專利名稱：一種改善應(yīng)力狀態(tài)的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及屬于金屬塑性成形加工技術(shù)領(lǐng)域，具體說是涉及一種能改善冷擠壓中正擠壓沖頭工作時所受應(yīng)力狀態(tài)的沖頭結(jié)構(gòu)形式。
背景技術(shù)：
模具壽命是影響冷擠壓生產(chǎn)能否順利進(jìn)行的一個重要因素，也關(guān)系到冷擠壓件的精度和質(zhì)量。冷擠壓中模具的失效形式主要有塑性變形、產(chǎn)生裂紋、斷裂、局部磨損、局部掉塊等。模具結(jié)構(gòu)對模具受力狀態(tài)的影響很大，合理的模具結(jié)構(gòu)能使模具工作時受力均勻、合理，不易偏載，應(yīng)力集中小。在冷擠壓中，正擠壓作為一種主要的成形工藝被廣泛使用。而生產(chǎn)實際中，正擠壓沖頭也存在因失效而不能繼續(xù)使用的問題，而其失效形式主要有產(chǎn)生裂紋和斷裂等，其中·產(chǎn)生裂紋的形式有多種，而沖頭工作端面產(chǎn)生靠近外圓的環(huán)形或半環(huán)形裂紋(見附圖I)是一種主要的失效形式，這種裂紋多產(chǎn)生于距沖頭外圓3 6mm處的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，其產(chǎn)生的主要原因為，沖頭工作時端面受垂直壓力(見附圖2)產(chǎn)生彈性變形，沖頭靠近外圓部位受內(nèi)部金屬擠壓，向外壁方向彈性變形，而沖頭外圓壁沒有相應(yīng)的平衡力，當(dāng)沖頭一個工作形行程結(jié)束后，這種變形應(yīng)力又消失。這樣沖頭經(jīng)過一段使用，此部位在交變應(yīng)力的作用下，便產(chǎn)生疲勞裂紋，使沖頭很快失效。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種結(jié)構(gòu)合理的正擠壓沖頭端部結(jié)構(gòu)形式，采用該結(jié)構(gòu)形式的正擠壓沖頭可以改善其工作時工作端部的受力狀態(tài)，有效解決正擠壓沖頭端面環(huán)形裂紋產(chǎn)生的問題。本實用新型的目的可通過下述技術(shù)措施來實現(xiàn)本實用新型的改善應(yīng)力狀態(tài)的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)包括尾端、沖頭身和工作端；所述工作端外圓設(shè)置有由工作端端部向沖頭身部分延伸的長度為8 IOmm的環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段，且所述的環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段的直徑大于沖頭身段直徑O. 3_;在所述的工作端的端面設(shè)置一高度為2 3_、角度為45°的圓錐凸臺，圓錐凸臺根部至環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶外圓部分設(shè)置有角度為2°的圓錐過度面；其中，所述的圓錐凸臺根部直徑為環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段外圓直徑的O. 7倍。本實用新型所述圓錐凸臺的臺面與圓錐凸臺的錐面之間的過渡圓角、以及圓錐凸臺根部與角度為2。的圓錐過度面之間的過渡圓角均為Rl. 5mm。本實用新型的有益效果如下由于本實用新型采用正擠壓沖頭工作端部結(jié)構(gòu)形式設(shè)計，可以改變沖頭工作時的端部應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生一指向沖頭內(nèi)部的壓應(yīng)力，因而可以有效解決正擠壓沖頭工作端面環(huán)形裂紋產(chǎn)生的問題，提高沖頭使用壽命，節(jié)約生產(chǎn)成本。
圖I為正擠壓沖頭端面環(huán)形裂紋示意圖。圖中箭頭所指為平?jīng)_頭使用過程中產(chǎn)生的環(huán)形裂紋。圖2為普通平端面正擠壓沖頭受力示意圖。圖3為本實用新型的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)形式全圖。圖4為本實用新型的正擠壓沖頭工作端部受力示意圖。圖5為本實用新型的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)形式工作端部放大圖。
具體實施方式
本實用新型以下將結(jié)合實施例(附圖)進(jìn)一步描述如圖3、圖5所示，本實用新型所述沖頭主要包括尾端I、沖頭身2和工作端3三部分；所述工作端外圓設(shè)置有由工作端端部向沖頭身部分延伸的長度L2為8 IOmm的環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段，且所述的環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段的直徑dl大于沖頭身段直徑d3O. 3mm ;在所述的工作端的端面設(shè)置一高度LI為2 3mm、角度為45°的圓錐凸臺，圓錐凸臺根部至環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶外圓部分設(shè)置有角度為2°的圓錐過度面；其中，所述的圓錐凸臺根部直徑d2為環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段外圓直徑dl的O. 7倍。本實用新型所述圓錐凸臺的臺面與圓錐凸臺的錐面之間的過渡圓角、以及圓錐凸臺根部與角度為2。的圓錐過度面之間的過渡圓角均為Rl. 5mm。本實用新型的具體工作原理為在沖頭工作時，沖頭端面所設(shè)凸臺和錐面受到坯料金屬的反作用力P，而這種力作用在圓錐面上時，會產(chǎn)生一指向沖頭內(nèi)部的分力F2，構(gòu)成指向沖頭內(nèi)部的壓應(yīng)力，因而可以改變靠近沖頭外圓的環(huán)形區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)，有效解決端面環(huán)形裂紋的產(chǎn)生(參見圖4)。另外，工作端外圓設(shè)置一高度為8 IOmm的環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶，可以減少沖頭工作過程中沖頭外圓和凹模內(nèi)壁的接觸面積，可以減少因沖頭夾持不正而帶來的折斷。
權(quán)利要求1.一種改善應(yīng)力狀態(tài)的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)，其特征在于所述沖頭包括尾端、沖頭身和工作端；所述工作端外圓設(shè)置有由工作端端部向沖頭身部分延伸的長度為8 IOmm的環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段，且所述的環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段的直徑大于沖頭身段直徑O. 3mm ；在所述的工作端的端面設(shè)置一高度為2 3_、角度為45°的圓錐凸臺，圓錐凸臺根部至環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶外圓部分設(shè)置有角度為2。的圓錐過度面；其中，所述的圓錐凸臺根部直徑為環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段外圓直徑的O. 7倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改善應(yīng)力狀態(tài)的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)，其特征在于所述圓錐凸臺的臺面與圓錐凸臺的錐面之間的過渡圓角、以及圓錐凸臺根部與角度為2。的圓錐過度面之間的過渡圓角均為Rl. 5mm。
專利摘要一種改善應(yīng)力狀態(tài)的正擠壓沖頭結(jié)構(gòu)，其特征在于所述沖頭包括尾端、沖頭身和工作端；所述工作端外圓設(shè)置有由工作端端部向沖頭身部分延伸的長度為8～10mm的環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段，且所述的環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段的直徑大于沖頭身段直徑0.3mm；在所述的工作端的端面設(shè)置一高度為2～3mm、角度為45°的圓錐凸臺，圓錐凸臺根部至環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶外圓部分設(shè)置有角度為2°的圓錐過度面；其中，所述的圓錐凸臺根部直徑為環(huán)臺形結(jié)構(gòu)的工作刃帶段外圓直徑的0.7倍。本實用新型是針對冷擠壓成形中的正擠壓沖頭研究設(shè)計的，在冷擠成形中作為正擠成形沖頭使用，可以有效解決正擠壓沖頭生產(chǎn)過程中，工作端部環(huán)形裂紋的產(chǎn)生，而導(dǎo)致的沖頭失效，從而提高沖頭使用壽命、節(jié)約生成成本。
文檔編號B21C26/00GK202667306SQ20122037740
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者劉百宣, 劉華, 孫紅星, 王偉欽, 劉丹 申請人:鄭州機械研究所