一种精冲方法和精冲装置 【技术领域】
本发明涉及一种金属板材冲压方法，尤其是指一种精冲方法。本发明还涉及一种实现该方法的精冲装置。
背景技术
在金属加工业中，大量采用板材冲压加工，其中精冲技术是一项先进制造技术，一次精冲就能获得尺寸公差IT7～8级，剪切面粗糙度Ra0.8～0.4um的零件，相当于机械加工中磨削加工的质量。以模数3、齿数18，厚度为5毫米的齿轮为例，用机械加工生产，每件需时约6分钟，用精冲工艺生产，每分钟可生产6件以上。
图1所示为传统的强力压边精冲示意图，工件105位于压边圈101、凸模102、凹模103和反压板104之间。其工作分2个阶段，首先，压边圈101压入工件105，然后，凸模102将工件105压入凹模103，从而完成整个工件的精冲过程。其中，工件105的塑性变形集中在凸模102、凹模103所限极窄的间隙区内，变形剧烈。变形程度随精冲过程进行而增加，最后出现塑性枯竭而产生撕裂，因此强力压边精冲工艺规范给出了不同材料可精冲的最大厚度，这大大限制了精冲工艺的使用范围。仍以齿轮为例，目前尚未见到厚度7毫米以上的精冲齿轮。
图6所示为已知精冲压力机的示意图，图中上传力板5为压边圈101提供压边力，上结合板6为凸模102提供冲裁力，下传力板9为反压板104提供反压力。这是一种三动压力机。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种精冲方法和精冲装置，采用新型变形机理，能大幅度提高材料的可精冲极限厚度以实现厚板的精冲。
为实现上述目的，本发明提供一种精冲方法，步骤如下：
a)将金属材料放入由二个凹模和二个凸模组成的模具中；
b)使下凸模及上凹模处于锁定状态，上凸模处于零压，上凹模下行，部分材料流入上凹模型腔；
c)使上凹模、上凸模锁定，下凸模零压，上凹模及上凸模继续下行时，部分材料流入下凹模内；
d)使上凸模处于锁定状态，设定上凹模为给定压状态以提供压边力、下凸模为给定压状态以提供反压力，上凸模继续下行时，实施连皮的冲裁，完成全部的精冲过程。
本发明还提供一种精冲装置，用于实现所述的精冲方法，包括有一床身、一上工作台、一下工作台、一主活塞、一上柱塞和一下柱塞和配合加工的模具等部件，其特征在于：在上工作台内还装有一独立工作地环形柱塞，在上活动板内穿设连接该环形柱塞的传动杆，传递环形柱塞产生的力到一上凹模，用以挤压精冲坯料的废料区。
所述的精冲装置，其中环形柱塞、上柱塞、下柱塞有高压、给定压、锁定有三种工作状态。
所述的精冲装置，环形柱塞、上柱塞、下柱塞可按工作程序的不同设定，处于不同的工作状态。
本发明的优点在于，能够大幅度提高材料的可精冲极限厚度以实现厚板的精冲。
【附图说明】
图1为已知强力压边精冲示意图；
图2为本发明精冲方法的3个阶段示意图；
图3为往复成形精冲压力机结构示意图；图4是本发明精冲装置示意图，往复成形精冲模安装在往复成形精冲压力机上；
图5是强力压边精冲模安装在往复成形精冲压力机上的示意图；
图6为现有精冲压力机结构示意图。
【具体实施方式】
本发明精冲方法为3个阶段，往复成型精冲工艺过程示意图，如图2(a)、图2(b)、图2(c)和图2(d)所示。往复成型精冲模由二个凹模和二个凸模组成，如图2(a)所示。下凹模201固定，上凹模202、上凸模203及下凸模204的成形力单独可调，并可按预置的程序动作施压，均可实现锁定、高压和给定压三种状态。成形的第一阶段使下凸模203和上凹模202处于锁定状态，上凸模203处于零压，上凹模202下行，坯料205材料流入上凹模型腔，如图2(b)所示。成形的第二阶段使上凹模202、上凸模203锁定，下凸模204零压，上凹模202及上凸模203下行时坯料材料流入下凹模201内，如图2(c)所示。成形的第三阶段，上凸模203锁定，上凹模202为压边力，下凸模4为反压力，上凸模3下行完成连皮的强力压边精冲如图2(d)所示，实现整个往复成形精冲过程。工件206加工完成。往复成形精冲的第一、第二阶段图2(b)、图2(c)，塑性变形产生在废料坯料205中，此阶段完成了大部分精冲，剩下的约占料厚20％左右的连皮在第三阶段图2(d)采取类似强力压边精冲，因此往复成形精冲可以完成更厚零件的精冲加工。
为实现上述精冲方法，本发明提供的精冲装置，由往复成形精冲压力机和往复成形精冲模组成，如图4所示。
其中往复成形精冲压力机，如图3所示，具有多种功能，既可完成往复成形精冲又能完成强力压边精冲。
图3为往复成形精冲压力机结构示意图。床身1为压力机的基体，主活塞2在床身1的上部，用来产生上工作台3及上接合板6的运动，上工作台3与主活塞2固定，上接合板6与上工作台3固定，环形柱塞4与上柱塞5在上工作台6中，上传力杆71和7在上接合板中，分别用以传递环形柱塞4与上柱塞5的压力。下工作台12固定在床身1的下部，下柱塞11位于下工作台12中，用来产生下反压力，下接合板9固定在下工作台12上，下传力杆10位于下接合板9中，用以传递下柱塞11的反压力。因此，这是一种四动压力机。
图4为往复成形精冲模13安装在往复成形精冲压力机上的示意图，上凸模134、上凹模135、下凸模136和下凹模137位于上模座131和下模座139之间。上凹模135、上凸模134、下凸模136通过各自的顶杆，上凹模顶杆132、上凸模顶杆133、下凸模顶杆138分别由压机的环形柱塞4、上柱塞5和下柱塞11提供单独可调的压力，并可在压机主活塞2向下的工作行程中按照程序在预先设定的位置依次动作，实现本发明的精冲方法，实现往复成形精冲。其具体工作次序为：首先，主活塞2带动上工作台3及上接合板6向下运动，此时环形柱塞4与下柱塞11处于锁定的状态，上柱塞5处于零压状态，使上凹模135压入工件中，下行一定距离，上柱塞5变为锁定的状态，下柱塞11处于零压状态，上凸模134下行，将料压入下凹模137中，继续下行一段距离，上凹模135处于给定压的状态，停止运动，上柱塞5处于锁定状态继续下行，带动上凸模134下行，将最后的材料切断，完成整个成形精冲过程。
图5是强力压边精冲模14安装在往复成形精冲压力机上的示意图。凸模144、凹模147位于上模座141、下模座149之间。压边圈145、上顶杆143、反压板146通过各自的顶杆，压边圈顶杆142、下顶杆148分别由压机的环形柱塞4和下柱塞11提供单独可调的压边力和反压力，实现现有的强力压边精冲。其具体工作次序为：首先，主活塞2带动上工作台3及上接合板6向下运动，此时环形柱塞4与下柱塞11均处于给定压的状态，上柱塞5处于锁定状态，使压边圈145压入工件中，此时，调小环形柱塞4的压力，上工作台3继续下行，带动凸模114下行，进行工件冲裁，直至工件切断，完成整个强力压边精冲过程。