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自导向的冲头和冲模装置

基本信息

  • 申请号 CN00810100.0 
  • 公开号 CN1360537A 
  • 申请日 2000/05/23 
  • 公开日 2002/07/24 
  • 申请人 哈姆丁哥有限公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 迈克尔·施罗特 托马斯·鲁尼  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 美国宾夕法尼亚州 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 北京三幸商标专利事务所 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 刘激扬 
  • 有效性 发明公开 
  • 法律状态
  •  

摘要

一种冲头和冲模装置(1)用于冲压机(10)中,该冲压机具有冲头组件(100)和冲模组件(200),该冲头组件和冲模组件借助于驱动机构(25、30、35、37、38)而进行往复运动。
冲头和冲模组件与共同中心(50)对准,并且构造成可滑动地相互接合,从而给冲头和冲模工具进行正导向,而不需要借助于轴、棒等的其它导向作用。
冲头组件和冲模组件中的一个借助于驱动机构来非固定地进行安装,从而允许接合的冲头和冲模组件的导向作用限制出工具的相对位置。
这种布置消除了这些组件之间的任何误差累积,并且基本上减少了冲压期间的不对准,这种不对准包括冲压机的驱动机构所造成的任何不对准。
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权利要求书


1.一种用来形成金属零件的自导向冲头和冲模装置,它包括: 至少一个工具,它适合接合和改变工件; 冲头导向板,它布置成把所述工具保持在第一侧上,并且借助 于第二侧上的冲压机的一部分来可操作地接合,所述第一和第二侧 定位到共同的中心上; 模板导向套,它设置成与所述冲头导向板成包围和封闭的关 系,其中使所述冲头导向板和所述模板导向套形成为相对于所述共 同中心是对称的;及 模瓦,它与所述冲头导向板对准并且与之面对,该模瓦包括冲 模嵌套,该嵌套具有至少一个通孔,该通孔的尺寸大小和形状可以 安放所述工具;及 冲模嵌套的导向套,它设置成环绕着和封闭着所述冲模嵌套, 其中所述冲模嵌套的导向套相对于所述的共同中心是对称的,并且 它的尺寸大小被制成大于所述冲头导向板和所述模板导向套,以致 当所述冲压机被驱动时,在所述冲压机的基本整个冲程期间,所述 冲模嵌套的导向套可滑动地安放所述冲头导向板和所述模板导向 套。

2.如权利要求1所述的冲头和冲模装置,还包括机构,该机构 使所述冲头组件和所述冲模组件相互移离,在所述冲压机的至少一 部分冲程期间,所述机构使冲头导向板和模瓦的相对前进偏移。

3.如权利要求2所述的冲头和冲模装置,其特征在于:使所述 冲头组件和所述冲模组件相互偏移开的所述机构包括螺旋形压缩弹 簧,该弹簧环绕着所述冲头组件和所述冲模组件。

4.如权利要求1所述的冲头和冲模装置,还包括脱模板,它设 置成面对、邻近所述冲头导向板的所述第一侧,并且具有至少一个 通孔,该通孔的尺寸大小和形状可以滑动地安放所述至少一个工 具,其中所述冲头导向板和所述脱模板相对于所述共同中心是圆形 对称的。

5.如权利要求3所述的冲头和冲模装置,还包括上部弹簧保持 架,它具有上表面和凹入的下表面,并且从所述冲头导向板的边缘 表面向外伸出,并且适合于使所述螺旋弹簧保持环绕着所述冲头组 件和所述冲模组件。

6.如权利要求3所述的冲头和冲模装置,还包括下部弹簧保持 架,它具有上表面和凹入的下表面,并且从所述模瓦的边缘表面向 外突出,下部弹簧保持架适合于使所述螺旋弹簧保持环绕着所述冲 头组件和所述冲模组件。

7.如权利要求1所述的冲头和冲模装置,其特征在于:所述冲 压机包括压头,该压头适合把往复运动传递到所述冲头和冲模装置 中,并且还包括压头连接器,该压头连接器包括球形突出部,该突 出部从所述冲头导向板的上表面向外突出,所述压头包括工具固定 件,该固定件限制出互补的面对凹口,该凹口适合于非固定地接合 所述球形突出部。

8.如权利要求1所述的冲头和冲模装置,其特征在于:所述冲 头导向板充分地具有圆形对称。

9.如权利要求1所述的冲头和冲模装置,其特征在于:所述模 板导向套充分地具有圆形对称。

10.如权利要求9所述的冲头和冲模装置,其特征在于:所述 模板导向套包括圆柱形罩,该罩具有弯曲形外壁和底部环形壁。

11.如权利要求10所述的冲头和冲模装置,其特征在于:所述 模板导向套的所述外壁包括环形凹入的台肩,该台肩设置成邻近顶 部环形边缘,并且所述外壁的外表面和内表面基本上是光滑的,而 倒角的环形拐角设置在所述外壁和所述底部环形壁的相交处的下部 边缘周围,并且所述底部环形壁从所述外壁的所述内表面向内突 出,并且限制出开口,该开口与所述模板导向套的内部连通。

12.如权利要求1所述的冲头和冲模装置,还包括球体保持 架,它具有中空的圆柱形壁,该壁包括若干孔,每个孔的尺寸大小 和形状可以安装球轴承,每个所述球轴承的部分从所述圆柱形壁的 两侧向外突出,其中所述球体保持架具有内径,该内径的大小被制 成可以包围和封闭所述模板导向套。

13.如权利要求1所述的冲头和冲模装置,其特征在于:所述 模瓦充分地具有圆形对称。

14.如权利要求13所述的冲头和冲模装置,其特征在于:所述 模瓦包括圆柱形状,该形状具有弯曲外壁和底部环形壁。

15.如权利要求13所述的冲头和冲模装置,其特征在于:所述 冲模嵌套的导向套包括圆柱形容座,该容座包括弯曲的外壁和环形 底壁。

16.如权利要求14所述的冲头和冲模装置,其特征在于:所述 冲模嵌套的导向套的所述弯曲外壁包括内表面和外表面,并且所述 环形底壁从所述外壁的下部分向内突出,以致所述冲模嵌套的导向 套的内径大小被定成可以安放所述模板导向套。

17.如权利要求15所述的冲头和冲模装置,还包括环形倒角的 拐角,该拐角形成于所述外壁和所述底壁的内部相交处,该拐角与 所述模板导向套的所述倒角拐角互补。

18.如权利要求14所述的冲头和冲模装置,其特征在于:进入 /观察口设置在所述冲模嵌套的导向套的所述外壁上。

19.如权利要求14所述的冲头和冲模装置,其特征在于:工件 入口和工件出口以沿直径方向相互相对的关系设置在所述冲模嵌套 的导向套的所述外壁内。

20.如权利要求1所述的冲头和冲模装置,它包括下部弹簧保 持架,该保持架包括环形盘,该环形盘从所述冲模嵌套的导向套的 外壁向外径向突出,并且包括上表面、下表面和环形壁。

21.一种用于冲压机中的自导向冲头和冲模装置,它包括: 冲头组件,它包括至少一个工具,该工具适合接合和改变金属 带; 冲头导向板,它布置成把所述至少一个工具保持在第一侧上, 并且借助于第二侧上的所述冲压机的一部分来可操作地接合,所述 第一和第二侧包括中心;及 模板导向套,它环绕着所述冲头导向板,并且具有至少一个通 孔,该通孔的尺寸大小和形状被定成可以滑动地安放所述至少一个 工具,其中所述冲头导向板和所述模板导向套相对于所述第一和第 二侧的中心是圆形对称的;及 冲模组件,它包括:冲模嵌套,该嵌套至少具有一个通孔,该 通孔的尺寸大小和形状被定成可滑动地安放所述至少一个工具;及 圆柱形导向套,它具有这样的内径,该内径大于所述冲头导向板和 所述模板导向套的外径,而所述冲模嵌套设置在冲模组件内,以致 在所述冲压机的整个冲程期间,所述圆柱形导向套可滑动地安放所 述冲头导向板和所述模板导向套。

22.在适合用于下面这种冲压机中的冲头和冲模装置中,该冲 压机具有:冲头组件,它包括至少一个工具,该工具适合接合和改 变金属带;冲头导向板,它布置成把所述至少一个工具保持在第一 侧上,并且借助于第二侧上的所述冲压机的一部分来可操作地接 合,所述第一和第二侧限制出中心;及冲模组件,它包括冲模嵌 套,该嵌套与所述冲头导向板的所述第一侧成面对、间隔开的关 系,并且具有至少一个通孔,该通孔的尺寸大小和形状被定成可以 滑动地安放所述至少一个工具,并且在所述冲压机的整个冲程期 间,下部导向套适合于可滑动地安放所述冲头导向板,其特征在 于: 所述冲头导向板和所述冲模嵌套相对于共同中心相互是圆形对 称的,因此消除了所述冲头导向板和所述冲模嵌套之间的公差累 积,并且基本上减少了冲压期间的不对准。
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说明书

技术领域 本发明涉及金属成形和冲压机器,在该机器中,相对的冲头和 冲模工具在可压制的工件如金属片的长度上结合。
根据本发明的一 个方面,配合工具如冲头和互补的冲模安装在相对的工具载装结构 上,这些结构可以自由互补,即环绕着边缘相互接合从而在凸形- 凹形导向布置中进行导向,在冲压工作中,当冲头和冲模工具结合 在工件上时,这种导向布置精确地、可重复地决定冲头和冲模工具 的相对位置。
背景技术 在用来制造某些物件、尤其是用平的金属带来制造某些物件的 传统技术中,把调节原料供给到特殊制造的工具中,该工具称为冲 压机,该冲压机安装有冲压模。
该冲压模和其它有关的结构成形有 形成边缘和表面,这些成形边缘和表面各自支撑或者撞击原料。
通 过该装置的冲压和运动,工具切出和/或使原料形成所需要尺寸大 小和形状的金属零件或者元件。
冲压机具有驱动元件,该驱动元件传递需要的运动和吨位,从 而与工具结构结合使平的金属带形成理想形状,通常是使两个相互 接合的工具中的一个以摆动的形式进行运动从而靠在相对工具上, 该相对工具安装在静止支撑上。
一般地,这种运动包括在水平床上 形成工具反抗固定工具的垂直摆动。
在一个冲程中可以形成一个或 者许多成形工作,若干工作借助于下面方法来实现:放置一些工 具,而这些工具成形为连续的形成台阶,而这些台阶沿着冲程的原 料供给通道横向地相互邻近。
根据所需要零件的尺寸大小和复杂性,冲压机可以是各种各样 的尺寸大小和功率,这些工具也是这样。
冲压机可以以很高的速率 生产出较小的零件,并且可以以每分钟超过3000冲程进行工作。
金属冲压模用来制造这样大小范围的零件:用于电子工业的非常小 和/或很复杂的元件到很大的形状如汽车主体的部分。
金属冲压模一般包括两个相关的半部,这两个半部一起称为 “冲头和冲模装置”。
传统的冲头和冲模装置具有:上部导向板和 下部导向板,金属成形工具安装到这些导向板上;及导向柱和衬 套,在冲模构造、冲模维护、冲模安置及在使用时形成零件时,它 们用来使上部和下部导向板保持精确对准,因此而使工具保持精确 对准。
导向柱和衬套的数目根据冲模装置的尺寸大小和所需要的精确 度来改变。
在典型的垂直取向冲压模中,冲压模的上半部安装冲头 装置,并且通常是这样的部分:该部分连接到冲压机的可动零件 上,该可动零件公知为“压头”。
压头使冲头装置相对于冲压模的 下半部(称为冲模装置)上下移动,而该下半部是固定在很重的压板 上的,称为固定床。
根据接触工件的表面结构,金属冲压模在平的 金属带上进行不同的工作过程。
这些工作过程包括精压、冲压成 形、冲切、冲孔、冲口、压制成波浪形和类似的弯曲、成形和切削 工作等,但不局限于此。
实现上述过程的这些工具需要加工和安装 成非常精确的公差。
例如,为了切穿工件,因此冲头和冲模工具的 合格刀刃之间的合适公差可以小于万分之二英寸。
根据原料的厚度 和其它参数,相同的合格刀刃之间的相对较宽的公差根本没有切过 原料,而是在没有分开它的情况下使原料弯曲或者压延。
对于可靠 的正确操作而言,冲头和冲模工具的尺寸大小和相对位置非常关 键。
此外,在冲头和冲模部分(这些部分可以相互通过)之间缺少足 够的间隙或者缺少均匀接触可以磨损或者损坏冲头和冲模装置。
这些公差是非常需要的。
冲头和冲模装置最好可以被精确地打 开和关闭,并且在冲压机的成百上千个连续冲程中可以正确地、反 复地形成零件。
冲头和冲模装置结构一定得精确地、准确地设置在 冲压机中,并且安装冲头和冲模装置的、该冲压机的运动件和静止 件一定得被精确地、准确地移动,从而在冲压机循环的每个时间, 确保冲头和冲模结构遇到和/或通过刚好相同的相对位置。
这就需 要防止冲压模本身受到损坏并正确地形成零件。
存在与冲头和冲模装置有关的问题:这些问题可以产生完工零 件的质量问题及损坏冲头和冲模装置工具。
为了确保冲压模总是能 够正确地对准,因此需要一种非常可靠的、极度精确和准确的对准 设计。
如果由于一些原因而使冲头和冲模装置不能正确地对准,那 么就会产生昂贵的损坏。
例如,冲头工具和冲模部分被削薄或者破 坏,或者使这些工具产生过度磨损,从而需要经常停下来进行维 护。
另一方面,如果它们经得住大量工作,那么冲压机的驱动和导 向结构一定较重并且耐久。
这就很难在非常笨重的驱动装置中确保 精密地、重复地运动,而这种装置还需要使用寿命长。
考虑到这些 需要,在现有技术中采用了各种各样的方法来防止或者减少冲头和 冲模工具的这种不对准。
公知的冲压模和冲压机典型地包括平的支撑结构,如冲头侧上 的可移动矩形板和静止水平床或者冲模的支撑。
驱动机构使支撑结 构沿着垂直于运动板和床的平行平面的方向而相互集合在一起。
对 于引导装置而言,包括借助于两个、三个或者四个垂直导向柱(例 如这些导向柱位于冲头和冲模装置的拐角上)在内,使冲头和冲模 装置常常各自连接到压头和冲压机的床或者底座上并且相互连接起 来。
这些柱子可以固定在运动侧和静止侧中一侧上并且在另一个的 开口内可以运动。
这些垂直柱子还可以成形成凹形/凸形细长布 置,而顶部或者冲头柱子安装在下部冲模柱子的上方或者内部。
冲压机与冲头和冲模装置依赖于导向柱来使冲头工具与冲模工 具对准并使冲头和冲模装置与冲压机压头对准。
许多导向柱设置在 相互横向隔开的位置上,从而限制出线,运动件和静止件沿着该线 来到一起,并且也使运动件和静止件的相对取向固定。
冲头和冲模装置由于它们的形状而具有本身所固有的对准问 题。
为了使冲头和冲模装置形成适合的元件,因此上半部(例如冲 头)一定要以几乎完全平行的取向(常常是水平方向)碰到下半部(冲 模)。
如果例如一个拐角低于另一个,那么角度错误可以在相互作 用的冲头和冲模表面和刀刃的相对位置上导致相应的左右或者前后 的横向错误。
甚至冲头和冲模之间的角度关系的差值很小也可以损 坏金属成形工具或者导致零件质量变差。
四柱子冲模、冲头和冲模对准被认为适合于保持相对位置并且 防止冲头和冲模装置的不均匀关闭。
这些柱子典型地设置在床的边 缘或者设置在床的边缘的附近如在矩形床的拐角处。
在这种布置 中,各个柱子的相互导向作用使相互很好地隔开了,这扩大了这些 柱子的导向效果,并且与更近的排列或者更少的导向柱相比提供了 更多的正向支撑。
但是,每个柱子包括有限的材料质量并且具有与 相对的结构等的孔相接触的、相对较小的表面积。
这些柱子和它们 的孔以不同的速率磨损,例如,这时由于沿着每个柱子,冲模不平 衡或者润滑脂和脏物的形成不均匀。
此外,就磨损而言,这些板倾 向于移出平行取向并且变成倾斜。
这会引起冲压模的性能不稳定及 导向机构上的磨损速率增加,从而导致了冲压零件的质量越来越差 或者不稳。
除了冲头和冲模装置之间的角度误差方面之外,冲压机的整体 对准可以改变并且对冲头和冲模装置的性能产生负面影响,尤其 地,包括非常需要公差。
例如,如果冲压机的压头产生了角度误 差,那么用于压头垂直运动的推力向量不是刚好垂直于冲压机的底 部,对准操作力的这种误差同样被传递到冲头和冲模装置中。
现有技术的设计者研究出这样的方法:由压头可松开地悬挂冲 头和冲模装置,从而消除了直接角度误差。
这种对准改进使冲压机 的对准物体与冲头/冲模板对准分开,但是具有其它缺点。
一定使 冲头和冲模布置增加了相当大的复杂性,并且甚至在四个导向柱上 产生了用于结构支撑和对准的更大可靠性。
因此,悬挂冲头减少压 头对准的敏感性,借助于增加在导向柱上的磨损和依靠,这个可以 加入角度误差。
实际情况是,如果每个其它元件处于极好的情况下 并且工作得非常好,那么这个原理才起作用,并且冲压机只是离开 对准一个小间距,如千分之几英寸。
这些情况很少出现于正常的制 造中。
通过下面方法冲压机制造者还希望稳定尺寸大小和/或减少对 准误差:使各种冲模和冲头元件增加安全系数。
这些努力使冲头和 冲模的费用和复杂性增大了。
现有技术的改进改善了冲头和冲模随着时间和磨损的对准,但 这些改进实际上增加了本来就复杂的技术的复杂性。
比较起来,精 确性的实际改进是合适的。
现有技术有必要减少或者消除角度对准 误差并且改进定位精确性,而不使冲模和冲压机的结构增加许多复 杂性。
相反,有必要使冲头和冲模装置的布置不复杂并且不昂贵, 与传统结构中,若干间隔开的导向柱限制冲头和冲模及它们的安装 结构的相对运动相比,这种布置至少使冲头/冲模定位与之一样精 确,并且最好更加精确。
发明内容 本发明提供了一种用于冲压机中的冲头和冲模装置,它包括自 导向冲头组件和冲模组件,它消除了与工作组件有关的误差积累并 且基本上减少了冲压期间的不对准。
在一个实施例中,冲头组件包括:至少一个工具,该工具适合 接合和改变工件如金属带;冲头导向板,它布置成把工具保持在第 一侧上,并且用来可操作地接合第二侧上的冲压机的一部分,而第 一和第二侧具有共同的中心或者基准。
模板导向套包围着和封闭着 冲头导向板,因此冲头导向板和模板导向套相对于共同中心或者基 准是对称的。
冲模组件设置成与冲头导向板共轴线、相对的关系, 并且包括冲模嵌套,该嵌套具有至少一个通孔,该通孔的尺寸大小 和形状可以安放工具,并且冲模嵌套的导向套环绕着和封闭着冲模 嵌套。
冲模嵌套的导向套相对于与冲头导向板的相同的共同的中心 或者基准是对称的,并且相对于冲头导向板和模板导向套设定尺 寸,以致当冲头和冲模装置安装和装配到冲压机时,冲模嵌套的导 向套可滑动地安放冲头导向板和模板导向套。
冲模嵌套的导向套刚 性地固定在冲压机的一个可相对运动的零件上,并且可给冲头导向 板和模板导向套进行正导向,而在冲压机的整个冲程期间,该冲头 导向板和模板导向套固定到冲压机的另一个可运动件上。
附图说明 本发明的特征和优点更加完全地公开在结合附图的、本发明某 些优选实施例的下面详细描述中,或者通过这些详细描述使它们变 得显而易见,在附图中,相同的标号表示相同的零件,其中: 图1是具有本发明的冲头和冲模装置的冲压机的正视图; 图2是图1所示的冲头和冲模装置的正视图(局部是剖视图), 为了使图形清楚而拆下了高速冲压机; 图3是图2所示的冲头和冲模装置的分解横剖面图; 图4是工具固定件的正视图; 图5是图4所示的工具安装件的侧视图,局部是剖视图; 图6是上部弹簧保持架的顶视图; 图7是图6所示的上部弹簧保持架的侧视图、局部是剖视图; 图8是根据本发明所形成的冲头导向板的底视图; 图9是图8所示的冲头导向板的侧视图、局部是剖视图; 图10是球体保持架的顶视图; 图11是沿图10的线11-11所截取的、图10所示的球体保 持架的横剖视图; 图12是图10和11所示的一部分球体保持架的横剖视图;它 示出了球体保持架的壁和各个球轴承的关系; 图13是根据本发明所形成的下部导向套的顶视图; 图14是图13所示的下部导向套的侧视图、局部是剖视图; 图15是本发明的冲模嵌套的顶部视图; 图16是图15所示的冲模嵌套的侧视图、局部是剖视图; 图17是本发明的模瓦的侧视图;及 图18是图17所示的模瓦的顶视图、局部是剖视图。
具体实施方式 结合上面附图来阅读本发明优选实施例的下面描述,并且这些 描述应该被认为是本发明整个描述中的一部分。
如说明书中所使用 的一样,术语如“水平”、“垂直”、“左”、“右”、“上”和 “下”等用来表示特殊附图等中所图解的取向,并且这些没有使本 发明局限于这些特殊取向。
同样地,术语如“向内”和“向外”通 常指的是表面相对于它的拉伸轴线或者旋转轴线的合适取向。
此 外,术语如“联接”、“连接”或者“相互连接”用来描述两个或 者多个结构之间的关系,意味着这些结构直接或者间接地通过插入 结构使相互被固定或者连接,并且包括可旋转的连接。
术语“可工 作地”意味着这些结构之间的上面直接或者间接连接借助于这种连 接允许这些结构进行工作。
图1示出了根据本发明构造而成的自导向冲头和冲模装置1, 该装置1安装用于冲压机10,这种冲压机除了本发明之外是传统 的现有技术。
冲压机10包括压头15,该压头15联接到驱动器 中,该驱动器可运转来使压头15向着压板20和远离压板20的方 向移动,例如移动速率的范围为每分钟接近5到5000冲程。
该冲 程长度的范围大约为0.5到10英寸。
电动机25被连接到具有偏心 压力机35的驱动轴30上,该偏心压力机35借助于曲柄37来驱动 压头15。
飞轮38储存来自电动机25的动能,并且有助于使压头 15移向或者移离压板20。
驱动轴30和曲柄37的轴颈位于静压轴 承上,并且压头15的轴颈同样位于线性静压轴承上,包括液压 管,所有这些液压管设计成允许冲压机10以每分钟5到5000冲程 的上述速率进行工作。
上部工具固定件40通过固定件40中的通孔 和螺栓等(未示出)而连接到压头15上并由压头15来支承。
参照图1~3,冲头和冲模装置1包括冲头组件100、冲模组件 200和弹簧300。
冲头组件100被固定到工具固定件40上。
冲模 组件200被固定到压板20上,弹簧300放入到冲头组件和冲模组 件之间,并且弹性地支承在它们上。
优选地,冲头组件100和冲模 组件200限制出共同的中心线50(参见图1和2)和对称轴线X- Y(参见图4、6、8、10、13、15和18)。
在所示出的示例性实施 例中,这种对称是圆形的。
在冲头组件100和冲模组件200之间的 其它对称关系也可以被采用来与本发明一起使用,这些对称关系包 括例如在冲头组件100和冲模组件200之间提供360度支承表面 的椭圆形、六角形的、八角形的或者任何其它形状。
冲头组件100和冲模组件200可以由任何公知的工具钢形 成,或者由现有技术中公知的类似的、相对较硬的和/或使用寿命 长的金属形成。
相对较硬的金属带(未示出)设置在形成工具和冲模 之间。
转位机构(未示出)设置来使金属带或者其它坯料或者预制毛 坯移过冲压机10,并且以现有技术中公知的方法在冲头组件100 和冲模组件200之间形成毛坯。
冲头组件100包括上部弹簧保持架103、冲头导向板106、模 板导向套109和球体保持架112。
在所示出的实施例中,所有这些 充分地符合圆形对称,该圆形对称绕着通过冲头和冲模装置的中心 轴线50的对称轴线X-Y限制出。
尤其地,上部弹簧保持架103 包括通常是圆形的盘,该盘具有上表面115和凹入的下表面118, 该凹入表面118从冲头导向板106的外表面径向向外地伸出(图 7)。
压头联接器124从上表面115的中心部分向外突出。
压头联接 器124适合于非固定地接合互补成形的凹口,该凹口位于压头15 的工具固定件40内。
这种接合是这样的,以致压头可以迫使工具 固定件通常轴向向下移动,并且限制工具固定件由于弹簧300的作 用而轴向向上移动。
但是,这种联接允许在压头和冲头组件100之 间存在一些相对运动。
例如,压头联接器124可以形成为球形突出 部如上表面115上的球面弦,并且工具固定件40在面对突出部的 压头15上可以形成为互补凹口125(图2,3,4~7)。
最好如图3所示一样,上弹簧保持架103的凹入下表面118 被制成这样的尺寸大小和形成这样的形状,从而可以安放冲头导向 板106。
通孔119连接在上表面115和凹入的下表面118之间,并 且适合安放固定装置如螺栓等,从而固定弹簧保持架103和冲头导 向板106。
参照图2、3、8和9,冲头导向板106限制出上表面133、下 表面136、工具凹口137和侧壁138。
冲头导向板106的侧壁138 限制出充分圆形对称的表面,该圆形对称绕着通过中心50的对称 轴线而限制出。
在所示出的实施例中,侧壁138限制出光滑弯曲表 面,即圆形的圆柱形表面,但是其它形状也是可以的,如这里所提 供的一样。
盲孔142设置在上表面133内,并且具有这样的深度: 该深度适合于安放固定件如螺栓等。
若干模板弹簧孔143形成于下 表面136上,并且适合于安放若干模板弹簧压缩装置(未示出)。
模 板弹簧压缩装置在现有技术中公知为,在冲压期间用来使脱模板保 持在金属带的合适位置上。
工具(未示出)以预定的顺序和模式固定 在冲头导向板106的工具凹口137内。
工具凹口137包括多边形 外部形状,例如矩形,如图2、8和9所示一样。
可松开地固定在 工具凹口137内的工具一般包括冲头和形成工具,这些冲头和形成 工具适合于冲孔、拉制、冲切、形成,或者相反,适合于移走金属 带的选择部分从而改变它的形状,如现有技术中所公知的一样。
参照图2、3、13和14,模板导向套109包括圆柱形罩,该罩 具有弧形外壁147和底部环形壁149。
模板导向套109还包括充分 的圆形对称,该圆形对称绕着通过冲头和冲模装置中心50的对称 轴线X-Y限制出。
外壁147包括邻近顶部环边缘153的环形凹入 台肩151。
外壁147的表面与内表面一样基本上是光滑的。
倒角的 环形拐角155绕着模板导向套109的下边缘而设置在外壁147和 底部环形壁149的相交处上。
底部环形壁149从外壁147的内表 面向内伸出,并且限制出开口157,而该开口与模板导向套109的 内部连通。
开口157的尺寸大小和形状与冲头导向板106的工具凹 口137相一致。
内部台肩159形成于第一环形垂直取向的壁161 和第二环形垂直取向的壁163之间。
底部环形壁149的内部表面 165包括若干弹簧腔167,这些腔适合安放传统压缩弹簧(未示 出)。
在优选实施例中,绕着开口157沿着圆周方向设置了至少8 个弹簧腔167。
一对导向衬套腔170以相互沿直径方向相对、隔开 的关系而形成于底部环形壁149内。
当把模板导向衬套109装配在 冲头和冲模装置1内时,导向衬套腔170适合于安放导向衬套(未 示出),这个将在下文中作进一步的描述。
在装配期间,O形环172 设置在台肩151上。
参照图2、3和10~12,球体保持架112包括圆柱形衬套,该 衬套由圆柱形壁182限制出,该圆柱形壁182具有若干横向孔 180,这些孔设置成它通过它的圆周,这些孔的尺寸大小和形状能 够安放各个球轴承185。
每个球轴承185的部分从壁182的两侧向 外突出。
球体保持架112具有尺寸大小适合安放模板导向套109的 内径。
参照图3、15~18,冲模组件200包括模瓦203、冲模嵌套的 导向套206和下部弹簧保持器209,所有这些具有充分地圆形对 称,该圆形对称绕着通过冲头和冲模装置中心50的轴线X-Y限 制出。
冲模嵌套的导向套206、模板导向套109和冲头导向板106 是互补的凸形/凹形结构,并且以套筒式导向布置的方式可运动地 相互安装起来,而球体保持架112减少了摩擦和磨损。
模瓦203包括用来固定到压板20上的装置如通孔215和有关 的螺栓(未示出)。
中心定位的废料口218形成于模瓦203内。
废料 口218提供了下面这些部分的金属带的出口通道:这些部分的金属 带通过设置在冲头导向板106内的形成工具而被切松。
一对导向衬 套腔270设置在模瓦203内,从而在装配冲头和冲模装置1时可以 与导向衬套腔170共轴线地对准。
冲模嵌套的导向套206包括圆柱形容座,该容座包括弯曲外壁 220和环形底壁222。
尤其地,弯曲外壁220包括内表面224和外 表面226。
环形底壁222从外壁220的下部向内突出。
冲模嵌套的 导向套206的内径大小被定成可以安放模板导向套109,这个将作 进一步的详细描述。
环形倒角拐角227形成于外壁220和底壁222 的内部相交处上,并且与模板导向套109的倒角拐角155互补。
进 入/观察口228设置在冲模嵌套的导向套206的侧部上。
进入/观察 口228为冲压工提供了一种这样的装置,该装置用来观察冲压工作 并且使用于修理或者调整的工具和/或模瓦203进入。
金属带入口 230和金属带出口232以相互沿直径方向相对的、共轴线对准的关 系而形成于冲模嵌套的导向套206的外壁220内。
环形底壁222限制出中心开口234,而该中心开口由第一环形 垂直壁236和第二较大直径环形垂直壁238限制出。
台肩240形 成于环形垂直壁236和238之间。
金属带出口232允许完工的零 件从冲头和冲模装置1中出来,例如进行卷绕工作等。
参照图3、7和18,下部弹簧保持架209包括环形板,该板从 冲模嵌套的导向套206的外壁220径向向外地进行延伸,并且包括 上表面251、下表面254和环形壁256。
下部弹簧保持架209设置 在刚好位于进入/观察口228上方的、冲模嵌套的导向套206的外 壁220上,并且适合于支撑弹簧300。
参照图1和2,弹簧300包括由弹簧质材料如弹簧钢形成的螺 旋形杆。
弹簧300在正常情况下在压缩时被偏压,并且包括上部环 310、下部环320和形成螺旋形束330的一圈或者多圈。
上部环 310和下部环320的直径大小定成外接球体保持架112和冲模嵌套 的导向套206。
以下面方式装配冲头组件100和冲模200。
参照图2和3,冲 模嵌套的导向套206首先通过螺栓固定到模瓦203中,因此废料口 218设置成与压板20中的相应废料部分成共轴线关系。
在这个位 置上,冲模嵌套的导向套206向上打开,最好如图3所示一样。
一 旦冲模嵌套的导向套206被牢牢地固定到压板20上,冲模部分被 安装到冲模嵌套的导向套206中,便完成了冲模组件200的装配, 而该冲模部分是凹形切割元件,这些元件与设置在冲头导向板106 中的工具相一致(为了图解清楚,因此没有示出)。
冲头组件100通过下面方法来装配:首先把凸形切割元件(如 钻孔器、冲头、形成工具等)安装在冲头导向板106的工具凹口 137内。
一旦这个完成,就把若干模板弹簧压缩装置安装在冲头导 向板106的孔143内。
然后,把若干模板插入物(为了图形清楚, 没有示出)安装到模板导向套109中。
模板插入物在现有技术中公 知为用来从冲头周围移走穿孔的金属带等,从而使金属带通过模子 前进。
一旦模板插入物安装到模板导向套109中,模板导向套109 安装到冲头导向板106中,从而包围和封闭冲头导向板106。
螺栓 等的长度足够延伸通过通孔167,而这些螺栓等被提供来把导向套 109固定到冲头导向板106上。
一旦在装配中到达这个时候,把O 形环172以坚固接合方式而放置在模板导向套109的环形凹入台肩 151上。
借助于使至少一个螺栓从通孔119延伸到孔142中,把上部 弹簧保持架103安装到冲头导向板106上。
为了完成冲头和冲模装 置1的装配工作,把弹簧300设置在下部弹簧保持架209上,因此 下部弹簧320设置在下部表面254上。
在初始没有偏压的情况下, 弹簧300设置在下部弹簧保持架209上。
一旦弹簧300位于合适 位置上,那么把冲头组件100放置到冲模组件200中。
当这个产生 时,使角度定位销(未示出)取向成设置在模板导向套109和冲模嵌 套的导向套206的孔170、270内。
角度导向销和角度导向套在现 有技术中公知为,用来保持冲头和冲模装置中的凸形和凹形部分之 间的合适角度取向。
应该知道,当冲头组件100进入冲模组件200 时,弹簧300通过压缩被偏压。
为了使冲头组件100在冲模组件 200内保持在适合位置上,因此需要使它们锁紧在合适位置上,从 而抵消了弹簧300所施加的偏压负载。
以下面方式把冲头和冲模装置1装配到高速冲压机10上。
压 头联接器124(设置在上部弹簧保持架103的上表面115上)取向成 与压头15上的互补凹口125成面对关系。
首先使冲头和冲模装置 1沿着冲压机10的压板20滑动,直到工具固定件40设置成与压 头15成面对关系时为止。
一旦冲头和冲模装置1处于合适位置上 而工具固定件40接合压头联接器124,那么借助于现有技术中公 知的定位暗销和固定螺栓,把冲头和冲模装置1可松开地固定到压 板20上。
一旦冲头和冲模装置1被固定,那么冲压机10被驱动从 而使压头15移向它的整个底部位置。
塞尺和冲模下部止动装置(未 示出)用来设置冲头工具进入到冲模部分中的深度,如现有技术中 所公知的一样。
一旦冲头和冲模部分的深度设定完成了,那么就可 以从弹簧300中拆去锁紧装置,因此冲头组件100借助于弹簧300 而偏压在压头15上。
一旦这个发生了,冲头和冲模装置1就可以 用来制造金属零件了。
尤其地,冲压机10被驱动来使压头15移动到整个顶部位置 上,通过减少弹簧300上的偏压,这就打开了冲头组件100和冲模 组件200。
通过使金属带经过进入支撑230而供给到冲模嵌套的导 向套206,冲压机10被驱动来使压头15移动到整个底部位置上, 从而牢牢地把金属带保持在模板的面板和冲模嵌套(die nest)之 间。
这个过程可以重复许多次,而当材料带递增地滑过冲模时,压 头15在整个底部位置和整个顶部位置之间往复运动,在那里借助 于各种冲头和冲模工具来逐渐形成它。
材料通过冲模的过程可以通 过冲模嵌套的导向套206的观察/进入口228观察到。
工具的调整 也可以通过观察/进入口228来实现,而不需要拆下冲头和冲模装 置1。
一旦冲头和冲模装置1调整到可以产生出满意的零件,那么 冲压机10可以完全被驱动,例如以每分钟在5和5000冲程之间的 速率进行往复运动,同时同步地把库存材料转移到冲头和冲模之间 的空间内并且使之通过该空间,从而生产出零件。
由于冲头和冲模装置1的刚性极好并且圆形对称,因此冲头组 件100的凸形切割元件完全依赖于模板导向套109和冲模嵌套的导 向套206所提供的引导作用而被导入到冲模组件200的凹形切割元 件中,而与冲压机压头15所固有的任何不精密性完全无关,或者 随着冲压机压头的磨损而升高。
这个系统总体上不需要冲压机对准 系统具有极好的精确性。
在冲头、冲模和模板固定件中提供了这种 必需的引导作用。
有利的是,冲头和冲模装置1设置成与压头15 没有关系,因为冲头和冲模装置1没有栓接到压头15上。
附图中 所示出的、压头15与冲头和冲模装置1之间的连接允许冲压机对 准不精密并且可以补偿这种不精确。
应该知道,弹簧300可以通过 下面方法来取代:采用弹簧压缩装置,这些装置在内部设置到模板 弹簧导向套中。
这些内部弹簧压缩装置可以安装到冲头导向板106 上,并且作用在腔中,而这些腔设置在模板导向套109中。
采用本发明可以得到许多优点,而本发明提供了自导向的冲头 和冲模装置,该装置避免了与现有技术的金属冲压装置有关的所有 上述问题。
本发明的自导向冲头和冲模装置借助于下面方法减少了 冲模元件的不对准性:使冲模的保持架结构与模板组件结合。
该自 导向冲头和冲模装置所设计成和构造成的形式比具有其它固定件和 导向装置的冲头/冲模装置要简单,并且使球体保持架冲模结构的 功能与模板组件结合起来。
本发明的结构具有更少的零件容易失 效,并且这些元件更加整体化,因此与复杂的布置相比,使用寿命 更长,并且这些元件的特征在于较少昂贵的预先购置成本。
本发明的一个主要优点是,所公开的自导向冲头和冲模装置提 供一种独立的对准系统,该系统在生产精密零件时实际上可以使用 老化的、磨损的和可靠性小的冲压机,而不会相应减少制造零件的 质量。
老化的冲压设备可以与本发明的自导向冲头和冲模装置一起 使用,而不需要开支采购冲压机新部分(该新的用来更换磨损的, 而磨损可以使压头变松或者移动)费用或者修理磨损的冲压机的费 用。
这允许设计总体上是新型的、简化的冲压机,而该冲压机不需 要现有冲压机的复杂驱动和控制,并且不需要这种方式的维护和吊 杆对准系统的维护。
本发明决不局限于附图中具体公开的和示出的这种精确结构, 而是还包括附加权利要求范围内的各种变形或者等同物。
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