[发明专利]一种沉头孔冲压成形模具及工艺

权利要求书

1.一种沉头孔冲压成形模具，其特征在于，包括用于对坯料进行挤压制成工序件的挤压模具和用于对工序件进行冲孔整形获得具有成品沉头孔的成品的冲孔整形模具；

挤压模具包括：挤压冲头(5)和挤压凹模(6)；挤压冲头(5)的端部为一个挤压圆台(50)；挤压凹模(6)顶部设有挤压刃口(60)，挤压刃口(60)下部设有顶杆孔(61)；

冲孔整形模具包括：冲孔-整形冲头(8)和冲孔凹模(9)；冲孔-整形冲头(8)的最底部为一个圆柱体(80)，圆柱体(80)的上部连有一个整形圆台(81)；冲孔凹模(9)顶部设有冲孔刃口(90)，冲孔刃口(90)锋利，无圆角；

工序件(2)上由挤压冲头(5)挤压形成的沉头孔中，沉头孔锥角为A2，大端直径为D21，小端直径为D2；挤压冲头(5)上挤压圆台(50)的大端直径为D51，小端直径为D5，锥角为A5；成品(3)的沉头孔的锥角为A3，大端直径为D31，小端直径为D3；A2＝A5，D21＝D51，D2＝D5；A2比A3大3°-5°；D21比D31大1mm-2mm；D2比D3大1mm-2mm；

挤压凹模(6)的挤压刃口(60)顶部设有圆角；挤压凹模(6)的挤压刃口带有拔模斜度；挤压凹模(6)的挤压刃口顶部直径为D6，D6比D3小0.5mm-1mm；

冲孔-整形冲头(8)上圆柱体(80)的直径为D8，整形圆台(81)的小端直径为D8，大端直径为D81，锥角为A8；A8＝A3，D81＝D31，D8＝D3；

冲孔刃口(90)的刃口直径为D9；冲孔凹模(9)和冲孔-整形冲头(8)的圆柱体(80)配合用于进行冲孔；刃口直径D9和冲孔-整形冲头(8)的小端直径D8采用最小的合理冲裁间隙进行配合；

还包括压边装置(70)；压边装置用于对坯料进行挤压和对工序件进行冲孔整形时提供一个能够调节的压边力；

顶杆孔(61)中安装有反顶冲头(71)，反顶冲头(71)下部连接有气动顶杆(72)，气动顶杆(72)在成形时提供一个能够调节的背压力。

2.一种沉头孔冲压成形工艺，其特征在于，基于权利要求1所述的一种沉头孔冲压成形模具，包括以下步骤：

第一步，挤压模具将板状坯料(1)先通过挤压的方式制成工序件(2)；

第二步，冲孔整形模具将工序件(2)通过冲孔-整形的方式制成成品(3)和废料(4)；

第一步具体包括以下步骤：压边装置(70)用压边力Fy将坯料(1)压在挤压凹模(6)上，然后挤压冲头(5)穿过压边装置(70)的冲头过孔挤压坯料(1)，使得部分坯料进入挤压凹模(6)的刃口(60)中，形成工序件(2)；

第二步具体包括以下步骤：工序件(2)通过在第一步中被挤入挤压刃口(60)中的凸起坯料居中定位于冲孔刃口(90)中；压边装置(70)用压边力Fy将工序件(2)压紧在冲孔凹模(9)上；然后冲孔-整形冲头(8)穿过压边装置(70)的冲头过孔对工序件(2)进行冲孔，冲去废料(4)，并对工序件(2)的沉头孔进行整形，获得带沉头孔的成品(3)。

3.根据权利要求2所述的一种沉头孔冲压成形工艺，其特征在于，第一步挤压获得工序件(2)上沉头孔的锥角A2比成品(3)上沉头孔的锥角A3大3°-5°；第二步中，通过冲孔-整形冲头(8)的圆柱体(80)和冲孔凹模(9)配合，冲去废料(4)，然后整形圆台(81)挤压工序件(2)上沉头孔底部区域(311)的材料，使其向上流动转移到沉头孔的上部未被充填的区域(312)，对工序件(2)上沉头孔的形状进行微整形，形成最终成品(3)的沉头孔。

4.根据权利要求2所述的一种沉头孔冲压成形工艺，其特征在于，整个挤压过程中，坯料(1)在挤压冲头(5)和承受背压Fd的反顶冲头(71)共同作用下进入刃口带圆角和拔模斜度的挤压凹模(6)中，坯料处于三向压应力状态，不发生开裂；整个整形过程中冲孔-整形冲头(8)未完全被工序件(2)的材料包围，材料始终有自由流动空间。