本發(fā)明涉及用在沖壓模具中的沖?；驔_頭。本發(fā)明的優(yōu)選方式涉及用于動力壓機的具有可更換肩部的沖模或沖頭。

背景技術(shù)：

金屬壓機有多種多樣的形式。一個極端的例子是“車庫壓機”(garagepress)，其為簡單且低成本的裝配式結(jié)構(gòu)，這樣的裝配式結(jié)構(gòu)被設(shè)計為多用途的，用于各種可能需要在汽車車間里完成的一次性任務(wù)中，例如，從輪轂中拆卸軸承，等等。另一個極端的例子是高精度、高速的硬幣精壓機(mintingpress)，其被設(shè)計用于壓出數(shù)百萬的具有極高精確度的硬幣。在這個范圍內(nèi)的其他常見的壓機包括折彎機(pressbrake)和動力壓機(powerpress)。折彎機被設(shè)計用于制造長板金屬構(gòu)件(如儲物柜)和建筑產(chǎn)品(如屋頂排水溝)等等。動力壓機是用于最常見型號壓機的通用術(shù)語，這種型號的壓機被用以制造日常使用的大量的金屬構(gòu)件，范圍從小型汽車零部件到建筑支架、家具、電子產(chǎn)品、元件及其他日用小部件的無盡的清單。

折彎機是一種用于將相對薄的金屬板每次彎出一個簡單的折的代表性機器。因為這種機器被用于彎折金屬板薄片，施加在被加工件上的力則相對較小。該機器能被容易地改變以變換速度和沖程高度(沖頭向下行進到被加工件和沖模的長度)。用于折彎機的模具(tool)是標(biāo)準(zhǔn)的，且能被快速安裝和拆卸。折彎機模具是典型地相對輕量級的且能用手拿起。在折彎機操作中，在沖程最低處被加工件通常僅被接觸三個點，這三個被接觸點來自于沖頭的頂部中央和沖模兩肩的底部。動力壓機用于將相對厚的金屬彎折或在上面打孔。動力壓機施加的力遠(yuǎn)大于典型折彎機施加的力。動力壓機被設(shè)置為具有很好的容差，例如，動力壓機中用的模具被安裝在滑道上以確保他們總是處在相對于其他模具的相同位置。動力沖壓模具——包括沖模和沖頭——被牢固地安裝在該機器上，該工序能夠輕易地耗費1小時或更長。該模具由脫氧鋼(solidsteel)制成且非常重，常常需要專用設(shè)備將他們舉升到位。在動力壓機沖程最低處，被加工件通常完全被夾在沖頭和沖模之間，即任何地方都沒有間隙。

在動力壓機中，模具肩部的半徑通常由被加工件的厚度決定。被加工件的裝飾性外觀一般來說不太重要。動力壓機通常用于重復(fù)的壓力作業(yè)——一臺機器一天可完成10000個相同操作，日復(fù)一日。動力壓機通常不被用于制作金屬板的一次性彎折。

用在動力壓機中的模具常常由經(jīng)熱處理的且硬化的特種工具鋼(specialisttoolsteel)制成?？赏ㄟ^先加熱鋼材后快速冷卻鋼材來硬化高碳鋼。該鋼材接著被重新加熱到低溫且能夠緩慢冷卻。有時可以在硬化鋼模具中鉆出螺紋孔。然而這樣做是極難的且昂貴的。更換硬化鋼模具通常比在模具中鉆出螺紋孔的性價比更高。

不斷維修或保養(yǎng)用于動力壓機的金屬成形模具的高難度工作區(qū)(thehardestworkedareas)是個問題。模具的高難度工作區(qū)通常在肩部。肩部損傷是由被加工件被拖拽經(jīng)過肩部或肩部被拖拽經(jīng)過被加工件而造成的?；旧?，該損傷是由兩表面之間的摩擦力造成的，該摩擦力產(chǎn)生足夠融化一些表面顆粒的微觀級熱量并隨后進一步造成周邊表面的損傷。決定模具能夠承受的損傷量的因素包括：

被加工件材料的性能；

模具肩部表面和被加工件之間施加的壓力；

被加工件在模具肩部上拖拽或模具肩部在被加工件上拖拽的速度；

表面間潤滑劑的量和品質(zhì)；

模具材料的品質(zhì)；

被加工件和模具材料二者的表面光潔度；

被加工件表面和模具肩部表面的大致潔凈度；

其他次要因素，如室溫；

生產(chǎn)率(每小時模具用的次數(shù)越多，則需要更頻繁地因損傷而更換模具)。

本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式的目的在于至少從某種程度上解決肩部或模具肩部的損傷問題。當(dāng)該目的適用于優(yōu)選實施方式時，應(yīng)當(dāng)理解的是，并沒有限制權(quán)利要求保護范圍的打算。這是因為發(fā)明目的本身就是為了給公眾提供一個有用的選擇。

術(shù)語“包括”及其派生詞，例如“包含”，如果在本文中用于涉及特征的組合時，不應(yīng)被認(rèn)為排除了具有其他未詳細(xì)說明的特征的組合的可能性。例如，一種排布方式“包含”特定部件的陳述并不意味著它不能(而且任選地)具有附加的部件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于沖壓模具的沖模或沖頭，包括：

主體；以及，

具有支座和滾軸的滾軸組件；

所述支座具有與所述主體中的互補型腔可滑動配合的形狀，以便于將所述支座固定安裝到所述主體中；所述支座能夠可拆卸地插入所述主體，以將所述滾軸呈現(xiàn)為用于在沖壓模具中成形被加工件的成形邊緣；在成形所述被加工件時，所述滾軸能夠相對于所述支座轉(zhuǎn)動，以保護所述滾軸免受磨損。

可選的，所述滾軸包括布置成相對于所述支座轉(zhuǎn)動并且可更換的圓筒。

可選的，所述滾軸通過夾子可拆卸地固定到所述支座。

可選的，所述滾軸具有溝槽以便于通過所述夾子固定。

可選的，所述支座包括狹槽，以便于所述夾子的固定。

可選的，所述夾子通常為馬蹄形。

可選的，所述滾軸的端部卡接在端部保持板中，并且所述滾軸能夠相對于所述板旋轉(zhuǎn)。

可選的，所述支座具有至少一個通道，所述通道適于使得潤滑劑能夠從所述支座中的孔通到所述滾軸。

可選的，存在從所述支座的相對端延伸的兩個通道。

可選的，所述支座在其側(cè)面具有至少一個緊固溝槽，所述緊固溝槽適于與所述主體中的互補突起配合，以便于所述支座固定安裝在所述主體中。

可選的，存在兩個緊固溝槽，每個緊固凹槽基本上延伸所述支座的相對側(cè)的長度。

可選的，所述支座被成形為將所述滾軸定位保持在所述沖壓模具中。

可選的，所述滾軸組件將其所安裝的沖?；驔_頭的主體的肩部的內(nèi)角平分。

可選的，所述沖壓模具被安裝到動力壓機上。

可選的，所述沖壓模具由硬化鋼形成。

可選的，所述滾軸組件被改型安裝到所述沖?；驔_頭上。

可選的，當(dāng)與所述支座的所述滾軸端部相比時，在所述支座的基座處或朝向所述支座的基座處，所述支座具有較寬部。

附圖說明

本發(fā)明的一些優(yōu)選形式現(xiàn)在將以示例方式并參照隨附附圖進行描述，在附圖中：

圖1是示出在使用中的三種情況下的沖壓模具的側(cè)視示意圖；

圖2是使用中的沖壓模具的部分側(cè)視示意圖；

圖3是在被加工件成形后，更詳細(xì)的沖壓模具的等軸側(cè)視圖；

圖4是示出滾軸組件的爆炸等軸側(cè)視圖；

圖4a是示出滾軸組件的第二個實施方式的爆炸等軸側(cè)視圖；

圖5是圖4中的滾軸組件裝配完成后的等軸側(cè)視圖；

圖6是圖4中的滾軸組件的爆炸端視圖；

圖7是圖4中的滾軸組件的爆炸側(cè)視圖；

圖8是在夾子將滾軸支撐定位的位置，滾軸組件裝配完成后的截面端視圖；

圖9示出了多個不同形狀支座的端視圖；

圖10a是使用中的沖壓模具的側(cè)視示意圖，特別是示出了滾軸組件的其中一種；

圖10b是使用中的沖壓模具的側(cè)視示意圖，特別是示出了滾軸組件的另一種實施方式；

圖11是不具有滾軸組件的實心鑲件在安裝前的等軸測視圖；

圖12是示出滾軸細(xì)節(jié)的等軸測視圖；

圖13是滾軸組件的替代實施例的爆炸等軸側(cè)視圖；

圖14是裝配完成后的滾軸組件的替代實施例的等軸側(cè)視圖；

圖15是在操作前的沖壓模具的替代實施例的側(cè)視示意圖；

圖16是在操作初期的沖壓模具的替代實施例的側(cè)視示意圖；

圖17是在操作后期的沖壓模具的替代實施例的側(cè)視示意圖；以及，

圖18示出了具有多個滾軸和支座的沖模和沖頭。

具體實施方式

圖1示出了使用中的三種狀態(tài)下的具有沖模2和沖頭3的動力沖壓模具。左側(cè)的視圖示出了準(zhǔn)備向下移動到被加工件4上的所述沖頭3，所述被加工件4以金屬材料片的形式放在沖模2上。中間的視圖示出了剛好第一次與所述被加工件4接觸后的所述沖頭3。右側(cè)的視圖示出了，當(dāng)所述沖頭完全處于沖模型腔5中且造成被加工件4與所述型腔形狀相適配時的所述動力沖壓模具。參照圖2，沖模2的肩部6遭受了大量的磨損，這些磨損包括隨著沖頭3壓迫被加工件4經(jīng)過肩部而經(jīng)由被加工件4施加的力。被加工件也可能受到由于被壓迫經(jīng)過沖模2的肩部6而產(chǎn)生劃傷。這些劃傷需要通過砂帶磨削(linishing)來去除。砂帶磨削涉及碾磨或砂帶打磨受損區(qū)域以提高表面平整度。砂帶磨削也可能設(shè)計表面拋光。然而，圖3中示出的沖壓模具1具有解決這個問題的特征(圖1和圖2中未示出)。

參照圖3，沖模2的每個肩部都具有一個過盈配合的可拆除的耐磨滾軸組件7。所述滾軸組件7以一個角度滑入沖模的肩部6，所述角度平分沖模的內(nèi)角(internalangle)，且所述滾軸組件7提供了一個用于接觸所述被加工件4的滾彎磨邊(rollingcurvedwearedge)。所述滾軸組件7關(guān)于沖模肩部的角度，優(yōu)選為平分沖模肩部的內(nèi)角(includedangle)的角度。在這種情況下，沖模肩部的內(nèi)角為90°且滾軸組件的角度約為45°。為了便于滾軸組件安裝到?jīng)_模中，滾軸組件具有縱向溝槽7a(參見圖4和圖5)，該縱向凹槽7a成形為與沖模主體中的互補突起(未示出)相適配。在一些實施方式中，所述滾軸延伸至沖模的邊緣。滾邊(rollingedge)8使所述被加工件4從其上滾過并避免了邊緣靜止時會引起的點彎曲(pointloading)情形。

可選的，所述滾軸組件可為任意的合適形狀以配合沖頭和/或沖模中的互補型腔。圖9示出了能被使用的滾軸組件7的不同實施方式。雖然圖4、圖4a和圖5示出了具有與互補突起適配的溝槽7a的滾軸組件，需要理解的是，他們對于滾軸組件7的每個實施方式來說，不是必不可少的。例如，圖9的滾軸組件29-33并不具有溝槽。所述滾軸組件為任意的合適形狀以配合沖頭3和/或沖模2中的互補型腔是可能的。合適形狀是指，從滾軸到基座的平面內(nèi)具有等截面的形狀(例如圖9所示)，并且能通過過盈配合安裝在沖頭和/或沖模上。例如，滾軸組件7具有突起且所述沖頭和/或沖模具有互補溝槽是可能的。如圖9所示，滾軸組件的一些實施方式具有比滾軸部更寬的基座。其他實施方式(例如滾軸組件27和28)則具有配合沖頭3和/或沖模2中的互補突起的溝槽。每個滾軸組件都被設(shè)置為與沖頭3和/或沖模2的互補型腔形成過盈配合。如圖9所示，滾軸組件支座的形狀是可以變化的。在優(yōu)選實施方式中，所述滾軸組件支座具有至少三個不同的表面，所述至少三個不同的表面與沖模2或沖頭3中的型腔的三個不同側(cè)面形成過盈配合。如圖9所示，有的支座可具有與沖頭3或沖模2中對應(yīng)表面形成過盈配合的多于三個不同表面。

滾邊8意味著被加工件4不再刮擦沖模2的肩部。由于沖模2的肩部和被加工件4之間摩擦力的減小，成形被加工件所需要的力，比在沖模2上設(shè)置靜止的肩部時要小。采用滾邊8也減小了被加工件上的劃傷，意味著砂帶磨削被加工件以減小肩部損傷的需要被顯著減少或被排除。

圖4-8中示出了更詳細(xì)的耐磨的滾軸組件7。特別如圖4a所示，滾軸組件7包括支座9，所述支座9具有呈支架10形式的上邊緣。呈金屬棒狀的滾軸11位于所述支架10中，所述滾軸11的橫截面為圓形。所述支座和滾軸優(yōu)選為由軸承兼容材料(bearingcompatiblematerial)制成。使用的材料可受到需要完成的特定工作和所需的功能所影響。優(yōu)選的組合會是磷銅支座和硬化鋼滾軸。

在優(yōu)選實施方式中，所述滾軸由硬化鋼制造而成。在這些實施方式中，沖頭和/或沖模的其他部分可能由較為不硬、較為便宜的不需要被硬化的材料制造而成。若沖頭和/或沖模能由較為便宜的材料制造而成，則會在成本、加工和交付周期(leadtime)上存在潛在的減小空間。

所述滾軸通過夾子12支撐在所述支座中。所述夾子12可拆卸地固定在支座的狹槽13中，且與滾軸11的溝槽14相配合。這種排布方式使得滾軸11能在位于支架中時轉(zhuǎn)動，以在被加工件因來自沖頭的壓力而移動經(jīng)過它時減少摩擦磨損。所述滾軸11可以是或不是中空的。在一些實施方式中，可能有多個夾子，它們都以同樣方式安裝且具有間隔關(guān)系，這取決于轉(zhuǎn)軸11的長度。圖4a示出了具有兩個夾子的實施方式，分別在滾軸的兩個端部。夾子12幫助保持滾軸在支座9中的位置，并提供滾軸與支座的連接以防止?jié)L軸相對于支座沿其轉(zhuǎn)軸移動。潤滑系統(tǒng)也解決磨損問題。參照圖4a和圖5，所述支座9在每個端部均具有通道15。如圖7所示，所述通道15通向支架10。潤滑劑能被注入所述通道中，使得它到達(dá)支架，給所述滾軸11提供潤滑并進一步減小滾軸組件7的磨損和損耗。

參照圖12，在本發(fā)明的一些實施方式中，所述滾軸11可在一端或其表面的其他部位上具有溝槽形的標(biāo)記線11a，使得操作員能容易地觀察到它是否如它所應(yīng)當(dāng)?shù)脑谑褂弥修D(zhuǎn)動。若它沒有轉(zhuǎn)動，則操作員能通過通道15施以更多的潤滑劑，和/或，將其拆卸以調(diào)查滾軸停止旋轉(zhuǎn)的原因。

圖10a示出了當(dāng)滾軸組件7安裝到位時(為了便于說明，前述的一些特征被省略了)，所述被加工件4和沖模2之間的接觸情況。能從圖10a中看到，帶支座和滾軸的模具和不帶支座和滾軸的模具，具有相同的外形尺寸(overalldimension)。不需要額外的板材或緊固件。所述滾軸延伸沖模2的長度。所述滾軸不具有突出端部。所述滾軸和支座能容納在模具的端部。由滾軸提供的被加工件接觸表面與常見的動力沖壓模具的接觸表面類似。圖10b示出了被加工件和沖模2的另一個實施方式，其中滾軸組件7的第二個實施方式已安裝到位。若滾軸11隨著時間的推移而磨損，不需要將沖頭3和/或沖模2整體更換或者對沖頭3和/或沖模2進行大量處理以恢復(fù)其形狀，滾軸11就能被很容易地更換。例如，如有必要，不整體更換沖頭和/或沖模2就能更換滾軸組件7的整體?？蛇x的，支座9能被保留而僅滾軸11被更換。

更換滾軸可涉及從沖頭3和/或沖模2上拆卸所述滾軸組件7。滾軸組件的拆卸，可通過將滾軸組件從沖頭3和/或沖模2的型腔中滑出來實現(xiàn)。可能需要施加一定的力，以將滾軸組件從沖頭3和/或沖模2中滑出。一旦從沖頭或沖模上拆卸下來，新的滾軸11可被安裝到滾軸組件7上并將滾軸組件滑回到?jīng)_頭3或沖模2中。在某些情況下，不從動力壓機中拆卸所述沖頭或沖模也能實現(xiàn)該更換。因為所述滾軸組件7可通過將部件從沖頭或沖模中沖出或滑出并接著將新部件滑入沖頭或沖模來更換，更換所涉及的技巧很少。因為不需要熟練的工匠，這減少了更換部件的成本。

此外，沖頭和/或沖?？蛇M行變化，以使所述滾軸和支座被改型安裝到?jīng)_?；驔_模上。雖然在硬化鋼沖頭或沖模中鉆出螺紋孔是不切實際的，利用鋼絲腐蝕機(wireerosionmachine)切割出用于滾軸和支座的型腔或狹槽卻是可能的。鋼絲腐蝕機在二十世紀(jì)六十年代就被研發(fā)成功，并能用于切割硬化鋼模具。鋼絲腐蝕機能在硬化鋼模具中切割出型腔——包括一個在肩部區(qū)域中損傷的型腔——以使?jié)L軸組件被改型安裝到模具上。鋼絲腐蝕機可達(dá)到的精確度，意味著可切割出與滾軸組件過盈配合的型腔。因為滾軸或滾軸與支座的組合在磨損時能被更換，相較于更換模具本身，改型支座和滾軸具有明顯優(yōu)勢。在模具剛制成時，也可形成用于滾軸組件的型腔。雖然在沖頭3或沖模2中切割出型腔可能會略微減小動力沖壓模具的強度，每平方英寸還是能施加相似的最大壓力的?？傊跐L軸組件安裝到位時，被加工件成形所需的力將會小于沒有滾軸時所需的力；這是因為，在被加工件成形時，滾軸減小了被加工件4和沖頭3和/或沖模2之間產(chǎn)生的摩擦量。

再次參照圖3，在一些實施方式中，所述沖頭3，在其下方接觸肩部處，可具有適應(yīng)摩擦的可拆卸的耐磨鑲件16。它們具有半徑形邊緣以減少與被加工件4接觸產(chǎn)生的磨損。沖頭的鑲件16在被損壞時可被拆卸或更換，而不用更換沖頭的其他部件。鑲件16可由硬化鋼或鍍層鋼(coatedsteel)制成，意味著沖頭的主體可由較為不硬、較為便宜且不需被硬化的材料制成。鑲件16與滾軸組件7不同，在它們中不具有滾軸11。然而，在一些變換實施方式中，沖頭鑲件可以像沖模滾軸組件7那樣成形和運作。在其他實施方式中，磨損不成問題但被加工件的滑動成問題時，沖頭鑲件16可為鋸齒狀，以在處理被加工件時更好地抓緊它。

本發(fā)明的某些方面，可具有滾軸組件7和鑲件16的完成不同任務(wù)的很多選擇，每種選擇由不同材料制成，或具有由不同材料制成的與被加工件接觸的部件。

參照圖11，本發(fā)明的一個替代實施方式可具有實心的一體鑲件17——即，不具有滾軸11。取決于特定任務(wù)的需要，它們可由具有不同特性(例如摩擦系數(shù))的材料制成，且可在磨損時很容易地更換掉。

基于又一實施方式，圖13和圖14示出了用于沖?；驔_頭的滾軸組件。在這種情況下，滾軸18被保持在支座20的支架19中，而不需使用馬蹄形夾子。更確切地說，滾軸18經(jīng)由螺旋固定在支架19兩端的保持板21保持。滾軸18兩端的卡頭(stub)22與保持板21的孔23分別配合并卡接。在沖頭或沖模(滾軸組件被安裝其上)的肩部的內(nèi)角約小于70度時，滾軸的這種連接方式是特別有用的；在這種情況下，支座圍繞滾軸的角度小于180度，所以不能將其垂直定位。在圖13和圖13所示的實施方式中，保持板提供了連接滾軸和支座的途徑，以防止?jié)L軸相對于支座既垂直移動又沿其轉(zhuǎn)軸移動。以所示方式使用保持板的另一個好處在于，保持板僅將滾軸支撐在支座上。它們不將滾軸相對于沖頭或沖模而固定，意味著不必在沖頭或沖模中鉆出螺紋孔。如前所述，在硬化鋼沖頭或沖模中鉆出螺紋孔是不經(jīng)濟的。由于保持板被附接到支座上，這個問題就克服了。參照圖15，在一些實施方式中，沖壓模具可使用沖頭23，該沖頭23朝向設(shè)置在沖模25上的被加工件24移動，所述沖模25不具有型腔。所述沖頭23具有可拆卸的滾軸組件26，反過來，該滾軸組件26具有如其他實施方式描述的可拆卸滾軸。圖16和圖17示出了當(dāng)沖頭23用于成形被加工件24時，在操作后期的逐個階段的沖頭23。

圖18示出了模具的一個實施方式，其中沖模2和沖頭3均在它們的肩部設(shè)置有滾軸組件。多個滾軸組件的設(shè)置，意味著在成形操作期間，沖模2和沖頭3的肩部經(jīng)受的摩擦顯著小于使用靜態(tài)沖模和沖頭肩部而經(jīng)受的摩擦。滾軸也減少了在成形的被加工件上的劃痕。

雖然以示例方式描述了本發(fā)明的一些優(yōu)選方式，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可以進行修改和改進。