用于在单级结构中精密冲裁圆角半径小和凹缩极大减少的工件的方法和模具

摘要

本发明涉及一种用于在精密冲裁机床的精密冲裁模具(3)中通过精密冲裁制造与冲裁厚度相比圆角半径小和凹缩极大减少的工件的方法和模具，其中工件被夹紧在两个模具部分之间，所述模具部分分别由上冲裁凹模和下冲裁凹模以及上冲裁凸模(10)和下冲裁凸模(20)构成，在所述上冲裁凸模和下冲裁凸模的协同作用下实现冲裁。本发明的目的在于改进用于制造工件的方法和模具，使得在板厚较大时精密冲裁也可用于圆角半径小和具有锋利角的工部件上，而不限制部件的功能并同时确保经济上的优点。所述目的这样实现，即在单级装置中以时间上相继的至少两个冲裁次序(A、B)沿不同的冲裁方向通过以下分步骤加工工件：A)沿竖直方向在第一冲裁工序中冲裁与工件几何相匹配的半成品，其中凹缩很小，B)沿与步骤(A)相反的工作方向在至少另一冲裁工序中对根据步骤(A)制成的半成品进行精冲裁，其中分步骤(A)的凹缩至少在角区域内重新被填充。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在精密冲裁机床的精密冲裁模具中制造与冲裁厚度相比圆角半径小和凹缩(Einzug)极大减少的工件的方法，其中，工件被夹紧在两个模具部分之间，所述模具部分分别由一上冲裁凹模和一下冲裁凹模以及一上冲裁凸模和一下冲裁凸模构成，冲裁通过所述上冲裁凸模和下冲裁凸模的协同作用来实现。

本发明还涉及一种用于由冲压带材、板坯、卷材等精密冲裁与冲裁厚度相比圆角半径小和凹缩极大减少的工件的模具，所述模具具有两个夹紧所述冲压带材、板坯、卷材等的模具半体，所述模具半体至少分别由一个冲裁凹模和一个冲裁凸模组成。

背景技术

就与冲裁板厚和材料质量相比圆角半径小的部件而言，精密冲裁的局限广为人知。根据经验定义精密冲裁的难度，将精密冲裁的难度分成难度级S1(容易)、S2(中等)、S3(困难)(见“Umformen und Feinschneiden”在Handbuch für Verfahren，Werkstoffe，Teilegestaltung，第154至165页，Hallwag AG出版社，1997，瑞士)。因此，难度主要通过冲裁线/切割线几何和板厚确定。此外，冲裁线几何分解成简单的几何基本形式，如圆角半径、孔径、槽宽和连板宽。由描述冲裁线的几何量和板厚的比值得出精密冲裁的难度，该精密冲裁的难度随着板厚的增加而提高。

这就是说，在板厚大的情况下，大面积的薄部件的精密冲裁比窄的连板或环的精密冲裁更容易。同样，半径大的钝角部比半径小的锐角部可更好地进行精密冲裁。

DE 39 31 320 C1公开了一种用于例如在精密冲裁模具中通过冲压-反冲裁/埋头冲裁(Konterschneiden)制造无毛刺工件的方法，其中用于应冲裁出工件的冲压带材被夹紧在两个分别由一上冲裁凹模和一下冲裁凹模以及一上冲裁凸模和一下冲裁凸模构成的模具部分之间，并在上、下冲裁凸模的协同作用下进行冲裁，其中工件被沿着冲裁线切割并沿着相反的方向冲裁。

正是该现有技术显示出在反冲裁中期望的双侧的冲压凹缩。

精密冲裁件的典型特征是塌角(Kanteneinzug)和切口毛刺。特别是在圆角处出现凹缩，该凹缩随圆角半径的变小和板厚的增加而增大。凹缩深度可约为板厚的20％，而凹缩宽度可为板厚的30％，或更多(见DIN3345，Feinschneiden，1980年8月)。所述凹缩由此与材料厚度和材料质量有关，使得仅可以有限地对其进行控制，并且通常例如由于在齿部件中缺少锋利的棱或者由于所引起的部件功能长度的变化而限制部件的功能。

发明内容

在所述现有技术下，本发明的目的在于，改进用于制造工件的方法和模具，使得甚至在板厚较大的情况下也能将精密冲裁用于圆角半径小和具有锋利角部的部件上，而不限制部件的功能并同时确保经济上的优点。

所述目的通过开头所述类型的具有权利要求1所述特征的方法和通过具有权利要求5所述特征的模具来实现。

所述方法和模具的有利的实施方式可由从属权利要求得出。

根据本发明的解决方案的特征在于，精密冲裁也可以经济地应用于圆角半径小和具有锋利棱区域的工件，例如厚度较大的齿部件。该解决方案基于部件几何(形状或尺寸)的冲裁方向不同的原则，该部件几何没有圆角半径地会合。

因此，待冲裁的部件由至少两个冲裁几何组成，例如圆形几何和齿形几何，其中精密冲裁工艺在单级结构中进行。在第一分步骤中，沿着竖直工作方向由冲压带材冲裁出齿部件的齿顶圆。随后沿着与第一分步骤相对的工作方向冲裁出齿槽。

根据本发明的方法的特别优点在于，会合的模具几何并不同时也不在相同方向上承受压力载荷。可显著减小工件的角区域内的压力载荷，使得通过精密冲裁能够制造出具有锋利棱的、凹缩极大减少和功能长度精确的厚度较大的复杂的部件几何。

通过特别地选择第一分步骤的冲裁几何，使得凹缩在第二分步骤中重新被填充。

根据本发明的方法和模具仅需要单级结构，此外可使多级加工工艺的使用最少，由此精密冲裁工艺也对于厚度较大的复杂组成的部件更经济。

其它优点和细节由参照附图的以下说明中得出。

附图说明

下面在一实施例中详细描述本发明。

图中示出:

图1和2示出根据DE 39 31 320 C1的按照现有技术的精密冲裁件的局部横剖视图；

图3示出在实施根据本发明方法的第一分步骤时根据本发明的模具的简化示意图；

图4示出在实施根据本发明方法的第二分步骤时根据本发明的方法的另一简化示意图；

图5示出根据本发明方法制成的齿部件的冲裁面几何的局部放大透视图。

具体实施方式

通过根据本发明的方法应由冲压带材2通过精密冲裁制造出工件1，这里为厚度d较大例如为6.5mm的齿部件。精密冲裁模具3的基本结构与已知的现有技术相当。因此可不用详细说明。所以下面仅给出模具的特别之处。

图1和2示出了由根据DE 39 31 320 C1的现有技术公开的精密冲裁的和反精密冲裁的部件4或5的冲裁几何。精密冲裁件4具有塌角区6、平滑冲裁区7和毛刺8，其中毛刺8位于背向塌角区6的一侧上。由反精密冲裁件5的冲裁几何可知，在反精密冲裁时形成双侧的塌角9，由此不能以必要的尺寸稳定性和精度加工出带锋利棱的部件，例如齿部件。

如图3、4和5所示，单级精密冲裁模具3具有多级主凸模/冲头10。待冲裁的带材2牢固夹紧在压头/压紧装置11和冲裁凹模12之间。带材2的厚度在此为6.5mm。在第一分步骤A中，其几何根据待加工的齿部件1相应设计的主凸模10沿着竖直工作方向由带材2冲裁出板坯13(半成品)，该板坯13具有与稍后加工的齿15相匹配的齿顶圆14。板坯13的齿顶圆14上的凹缩16小到可以忽略，并位于板坯13的与工作的主凸模10相对的一侧17上。

在随后的分步骤B中(见图4)，用于精冲裁齿部件1的凸模18(齿槽凸模)沿着与分步骤A相反的方向在与带材2的厚度d相当的工作行程之后在随凹模件20行走的板坯13中冲裁齿形几何19，由此也将所形成的废料部分21排出。

由分步骤A形成的凹缩16的角区域重新被填充。

精密冲裁模具3的冲裁凸模设计成多件式主凸模10，用于冲裁第一冲裁几何例如板坯13。板坯13的直径与待加工的齿部件1的齿15的齿顶圆直径相当。主凸模10的工作方向竖直延伸。主凸模10配设有至少一个用于将半成品精冲裁成齿部件1的凸模18(齿槽凸模)。凸模18沿着与主凸模10相反的方向工作，因而适合于第一冲裁几何，使其能够撞到(erfassen)该第一冲裁几何以及不在相同方向上对其加载压力。

在制造齿部件1的情况下，主凸模10的冲裁几何为齿顶圆。但当应精密冲裁其它复杂形状的其它部件时，冲裁几何也可以是由规则或不规则的弯曲组成的轮廓。

用于精冲裁的凸模18较合理地具有带有规则或不规则曲线的轮廓几何。

主凸模10和凸模18的冲裁几何在此可以变化，使得复杂的部件可以由分别简单的几何组合而成。

精密冲裁模具3构造成单级式。该模具允许相对的和直接相邻接的冲裁操作，如此前作为分步骤A和B所述。

因此，由主凸模10和齿槽凸模18会合而成的模具几何并不同时也不同向地承受压力载荷，从而可以省去在其它情况下用于减少齿部件尖部区域内的局部压应力(Stauchspannung)所必需的圆角半径。

图5示例示出一根据本发明方法相应制成的齿部件。

由此也可以通过精密冲裁经济地制造具有锋利棱和凹缩极大减少的厚度较大的复杂工件或部件。

附图标记列表

1    齿部件、工件

2    带材

3    精密冲裁模具

4    根据现有技术的精密冲裁件的横截面

5    根据现有技术的反精密冲裁件的横截面

6    塌角区

7    平滑冲裁区

8    毛刺

9    双侧塌角

10   主凸模

11   压头

12   冲裁凹模

13   板坯(半成品)

14   15的齿顶圆

15   齿

16   13的凹缩

17   13的侧面

18   凸模(齿槽凸模)

19   齿形几何

20   凹模件

21   废料部分

d    2的厚度

A    分步骤

B    分步骤