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CN102281962B - 薄板金属的开孔装置及其方法 - Google Patents

薄板金属的开孔装置及其方法 Download PDF

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CN102281962B CN200980154874.XA CN200980154874A CN102281962B CN 102281962 B CN102281962 B CN 102281962B CN 200980154874 A CN200980154874 A CN 200980154874A CN 102281962 B CN102281962 B CN 102281962B
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Abstract

一种薄板金属的开孔的装置(1)，其包括：上模保持件(2)，该上模保持件(2)通过液压顶升降；按压板(3)，该按压板(3)被固定至所述上模保持件(2)；按压垫(5)，该按压垫(5)通过弹性构件(4)而从所述上模保持件(2)垂下；冲头保持件(7)，该冲头保持件(7)通过螺栓(6)固定至所述按压垫(5)，并构成为冲头单元；下模(9)，在该下模(9)上放置有进行开孔加工的薄板金属(8)；以及模具(11)，该模具(11)被埋入所述下模(9)中，并具有与在薄板金属(8)上所要开孔的通孔形状相一致的长圆形的通孔(10)。

Description

薄板金属的开孔装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种薄板金属的开孔装置及其方法。
背景技术
专利文献1：日本专利特开2005-262263号公报
专利文献2：日本专利特开2002-153920号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
用于在薄板金属上开孔的装置被配置成将外径比模具通孔的直径小的冲头按压抵靠在薄板金属上，再将该冲头插入模具的通孔中，通过冲头与模具之间的协作而在薄板金属上产生剪切，从而在薄板金属上形成与模具通孔的形状相一致的通孔。
顺便提及，当在薄板金属上开设圆形通孔时，外形与该圆形通孔相似的圆形冲头作为标准件是能够购得的，并且容易获得。但是，当开设圆形之外的特殊形状的通孔时，则难以作为标准件来获得外形与该特殊形状的通孔相似的冲头，并且当前情况是，与特殊形状的通孔相一致的冲头是依据特别的订单而制造的。这种冲头便不可避免地变得昂贵，从而存在的问题是，开孔加工操作者必须始终备有昂贵的特殊形状冲头作为备品。
本发明根据上述情况而作，其目的在于能提供一种薄板金属开孔装置及其方法，它能不使用外形与通孔的外形相似的冲头来进行除圆形以外的特殊形状的通孔的开孔，从而能降低开孔成本。
解决技术问题所采用的技术方案
根据本发明的薄板金属开孔装置包括：模具，该模具具有形状与在薄板金属上所要形成的通孔的形状相一致的通孔；以及冲头装置，该冲头装置包括冲头主体装置和穿刺孔形成装置，冲头主体装置具有与模具的通孔的外缘的形状不相似的外形，且适于与模具协作以在薄板金属上形成通孔，穿刺孔形成装置被一体设置在冲头主体装置面向模具通孔的一个端面上，且适于在薄板金属上形成穿刺孔，其中，通过穿刺孔形成装置在薄板金属上形成穿刺孔，在薄板金属的运动受到插入穿刺孔中的穿刺孔形成装置限制的状态下，冲头主体装置被插入模具的通孔，从而通过模具与冲头主体装置之间的协作而使薄板金属在模具通孔的外缘上经受拉伸断裂，由此在薄板金属上形成通孔。
根据如上所述的薄板金属开孔装置，通过穿刺孔形成装置在薄板金属上形成穿刺孔，在薄板金属的运动受到插入穿刺孔中的穿刺孔形成装置限制的状态下，冲头主体装置被插入模具通孔中，其中，冲头主体装置具有与模具通孔的外缘的形状不相似的外形。于是，通过模具与冲头主体装置之间的协作而使薄板金属在模具通孔的外缘经受拉伸断裂，由此在薄板金属上形成通孔。因此，能够不使用外形与所要开孔的通孔的外形相似的冲头，而使用外形为圆形或是四边形形状的冲头主体来进行开孔，由此能降低开孔成本。
在本发明的开孔装置中，冲头主体装置可具有至少一个冲头主体，该冲头主体具有与模具的通孔的外缘的形状不相似的外形。在这种情况下，穿刺孔形成装置可具有一体地设置在至少一个冲头主体面向模具通孔的一个端面上的圆锥形或角锥形突起。
模具的通孔可具有包括三角形在内的多边形、椭圆形、长圆形或封闭曲线形。此时，冲头主体装置可具有至少一个冲头主体，该冲头主体具有圆形或四边形的外形。
一种利用根据上述任意一方面的薄板金属开孔装置在薄板金属上形成通孔的方法的特征是包括以下步骤：通过穿刺孔形成装置在薄板金属上形成穿刺孔；以薄板金属的运动受到插入穿刺孔中的穿刺孔形成装置限制的状态，将冲头主体装置插入模具通孔中；通过模具与冲头主体装置之间的协作而使薄板金属在模具的通孔的外缘经受拉伸断裂，由此在薄板金属上形成通孔。
发明效果
根据本发明，能够提供一种薄板金属开孔装置及其方法，它能够不使用外形与通孔的外形相似的冲头来进行除圆形以外的特殊形状的通孔的开孔，从而能降低开孔成本。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的剖视图；
图2是在图1所示的实施例中使用的冲头主体及突起的说明性放大侧视图；
图3是在图1所示的实施例中使用的基部、冲头主体及突起的说明性主视图；
图4是在图1所示的实施例中使用的冲头主体、突起和模具的说明图；
图5是说明图1所示实施例的操作的图；
图6是说明图1所示实施例的操作的图；
图7是本发明的另一较佳实施例的说明性局部剖视图；
图8是本发明的又一较佳实施例的说明性局部剖视图；
图9是本发明的又一较佳实施例的说明性局部剖视图；
图10是本发明的又一较佳实施例的说明性局部剖视图；以及
图11是本发明的又一较佳实施例的说明性局部剖视图。
具体实施方式
以下基于附图所示较佳实施例给出实施本发明方式的更详细说明。应当注意，本发明并不限于这些实施例。
在图1至图4中，本实施例的薄板金属开孔装置包括：上模保持件2，该上模保持件2利用液压顶等进行升降；按压板3，该按压板3被固定至上模保持件2；按压垫5，该按压垫5通过弹性构件4而从上模保持件2垂下；冲头保持件7，该冲头保持件7通过螺栓6等固定至按压垫5，并构成冲头单元；下模9，在该下模9上放置有要进行开孔加工的薄板金属8；以及模具11，该模具11被埋入下模9中，并具有长圆形的通孔10，通孔10的形状符合在薄板金属8上所要开孔的通孔的形状，即，在本实施例中为长圆形。
冲头保持件7包括：圆筒状壳体12，该圆筒状壳体12通过螺栓6等固定至按压垫5；圆筒状滑动件13，该圆筒状滑动件13可垂直滑动地安装于壳体12；冲头装置14，该冲头装置14可垂直滑动地安装在滑动件13内；回复装置16，该回复装置16被设置在滑动件13内，并具有冲头装置14和螺旋弹簧15，该螺旋弹簧15通过利用冲头装置14对滑动件13向上弹性施力而使冲头装置14及滑动件13返回到它们的初始位置；以及滑动导向构件17，该滑动导向构件17被设置在壳体12内，以引导冲头装置14垂直运动。
除了通孔10之外，模具11还具有长圆形的通孔19，该长圆形的通孔19与通孔10相连续，并具有与通孔10相似但尺寸比通孔10大的形状，适于排出冲屑18(参见图6)。
滑动件13在其周面上具有凹槽21，并适于在该凹槽21处与固定于壳体12的定位销22配合，以使滑动件13不会因螺旋弹簧15的弹性而脱离壳体12。滑动件13适于在上模保持件2下降时由按压板3向下按压。
用于对薄板金属8进行开孔的冲头装置14包括：圆柱状基部25；冲头主体装置28，该冲头主体装置28被设置在基部25的圆形下端面26上，具有与模具11的长圆形通孔10的外缘27的形状不相似的外形，并适于与模具11协作以在薄板金属8上形成通孔；穿刺孔形成装置31，该穿刺孔形成装置31被一体设置在冲头主体装置28面向模具11通孔10的一个端面29，并适于与模具11协作以在薄板金属8上形成穿刺孔30(参见图5)；以及套环部33，该套环部33被一体设置在基部25的圆形上端面32上。
冲头主体装置28具有至少一个(在本实施例中为三个)圆柱状冲头主体41，每一个冲头主体41均具有与模具11的长圆形通孔10的外缘27的形状不相似的圆形外形，并被插入通孔10中。形成为互相相同形状的每一个冲头主体41分别在其上端处一体地固定于基部25的圆形下端面26，或者较佳地，为了能够更换，冲头主体41通过螺栓或嵌合可拆卸地固定于该圆形下端面26。
如果薄板金属8的厚度假定为t，则三个冲头主体41中的每一个均形成为具有能相对于模具11的通孔10的外缘27而产生0.15t以上、2mm以下的最小间隙42的外径。三个冲头主体41沿通孔10的纵向排成一列，并且在相邻的冲头主体41之间设有如此尺寸的间隙40：在开孔时能在薄板金属8上沿着外缘27发生拉伸断裂。
穿刺孔形成装置31具有一体设置在每一个冲头主体41面对模具11通孔10的那一个圆形端面29上的圆锥形或角锥形(在本实施例中为圆锥形)的突起43，并适于用突起43与模具11相协作以在薄板金属8上形成穿刺孔30。
弹簧15在其一端与套环部33抵靠，在其另一端与滑动导向构件17的凸缘部45抵靠。除了凸缘部45之外，滑动导向构件17还具有与凸缘部45一体形成、且在壳体12的每个孔46中安装于壳体12的圆筒部47，滑动导向构件17在每个圆筒部47的内周面上对插入每个圆筒部47中的冲头主体装置28的每个冲头主体41进行引导和支承。
在上述开孔装置1中，当冲压板3、冲压垫5及冲头保持件7随上模保持件2的下降而下降时，放置在下模9上的薄板金属8被冲压垫5按压，并通过被夹持在下模9与冲压垫5之间而被固定。同时，滑动件13被按压板3按压，冲头装置14随着滑动件13的下降而下降。随着冲头装置14下降，如图5所示，通过穿刺孔形成装置31的突起43而在薄板金属8上形成穿刺孔30。在薄板金属8的运动受到插入穿刺孔30中的穿刺孔形成装置31的突起43限制的状态下，冲头装置14下降，冲头主体装置28的冲头主体41被插入模具11的通孔10中。于是，如图6所示，通过模具11与冲头主体装置28的冲头主体41之间的协作，薄板金属8在模具11的通孔10的外缘27经受拉伸断裂，由此在薄板金属8上形成长圆形通孔48。
顺便提及，根据开孔装置1，通过穿刺孔形成装置31在薄板金属8上形成穿刺孔30，在薄板金属8的运动受到插入穿刺孔30中的穿刺孔形成装置31限制的状态下，将冲头主体装置28插入模具11的通孔10，其中，上述冲头主体装置28具有与模具11的长圆形通孔10的外缘27的形状不相似的圆形外形。于是，通过模具11与冲头主体装置28之间的协作，薄板金属8在模具11的通孔10的外缘27经受拉伸断裂，由此在薄板金属8上形成与通孔10形状相一致的通孔48。因此，能够不使用外形与所要开孔的通孔48的外形相似的冲头，而是使用外形为圆形的冲头主体41来进行开孔，由此能降低开孔成本。
使用开孔装置1，通过使冲头装置14垂直移动来形成通孔48，但也可以使冲头装置14倾斜移动而在薄板金属8的倾斜部上形成通孔48。
如上所述的开孔装置1是这样一个例子，其中，为了在薄板金属8上形成与模具11的长圆形通孔10的外缘形状相一致的通孔48，使用具有三个冲头主体41的冲头主体装置28，冲头主体41具有与模具11的长圆形通孔10的外缘27的形状不相似的圆形外形。或者，如图7所示，为了在薄板金属8上形成与模具11的基本为八边形的通孔10的形状相一致的通孔48，也可以使用具有一个冲头主体41的冲头主体装置28和具有圆锥形突起43的穿刺孔形成装置31，其中，冲头主体41具有与模具11的基本为八边形的通孔10的外缘27形状不相似的圆形外形，圆锥形突起43一体设置在一个冲头主体41面向模具11通孔10的一个端面29上。又或者，如图8所示，为了在薄板金属8上形成与模具11的通孔10的外缘27的形状相一致的通孔48，其中，该通孔10具有椭圆形和与该椭圆形连接的四边形组合而成的形状，则可以使用具有两个冲头主体41的冲头主体装置28和具有圆锥形突起43的穿刺孔形成装置31，其中，两个冲头主体41分别设有与模具11的通孔10的外缘27的形状不相似的较大的和较小的圆形外形，圆锥形突起43被一体设置在每个冲头主体41面向模具11的通孔10的一个端面29上。再或者，如图9所示，为了在薄板金属8上形成与模具11通孔10的外缘27的形状相一致的通孔48，其中通孔10具有封闭曲线形状，则可以使用具有一个冲头主体41的冲头主体装置28和具有圆锥形突起43的穿刺孔形成装置31，其中，冲头主体41设有与模具11的通孔10外缘27的形状不相似的圆形外形，圆锥形突起43被一体设置在冲头主体41面向模具11的通孔10的一个端面29上。再或者，如图10所示，为了在薄板金属8上形成与模具11的通孔10的外缘27的形状相一致的通孔48，其中通孔10具有封闭曲线形状，则可以使用具有一个冲头主体41的冲头主体装置28和具有圆锥形突起43的穿刺孔形成装置31，其中，冲头主体41具有与模具11通孔10的外缘27的形状不相似的四边形外形，圆锥形突起43被一体设置在冲头主体41面向模具11通孔10的一个端面29上。
除此之外，在上述描述中，通过在模具11的通孔10的外缘27的整个区域内使薄板金属8经受拉伸断裂，从而在薄板金属8上形成通孔48。但是，如图11所示，为了通过在模具11的通孔10外缘27处的区域51中的剪切以及在不包括区域51的区域52中的拉伸断裂而在薄板金属8上形成与通孔10的外缘27的形状相一致的通孔48，其中通孔10具有封闭曲线形状，可以使用具有一个冲头主体41的冲头主体装置28和具有圆锥形突起43的穿刺孔形成装置31，其中，冲头主体41具有与模具11的通孔10的外缘27的形状部分相似的外形和部分不相似的外形，圆锥形突起43一体形成在冲头主体41面向模具11的通孔10的一个端面29上。
此外，尽管在上述描述中使用圆锥形突起43，但也可以使用包括三棱锥形在内的多棱锥形的突起43来代替，或是使用这样一个突起43：在基部25侧设置圆柱体或棱柱体而在前端侧设置圆锥体或角锥体，且圆柱体或棱柱体与圆锥体或角锥体形成一体。另外，在本发明中，如果将薄板金属的厚度假定为t，则若冲头主体与模具通孔的外缘之间的间隙为0.1t至20t就足够了。此外，也可以将模具11本身用作下模，而不使用埋设有模具11的下模9。

Claims (6)

1.一种薄板金属开孔装置，包括：模具，该模具具有形状与在薄板金属上所要形成的椭圆形通孔的形状相一致的通孔；以及冲头装置，该冲头装置包括基部、冲头主体装置和穿刺孔形成装置，所述冲头主体装置适于与所述模具协作以在所述薄板金属上形成通孔，所述穿刺孔形成装置被一体设置在所述冲头主体装置面向所述模具的所述通孔的一个端面上，且适于在所述薄板金属上形成穿刺孔，其中，通过所述穿刺孔形成装置在所述薄板金属上形成所述穿刺孔，在所述薄板金属的运动受到插入所述穿刺孔中的所述穿刺孔形成装置限制的状态下，所述冲头主体装置被插入所述模具的所述通孔，从而通过所述模具与所述冲头主体装置之间的协作而使所述薄板金属在所述模具的所述通孔的外缘处经受拉伸断裂，由此在所述薄板金属上形成所述通孔，所述冲头主体装置具有多个圆柱状冲头主体，所述多个圆柱状冲头主体设置在所述基部上并具有彼此相同的直径，所述多个圆柱状冲头主体适于与所述模具相协作而在所述薄板金属上形成所述椭圆形通孔，所述穿刺孔形成装置具有圆锥形突起，所述圆锥形突起一体地设置在每个所述多个圆柱状冲头主体面向所述模具的所述通孔的端面上。
2.一种薄板金属开孔装置，包括：模具，该模具具有形状与在薄板金属上所要形成的通孔的形状相一致的通孔，且所述模具的所述通孔具有椭圆形和与所述椭圆形连接的四边形组合而成的形状；以及冲头装置，该冲头装置包括基部、冲头主体装置和穿刺孔形成装置，所述冲头主体装置适于与所述模具协作以在所述薄板金属上形成通孔，所述穿刺孔形成装置被一体设置在所述冲头主体装置面向所述模具的所述通孔的一个端面上，且适于在所述薄板金属上形成穿刺孔，其中，通过所述穿刺孔形成装置在所述薄板金属上形成所述穿刺孔，在所述薄板金属的运动受到插入所述穿刺孔中的所述穿刺孔形成装置限制的状态下，所述冲头主体装置被插入所述模具的所述通孔，从而通过所述模具与所述冲头主体装置之间的协作而使所述薄板金属在所述模具的所述通孔的外缘处经受拉伸断裂，由此在所述薄板金属上形成所述通孔，所述冲头主体装置具有第一冲头主体和第二冲头主体，所述第一冲头主体设置在所述基部上，并具有圆形外部构造，所述第二冲头主体设置在所述基部上并具有直径与所述第一冲头主体不同的圆形外部构造，所述第一冲头主体和所述第二冲头主体适于与所述模具相协作而在所述薄板金属中形成形状限定成椭圆形和与所述椭圆形连接的四边形的组合的所述通孔，所述穿刺孔形成装置具有圆锥形突起，所述圆锥形突起一体地设置在所述第一冲头主体和所述第二冲头主体中的每一个中面向所述模具的所述通孔的端面上。
3.一种薄板金属开孔装置，包括：模具，该模具具有形状与在薄板金属上所要形成的通孔的形状相一致的通孔，且所述模具的所述通孔具有外缘，所述外缘具有第一区域以及不包括所述第一区域的第二区域；以及冲头装置，该冲头装置包括冲头主体装置和穿刺孔形成装置，所述冲头主体装置适于与所述模具协作以在所述薄板金属上形成通孔，所述穿刺孔形成装置被一体设置在所述冲头主体装置面向所述模具的所述通孔的一个端面上，且适于在所述薄板金属上形成穿刺孔，其中，通过所述穿刺孔形成装置在所述薄板金属上形成所述穿刺孔，在所述薄板金属的运动受到插入所述穿刺孔中的所述穿刺孔形成装置限制的状态下，所述冲头主体装置被插入所述模具的所述通孔，从而通过所述模具与所述冲头主体装置之间的协作而使所述薄板金属在所述模具的所述通孔的所述外缘处经受拉伸断裂，由此在所述薄板金属上形成所述通孔，所述冲头主体装置具有冲头主体，所述冲头主体具有与所述模具的所述通孔的所述外缘的所述第一区域的构造相似的外部构造以及与不包括所述模具的所述通孔的所述外缘的所述第一区域的所述第二区域的构造不同的外部构造，从而通过在所述第一区域中的剪切以及在不包括所述模具的所述通孔的所述外缘的所述第一区域的所述第二区域中的拉伸断裂，在所述薄板金属中形成与所述通孔的外缘构造相一致的通孔，所述穿刺孔形成装置具有圆锥形突起，所述圆锥形突起一体地设置在所述冲头主体的面向所述模具的所述通孔的端面上。
4.如权利要求3所述的薄板金属开孔装置，其特征在于，所述模具的所述通孔具有封闭曲线的形状，所述冲头主体装置包括至少一个冲头主体，所述冲头主体具有圆形或四边形的外形。
5.如权利要求3或4所述的薄板金属开孔装置，其特征在于，所述模具的所述通孔具有包括三角形在内的多边形、椭圆形或长圆形的形状。
6.一种利用如权利要求1至5中任一项所述的薄板金属开孔装置在薄板金属上形成通孔的方法，包括以下步骤：通过所述穿刺孔形成装置在所述薄板金属上形成所述穿刺孔；在所述薄板金属的运动受到插入所述穿刺孔中的所述穿刺孔形成装置限制的状态下，将所述冲头主体装置插入所述模具的所述通孔中；通过所述模具与所述冲头主体装置之间的协作而使所述薄板金属在所述模具的所述通孔的所述外缘处经受拉伸断裂，由此在所述薄板金属上形成通孔。
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