滑块， 所以使部件数量增加，这就意味着制造成本和维护成本的增加。

本发明是针对上述方面来设计的，本发明的目的是提供一种用于冲压金属 板的冲头单元以及具有该冲头单元的金属板冲压设备，其在制造、维修和维护 等过程中容易在短时间内组装，并能够获得制造成本、维护成本等的降低。

解决问题的方法

根据本发明的用于冲压金属板的冲头单元包括：中空外壳；沿轴向可移动 地布置在外壳的中空部分中的冲头；以及弹性件，所述弹性件布置在外壳的中 空部分中并弹性地压制所述冲头沿轴向朝向初始位置，其中，所述外壳包括小 直径内周表面、具有比所述小直径内周表面的直径更大的直径的大直径内周表 面，以及在所述小直径内周表面与所述大直径内周表面之间的环形台阶表面， 所述中空部分由所述小直径内周表面和所述大直径内周表面限定，其中所述冲 头包括突起、小直径冲头部分和大直径冲头部分，所述小直径冲头部分的一个 轴向端面上一体地设置所述突起，并且所述小直径冲头部分在其小直径外周表 面处与所述外壳的所述小直径内周表面沿轴向可移动地接触，所述大直径冲头 部分的一个轴向端面上一体地设置在小直径冲头部分的另一轴向端面上，并且 所述大直径冲头部分在其比所述小直径冲头部分的直径更大的大直径外周表 面处与所述外壳的大直径内周表面沿轴向可移动地接触，且所述冲头在其小直 径冲头部分处可从所述外壳的一个轴向端面突出到外壳外部，同时所述冲头在 其大直径冲头部分处从所述外壳的另一轴向端面突出到外壳外部，且其中所述 突起一体地形成在可从所述外壳的一个轴向端面突出到所述外壳外部的小直 径冲头部分的一个轴向端面上，且所述弹性件在其一端处与所述外壳的台阶表 面接触，在其另一端处与所述冲头的所述小直径外周表面与所述大直径外周表 面之间的环形台阶表面接触。

根据上述的用于冲压金属板的冲头单元，由于冲头的小直径冲头部分的小 直径外周表面与外壳的小直径内周表面沿轴向可移动地接触，且冲头的大直径 冲头部分的大直径外周表面与外壳的大直径内周表面沿轴向可移动地接触，因 此冲头可沿轴向移动，同时由外壳的小直径内周表面和大直径内周表面加以引 导。由此，即使在冲头与外壳之间不设置滑块，冲头还是可以沿轴向移动，且 该冲头单元可以通过将冲头插入附连在外壳的中空部分中同时将弹性件插入 附连在外壳的中空部分中来组装。由此，在制造、维修和维护期间可容易地在 短时间内实现组装，并能够获得制造成本和维护成本的降低。

本发明中，外壳的大直径内周表面可在从外壳的台阶表面到外壳的另一轴 向端面的范围内具有相同的直径，且冲头的大直径冲头部分在从冲头的台阶表 面到大直径冲头部分的另一轴向端面的范围内具有相同的直径，从而使所述冲 头适于从外壳的中空部分抽出穿过外壳的另一轴向端面。此外，外壳可包括外 壳本体以及固定至所述外壳本体的另一轴向端面的环形件，所述外壳本体具有 小直径内周表面和大直径内周表面，且所述大直径冲头部分可包括大直径冲头 本体部分和大直径冲头突出部分，所述大直径冲头本体部分具有与外壳本体的 大直径内周表面沿轴向可移动地接触的大直径外周表面，所述大直径冲头突出 部分具有直径比大直径冲头本体的大直径外周表面和所述环形件的限定通孔 的内周表面中的每一个的直径小的外周表面，且所述大直径冲头突出部分穿过 所述环形件的通孔并从所述外壳的另一轴向端面突出到所述外壳外，从而通过 大直径冲头本体部分与所述环形件的接触而禁止所述冲头从所述外壳的中空 部分抽出。该情形中，在弹性件和冲头插入附连在外壳的中空部分之后，环形 件可以通过螺纹啮合、配装、螺接等方式可拆卸地固定至外壳本体的另一轴向 端面，或者替代地在弹性件和冲头插入附连在外壳的中空部分之后，可通过焊 接、粘接等方式一体地固定。

此外，本发明中，外壳可包括外壳本体以及形成在所述外壳本体的另一轴 向端面上的拉制部分，所述外壳本体具有小直径内周表面和大直径内周表面， 且所述大直径冲头部分可包括大直径冲头本体部分和大直径冲头突出部分，所 述大直径冲头本体部分具有与外壳本体的大直径内周表面沿轴向可移动地接 触的大直径外周表面，所述大直径冲头突出部分具有直径比大直径冲头本体的 大直径外周表面和所述拉制部分的内周表面中的每一个的直径小的外周表面， 且所述大直径冲头突出部分穿过由所述拉制件的内周表面限定的通孔并从所 述外壳的另一轴向端面突出到所述外壳外，从而通过大直径冲头本体部分与所 述拉制部分的接触而禁止所述冲头从所述外壳的中空部分抽出。

外壳通常由金属形成；但是，为了实现成本上的进一步降低，外壳可由具 有滑动弹性的诸如聚缩醛的树脂材料制成。如果外壳由树脂材料形成，则可实 现重量的降低，因此树脂材料是较佳的。

突起可具有圆锥形或锥体形状，其中，该突起在其底平面处一体地设置在 小直径冲头部分的一个端面上，或者替代地，该突起可包括一体地设置在小直 径冲头部分的一个端面上并具有与该端面同心布置的圆形底平面和圆形顶平 面的圆柱形部分；以及一体地设置在圆柱形部分的圆形顶平面上的圆锥或锥体 部分。或者，该突起可包括一体地设置在小直径冲头部分的一个端面上并具有 与该端面同心布置的圆形底平面和直径小于所述圆形底平面的圆形顶平面的 截头圆锥部分；以及一体地设置在所述截头锥形部分的圆形顶平面上的圆锥或 锥体部分。

该圆锥形或锥体形突起和圆锥或锥体部分可以形成为圆形锥体形状或诸 如三角形锥体或四边形锥体的多边形棱锥形状。

根据本发明的用于冲压金属板的冲头单元可被用于金属板冲压设备，其中 通过突起在金属板上冲压穿孔，且冲头的小直径部分在金属板的移动被插入冲 孔的突起限制的状态下从冲模的孔的一端进一步插入冲模的孔，由此通过冲模 的圆柱形内表面的环形边缘的周界使金属板破裂，从而在金属板上形成通孔， 所述环形边缘的周界限定冲模的孔的一端。

对于通过根据本发明的冲头单元冲压的金属板，为了获得满意的结果，其 厚度在0.4mm至2.0mm之间或左右，但为了获得更满意的结果，其厚度在 0.6mm至1.6mm之间或左右。

本发明的优点

根据本发明，能够提供一种用于冲压金属板的冲头单元以及具有该冲头单 元的金属板冲压设备，其在制造、维修和维护等过程中容易在短时间内组装， 并能够获得制造成本、维护成本等的降低。

附图说明

图1是本发明的较佳实施例的说明性剖视图；

图2是图1所示实施例的说明性俯视图；

图3是图1所示冲头的局部放大说明性视图；

图4是具有图1所示实施例的金属板冲压设备的示例的说明性剖视图；

图5是说明图4所示实施例的运行的示意图；

图6是说明图4所示实施例的运行的示意图；

图7是说明图4所示实施例的运行的示意图；

图8是说明图4所示实施例的运行的示意图；

图9是本发明的另一较佳实施例的说明性剖视图；

图10是本发明的另一较佳实施例的说明性剖视图；

图11是本发明的冲头的另一较佳示例的局部放大说明性视图；以及

图12是本发明的冲头的另一较佳示例的局部放大说明性视图。

具体实施方式

下面，基于附图所示较佳实施例给出本发明的更详细说明。应注意到本发 明不限于这些实施例。

在图1至4中，根据该实施例的金属板冲压设备1包括：上模保持件2， 其通过液压缸等升高和降低；压制板3，其固定到上模保持件2；压制垫5，其 通过弹性件4悬置于上模保持件2；冲头保持件7，其用作通过螺栓6固定到 压制垫5的冲头单元；下模9，要经受冲压的金属板8放置在该下模9上；以 及冲模10，其嵌入下模9内。

冲头保持件7包括：通过螺栓6固定至压制垫5的圆柱形中空外壳11； 可沿垂直方向H，即轴向，移动地布置在外壳11的中空部分12中的冲头13； 以及由卷簧构成的弹性件14，其布置在外壳11的中空部分12中，并适于通过 沿垂直方向H将冲头13朝向初始位置弹压而使冲头13返回其其初始位置（图 4所示的位置）。

外壳11包括：壳本体25，该壳本体25具有圆柱形小直径内周表面21、 具有比小直径内周表面21的直径更大的直径的大直径内周表面22、在小直径 内周表面21与大直径内周表面22之间的环形台阶表面23，以及圆柱形外周表 面24；环形凸缘部分26，该环形凸缘部分26一体地形成在外周表面24的垂 直方向H上的一端上；以及形成在壳本体25和凸缘部分26上的开槽部分27。 壳本体25在开槽部分27处与螺纹啮合地固定到压制垫5的螺栓6的头部啮合， 并由此固定至压制垫5。小直径内周表面21在沿外壳11的垂直方向H从一个 环形端面28到台阶表面23的范围内形成为具有相同的直径。而大直径内周表 面22也在外壳11的沿垂直方向H从台阶表面23到另一环形端面29的范围内 形成为具有相同的直径。在端面28和端面29处各自向外壳11外部敞开的中 空部分12由小直径内周表面21和大直径内周表面22限定。

冲头13包括：圆锥形突起31；小直径冲头部分35，该小直径冲头部分 35具有在垂直方向H上的一个圆形端面33，突起31在其圆形底平面32处一 体地设置在该圆形端面33上，且该小直径冲头部分35在其与底平面同心的圆 柱形小直径外周表面34处与外壳11的小直径内周表面21沿垂直方向H可移 动地接触；以及大直径冲头部分39，该大直径冲头部分39沿垂直方向H在其 一个圆形端面37处一体地设置在小直径冲头部分35的垂直方向H上的另一圆 形端面36上，且该大直径冲头部分在其具有比小直径冲头部分35更大直径的 圆柱形大直径外周表面38处与外壳11的大直径内周表面22沿垂直方向H可 移动地接触。冲头13在其小直径冲头部分35处可从外壳11的一个端面28沿 垂直方向H突出到外壳11外，而冲头13在其大直径冲头部分39处从外壳11 的另一端面29沿垂直方向H突出到外壳11外。大直径冲头部分39的沿垂直 方向H突出到外壳11外的另一圆形端面40适于与压制板3的下表面41接触。 突起31一体地形成在小直径冲头部分35沿垂直方向H的一端面33上，小直 径冲头部分35可沿外壳11的垂直方向H从一个端面28突出到外壳11外，端 面33经由弯曲表面42连接至小直径外周表面34。由此，冲头13适于被沿外 壳11的垂直方向H从外壳11的中空部分12抽出而穿过另一端面29。

以围绕小直径冲头部分35的方式布置在中空部分12中的弹性件14在其 一端51处与外壳11的台阶表面23接触，且在其另一端52处与冲头的小直径 外周表面34和大直径外周表面38之间的环形台阶表面53接触，且弹性件11 适于沿垂直方向H弹性地压制冲头13朝向初始位置，从而将冲头13返回到该 初始位置。

冲模10具有供冲头13的小直径冲头部分35插入其中的圆孔61和与圆孔 61连接且直径比圆孔61大并适于排放冲压废料62（参见图8）的圆孔63。圆 孔61由冲模10的圆柱形内表面64限定，且圆柱形内表面64的一环形边缘65 由冲模10的圆柱形内表面64和垂直于该圆柱形表面64的一环形端面66之间 的相交边缘限定，并形成直角边缘（参见图5）。

上述的冲压设备1中，由于压制板3、压制垫5以及冲头保持件7随着上 模保持件2沿垂直方向H的下降而下降，放置在下模9的上表面71上的金属 板8被压制垫5的下表面72压制并通过被夹持在一方面是下模9的上表面71 与冲模10的端面66，以及另一方面是压制垫5的下表面72与外壳11的端面 28之间来固定，由此外壳11的下降被停止，且通过由压制板3抵抗弹性件14 的弹性压制而进一步下降。当冲头13下降时，通过突起31在金属板8上形成 穿孔73，如图5所示。在金属板8的运动受到插入穿孔73的突起31限制的状 态下，冲头13进一步下降，且冲头13的小直径冲头部分35插入冲模10的圆 孔61内，如图6所示。由此，与小直径冲头部分35的端面33接触的金属板8 被该端面33压制并随着小直径冲头部分35一起下降。在该下降过程中，位于 小直径冲头部分35的弯曲表面42与冲模10的圆柱形内表面64的限定圆形孔 61的一端的圆环形边缘65之间的金属板8，被小直径冲头部分35的弯曲表面 42和冲模10的圆柱形内表面64的圆环形边缘65拉伸和拉长。因此，金属板 8被冲模10的圆环形边缘65的周界扯断和破裂，如图7所示。当金属板8在 冲模10的圆环形边缘65侧处破裂之后，冲头13被升高，如图8所示，同时 通过圆形孔63排出冲压废料62。因此在金属板8上形成通孔74。

根据上述的用于冲压金属板8的冲头保持件7，由于冲头13的小直径冲 头部分35的小直径外周表面34与外壳11的小直径内周表面21沿垂直方向H 可移动地接触，且冲头13的大直径冲头部分39的大直径外周表面38与外壳 11的大直径内周表面22沿垂直方向H可移动地接触，因此冲头13可沿垂直 方向H移动，同时由外壳的小直径内周表面21和大直径内周表面22加以引导。 由此，即使在冲头13与外壳11之间不设置滑块，冲头13还是可以沿垂直方 向H移动，且冲头保持件7可以通过将冲头13插入附连在外壳11的中空部分 12中同时将弹性件14插入附连在外壳11的中空部分12中来组装。由此，在 制造、维修和维护期间可容易地在短时间内实现组装，并能够获得制造成本和 维护成本的降低。

在上述的冲头保持件7中，虽然中空部分12在外壳本体25的端面29处 直接敞开到外壳11外部，冲头保持件7替代地例如可以如图9所示形成。图9 所示的冲头保持件7中的外壳11还包括环形件82，该环形件82固定至外壳本 体25的沿垂直方向H的另一端面29并具有圆形通孔81。大直径冲头部分39 一体地包括大直径冲头本体部分83和台阶表面53以及大直径冲头突出部分 86，大直径冲头本体83的大直径外周表面38与外壳本体25的大直径内周表 面22沿垂直方向H可移动地接触，台阶表面53与弹性件14的另一端52接触， 大直径冲头突出部分86具有圆柱形外周表面85，其直径小于大直径冲头本体 部分83的大直径外周表面38和环形件82的限定通孔81的环形内周表面84 中的每一个的直径，且大直径冲头突出部分86穿过环形件82的通孔81并从 外壳11的沿垂直方向H的另一端面29突出到外壳11外。这种布置设置成： 通过大直径冲头本体部分83与环形件82的接触，使冲头13从外壳11的中空 部分12的抽出被禁止。大直径冲头突出部分86具有与压制板3的下表面41 接触的端面40，且大直径冲头突出部分86的直径可以大于或小于小直径冲头 部分35的直径。

而且，对于图9所示的冲头保持器7，在环形件82固定至外壳本体25的 端面29之前，将弹性件14和冲头13插入地附连到外壳11的中空部分12内， 随后将环形件82固定至外壳本体25的端面29，由此能够组装冲头保持件7。 因此，在制造、维修和维护期间可容易地在短时间内实现组装，并能够获得制 造成本和维护成本的降低。

在图9所示的冲头保持件7中，这种布置设置成：将环形件82固定至外 壳本体25的端面28，从而通过大直径冲头本体部分83与环形件82的接触， 禁止冲头13从外壳11的中空部分12抽出。但是，替代地，这种布置也可设 置成：如图10所示，以连接的方式在外壳本体25沿垂直方向H的另一端面 29上形成拉制部分91，且大直径冲头突出部分86做成穿过由拉制部分91的 内周表面92限定的孔93突出到外壳11外部，由此通过大直径冲头本体部分 83与拉制部分91的接触而禁止冲头13从外壳11的中空部分12抽出。

而且，对于图10所示的冲头保持件7，在形成拉制部分91之前，将弹性 件14和冲头13插入地附连到外壳11的中空部分12中，且随后形成拉制部分 91，由此装配冲头保持件7。因此，在制造期间可容易地在短时间内实现组装， 并能够获得制造成本的降低。

顺带提及，在上述的冲头保持件7中，虽然突起31形成为圆锥形，但如 图11所示，突起31可以替代地形成为包括：一体地设置在小直径冲头部分35 的一个端面33上并具有与该端面33同心布置的圆形底平面95和圆形顶平面 96的圆柱形部分；以及一体地设置在圆柱形部分97的圆形顶平面96上的锥形 部分98。还可替代地，如图12所示，突起31可以形成为包括：一体地设置在 小直径冲头部分35的一个端面33上的具有顶角θ1的截头圆锥部分99，其具 有与该端面33同心布置的圆形底平面95和直径小于圆形底平面95的圆形顶 平面96；以及一体地设置在该截头圆锥部分99的圆形顶平面96上并具有大于 顶角θ1的顶角θ2的圆锥形部分98。上述突起31的任何一种能够有效地防止突 起31在形成穿孔73之后从该穿孔抽出，并能够在金属板8的移动被可靠限制 的状态下实现金属板8的撕裂和破裂。具体地，对于图12所示的突起31，由 于提前形成穿孔73的圆锥形部分98具有大顶角θ2，能够防止其永久变形并有 效地防止这样一种圆锥形部分98永久变形，从而能够防止截头锥形部分99的 永久变形。因此，即使在长时间使用中，也能够避免突起31的永久变形的可 能性，从而能够提高耐久性。

对于上述冲压设备1，通过垂向移动冲头13形成通孔74，但也可通过斜 着移动冲头13而在金属板8的倾斜部分上形成通孔74。

附图标记的说明

1:冲压设备

2:上模保持件

3:压制板

4:弹性件

5:压制垫

6:螺栓

7:冲头保持件

8:金属板

9:下模

10:冲模

11:外壳

12:中空部分

13:冲头

14:弹性件