齿轮精冲件的冲压模具及成型方法
阅读说明：本技术 齿轮精冲件的冲压模具及成型方法 (Stamping die and forming method of gear fine stamping part ) 是由 张正威 涂繁 余宇恒 胡梅 骆蜜 龚甜 彭林香 朱莎 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种齿轮精冲件的冲压模具,包括上模和下模,上模包括凸凹模、连接螺钉以及从上至下依次设置的上模板、垫板、中间板和齿圈板,凸凹模穿设于齿圈板上,凸凹模的外形与齿轮精冲件外形相适配,连接螺钉穿设于上模板和垫板上,连接螺钉的头部位于上模板的沉头孔中,连接螺钉伸出垫板外的尾部上套有凸凹模,凸凹模与连接螺钉采用螺纹连接,连接螺钉的内部开设有通孔,通孔中容纳有相对于其可上下移动的打杆。本发明提出的齿轮精冲件的冲压模具,采用连接螺钉来固定凸凹模,凸凹模套于连接螺钉外,相对于凸凹模外环侧设置连接螺钉的结构,此种凸凹模的加工过程非常简单且成本低廉,同时也解决了因采用焊接连接而引起的焊接处易开裂的问题。(The invention discloses a stamping die for a gear fine-blanking piece, which comprises an upper die and a lower die, wherein the upper die comprises a male-female die, a connecting screw, an upper die plate, a backing plate, a middle plate and a gear ring plate which are sequentially arranged from top to bottom, the male-female die is arranged on the gear ring plate in a penetrating manner, the appearance of the male-female die is matched with that of the gear fine-blanking piece, the connecting screw is arranged on the upper die plate and the backing plate in a penetrating manner, the head part of the connecting screw is arranged in a counter bore of the upper die plate, the tail part of the connecting screw, which extends out of the backing plate, is sleeved with the male-female die, the male-female die is in threaded connection with the connecting screw, a through hole is formed in the connecting screw, and a striking rod which can move up and down relative to the through hole is accommodated in the through hole. According to the stamping die for the gear fine-blanking part, the male and female dies are fixed by the connecting screws, are sleeved outside the connecting screws, and are in a structure that the connecting screws are arranged on the outer ring side of the male and female dies, the machining process of the male and female dies is very simple, the cost is low, and meanwhile, the problem that welding parts are prone to cracking due to welding connection is solved.)
技术领域
本发明涉及精密冲压技术领域，尤其涉及一种齿轮精冲件的冲压模具及成型方法。
背景技术
齿轮精冲件是中高压电器中常见的一种零件，如图1所示。厚度从1mm到8mm不等，该类零件具有尺寸小、孔到边缘的距离薄、外形不规则，且外形齿轮面质量要求极高。根据这些特征，选择采用精冲冲压成型，精冲冲压成型具有高效、低耗和优质等特点，生产的零件尺寸公差小、形位精度高、剪切面光洁、表面平整、垂直度和互换性好。而在精冲工艺中，为冲压此种零件，参照图2，如凸凹模采用焊接结构时，其加工成本低，但强度差，焊接处极易开裂。参照图3，如凸凹模采用整体结构，其强度好（加大固定部位用螺钉固定），但加工成本高（因凸凹模外形不规则，其加大固定部位的加工需要坐标磨等高精度设备保证）。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种齿轮精冲件的冲压模具及成型方法，旨在解决目前凸凹模固定方式存在的稳定性差或生产成本过高的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种齿轮精冲件的冲压模具，包括上模和下模，所述上模包括凸凹模、连接螺钉以及从上至下依次设置的上模板、垫板、中间板和齿圈板，其中，所述凸凹模穿设于齿圈板上，凸凹模的外形与齿轮精冲件外形相适配，连接螺钉穿设于上模板和垫板上，连接螺钉的头部位于上模板的沉头孔中，连接螺钉伸出垫板外的尾部上套有凸凹模，凸凹模与连接螺钉采用螺纹连接，连接螺钉的内部开设有通孔，通孔中容纳有相对于其可上下移动的打杆。
优选地，所述凸凹模的内部设有用于成型齿轮精冲件内部孔的内孔以及用于安装连接螺钉尾部的螺纹孔，内冲孔和螺纹孔连通。
优选地，所述齿圈板上安装有浮动式导料销。
优选地，所述垫板和浮动式导料销之间安装有弹簧以对浮动式导料销进行复位。
优选地，所述齿圈板和下模的凹模上均设有V形齿圈。
优选地，所述齿圈板与凸凹模的配合处还设有让位槽。
优选地，所述下模上安装有顶杆和顶件器，顶杆位于顶件器下方，顶件器和凸凹模相对设置。
优选地，所述凸凹模采用冷作模具钢制成，凸凹模热处理前先进行攻牙；凸凹模热处理采用淬火加高温回火，材料热处理完成后，凸凹模的外形和内孔均采用慢丝线割成型后，并做抛光处理。
优选地，所述连接螺钉由标准件螺钉加工而成。
本发明进一步提出一种齿轮精冲件的成型方法，在采用上述的齿轮精冲件的冲压模具进行冲压后，还包括以下步骤：
使用磁力吸附以固定冲压后得到的齿轮精冲件，使齿轮精冲件的毛刺面朝上，先用平面砂带去除毛刺，再进行刷光处理，刷光完成后齿轮精冲件直接进入清洗机，依次进行清洗、防锈和烘干处理；
将烘干后的齿轮精冲件进行碳氮共渗热处理和镀锌表面处理。
本发明提出的齿轮精冲件冲压模具，采用连接螺钉来固定凸凹模，凸凹模套于连接螺钉外，相对于凸凹模外环侧设置连接螺钉的结构，此种凸凹模的加工过程非常简单且成本低廉，另外，也解决了凸凹模采用焊接连接而引起的焊接处易开裂的问题。另外，本齿轮精冲件冲压模具具有结构简单、工作可靠以及容易实现的优点。
附图说明
图1为某一齿轮精冲件的结构示意图；
图2为采用焊接结构的凸凹模固定方式结构示意图；
图3为采用整体结构的凸凹模固定方式结构示意图；
图4为本发明齿轮精冲件的冲压模具优选实施例的结构示意图；
图5为本发明齿轮精冲件的冲压模具中凸凹模、连接螺钉和打杆的分解结构示意图。
图中，1.上模板、2.中间板、3.齿圈板、4.垫板、5.凸凹模、6.连接螺钉、7.打杆、8.浮动式导料销、9.顶件器、10.顶杆、11.凹模。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参照图4和图5，一种齿轮精冲件的冲压模具，包括上模和下模，上模包括凸凹模5、连接螺钉6以及从上至下依次设置的上模板1、垫板4、中间板2和齿圈板3，其中，凸凹模5穿设于齿圈板3上，凸凹模5的外形与齿轮精冲件外形相适配，连接螺钉6穿设于上模板1和垫板4上（连接螺钉6与上模板1和垫板4配合的外侧壁外部不设置螺纹即光滑设置），连接螺钉6的头部位于上模板1的沉头孔中，连接螺钉6伸出垫板4外的尾部上套有凸凹模5，凸凹模5与连接螺钉6采用螺纹连接，连接螺钉6的内部开设有通孔，通孔中容纳有相对于其可上下移动的打杆7（打杆7的底部形状根据齿轮精冲件的内齿形状和尺寸来设置）。
以图1所示的零件来说明本齿轮精冲件冲压模具的工作原理。齿轮零件使用材料为冷轧球化退火S20C钢卷，化学成分参照Q/BQB 360-2014，零件厚度6mm，为厚板精冲件。该类零件具有尺寸小、孔到边缘的距离薄、外形不规则的特点，且该零件为齿轮零件，内孔和外齿需参与齿轮传动，为功能区，故全部冲裁面均要求全光亮带（具体尺寸要求见图1）。
具体地，凸凹模5的内部设有用于成型齿轮精冲件内部孔的内孔以及用于安装连接螺钉6尾部的螺纹孔，内冲孔和螺纹孔连通。
进一步地，齿圈板3上安装有浮动式导料销8。采用浮动式导料销8，一方面对料带起导向作用，另一方面便于料带脱离模面，使送料顺畅，且利于模面废料清理。垫板4和浮动式导料销8之间安装有弹簧以对浮动式导料销8进行复位。通过弹簧可带着料带上下浮动。
进一步地，齿圈板3和下模的凹模11上均设有V形齿圈（V形齿圈高度可设置1mm）。
本模具采用双面齿圈设计，在V形齿圈的内面产生横向侧压力，以阻止材料在剪切区内撕裂和在剪切区外金属的横向流动。另外，可控制凸凹模5和凹模11之间冲裁间隙极小（料厚0.5%-1%），使得剪切面具有较好的垂直度（垂直度约为零件厚度的0.26%）和100%全光的剪切面光亮带。
进一步地，齿圈板3与凸凹模5的配合处还设有让位槽。让位槽一方面可积攒精冲油在其中，使凸凹模5运动更顺畅，另一方面可防止凸凹模5的刃口部位因长时间冲裁肿胀或粘连附着物后回位时扯断连接螺钉6。
进一步地，下模上安装有顶杆10和顶件器9，顶杆10位于顶件器9下方，顶件器9和凸凹模5相对设置。
具体地，凸凹模5采用冷作模具钢（如CALDIE）制成，凸凹模5热处理前先进行攻牙；凸凹模5热处理采用淬火加高温回火（高温回火后硬度为60~62HRC），材料热处理完成后，凸凹模5的外形和内孔均采用慢丝线割成型后，并做抛光处理。
连接螺钉6由标准件螺钉加工而成。本实施例中，连接螺钉6可使用12.9级标准M22螺钉加工而成，此种方式可减少加工工序，提高生产效率，从而有效地降低生产成本。
齿轮精冲件的冲压模具其冲压过程如下。
冲裁开始前通过齿圈力，经剪切线外的齿圈板3，使V形齿圈压入材料并压紧在凹模11上，从而在V形齿圈的内面产生横向侧压力，以阻止材料在剪切区内撕裂和在剪切区外金属的横向流动。此时，浮动式导料销8通过挤压弹簧，将零件压在模面上，同时反压力又在剪切线内由推板将材料压紧在凸凹模5上，并在压紧状态中，在冲裁力作用下进行冲裁。剪切区内的金属处于三向压应力状态，从而提高了材料的流动性。此时，材料就沿着凹模11的刃口形状，呈纯剪切的形式冲裁零件。冲裁结束后，齿圈力和反压力压力释放，模具开启，卸料力将齿圈板3压下，凸凹模5与齿圈板3滑动配合，此时凸凹模5回位，料带从凸凹模5上卸出，浮动式导料销8则通过弹簧力将料带带离模面，开模后，退料力通过连接螺钉6内的打杆7打出凸凹模5中的废料，顶件力则通过顶杆10和顶件器9将零件顶出，并用压缩空气将零件和废料吹离。
本发明提出的齿轮精冲件的冲压模具，采用连接螺钉6来固定凸凹模5，凸凹模5套于连接螺钉6外，相对于凸凹模5外环侧设置连接螺钉6的结构，此种凸凹模5的加工过程非常简单且成本低廉，另外，也解决了凸凹模5采用焊接连接而引起的焊接处易开裂的问题。另外，本齿轮精冲件的冲压模具具有结构简单、工作可靠以及容易实现的优点。
本发明进一步提出一种齿轮精冲件的成型方法。
一种齿轮精冲件的成型方法，在采用上述的齿轮精冲件冲压模具进行冲压后，还包括以下步骤：
步骤S10，使用磁力吸附以固定冲压后得到的齿轮精冲件，使齿轮精冲件的毛刺面朝上，先用平面砂带去除毛刺，再通过三对行星刷轮进行刷光，刷光完成后齿轮精冲件直接进入清洗机，依次进行清洗、防锈和烘干处理；
步骤S20，将烘干后的齿轮精冲件进行碳氮共渗热处理和镀锌表面处理。
齿轮精冲件使用此种加工工艺，具有制造效率高、成本低廉、质量稳定、以及适宜大批量生产的优点。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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