具有帶輪廓基壁的模具和該模具的相關(guān)沖頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有帶輪廓基壁的模具和該模具的相關(guān)沖頭，它們組成一個(gè)組件，該組件包括所述模具和在工件上切出孔口的沖頭。模具包括具有外表面和內(nèi)表面的基壁、延伸穿過基壁的通道和從基壁延伸的壁?；诘膬?nèi)表面的至少一部分相對于模具的中心軸線成角度。沖頭包括具有孔所穿過的本體、在本體上能夠刺穿工件并對工件切削的前緣以及位于本體上用于在工件中切削孔的切削刃。前緣具有位于孔和刺穿點(diǎn)之間的傾斜面，該傾斜面與模具的內(nèi)表面的一部分接合。
【專利說明】具有帶輪廓基壁的模具和該模具的相關(guān)沖頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有基壁的模具，該基壁的輪廓通常與沖頭前緣的至少一部分的輪廓相匹配。

【背景技術(shù)】
[0002]沖頭及其相關(guān)的模具已經(jīng)用在建筑和工業(yè)領(lǐng)域數(shù)十年，用以在工件例如金屬板上制成孔，這些工件用于電動(dòng)、管道和加熱/AC設(shè)備的現(xiàn)場安裝。
[0003]圖1-4示出了現(xiàn)有技術(shù)中的沖頭10，其用于通過工件如金屬板沖孔。美國專利N0.4，543，722公開了這種沖頭10，這里通過引用-其全部內(nèi)容并入本文。現(xiàn)有技術(shù)中已知沖頭10與模具40(圖3中僅示出局部)和拉動(dòng)軸(未示出)共同使用。
[0004]沖頭10具有波狀工作面14，該沖頭10通過首先對工件穿孔，然后剪切孔的圓周來減小峰值沖孔力。沖頭10的波狀工作面14具有帶輪廓的前緣29，其包括刺穿點(diǎn)P1、P2和切削表面30b、32b，這使得被沖壓在工件中的金屬小塊或碎屑被撕裂成兩半，從而易于從模具40中移除金屬小塊或碎屑。
[0005]模具40具有圓形平坦基壁42其中圓形懸垂壁44從基壁42的周邊延伸。中央通道46延伸穿過基壁42的軸向中心。模具40的尺寸由所采用沖頭10的尺寸決定。
[0006]如果沖頭10在模具40中前進(jìn)得太遠(yuǎn)，那么沖頭10的前緣29就會(huì)在模具40中“達(dá)到底部”，即，沖壓點(diǎn)P1、P2/切削表面30b、32b與模具40的基壁42接觸，并且會(huì)導(dǎo)致?lián)p害沖壓點(diǎn)P1、P2/切削表面30b、32b。利用電動(dòng)或動(dòng)力液壓裝置致動(dòng)沖頭10/模具40能夠使沖頭10快速地前進(jìn)，以致于模具使用者可能無法在沖頭10在模具40中“觸底”之前就停止沖壓循環(huán)。為此，沖壓機(jī)/模具的制造商長期推薦僅使用扳手來手動(dòng)致動(dòng)沖壓機(jī)/模具。已經(jīng)使用電動(dòng)液壓技術(shù)以不利于防止沖頭損害產(chǎn)生。
[0007]機(jī)械和電動(dòng)承包商正在尋求減少在管路、管道和圓形管道系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝的時(shí)間。因此，在金屬板中電動(dòng)沖孔日益增加，以替代常規(guī)的手動(dòng)扳手方法。
[0008]沖頭及其相關(guān)模具被與各種用于相對于模具致動(dòng)沖頭的電池、電動(dòng)、液壓和機(jī)械裝置中單獨(dú)出售。在沖孔循環(huán)完成時(shí)，當(dāng)內(nèi)部壓力傳感器檢測到力下降時(shí)，電池或繩制(corded)電動(dòng)液壓泵/撞擊工具試圖阻止沖頭的前進(jìn)。這些壓力下降傳感器并不趨向于完全依賴于較薄的鋼、較軟的材料(即，銅、鋁)，并且用于較小的孔徑。結(jié)合內(nèi)部壓力傳感器的沖孔系統(tǒng)是昂貴的，并且該沖孔系統(tǒng)僅用于較大型建筑工作才是合理的。另外，許多電氣技師在沒有壓力下降傳感器的情況下采用現(xiàn)有的多用途的工業(yè)液壓泵來致動(dòng)出坯桿。
[0009]這里提供的沖頭和模具具有獨(dú)立于各種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一體的切削刃保護(hù)。本模具的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在結(jié)合研究附圖閱讀所附說明中變得更明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]一種組件包括用于在工件中切出孔口的模具和沖頭。所述模具包括:具有周邊、夕卜表面和內(nèi)表面的基壁；從所述基壁延伸的懸垂壁；和延伸芽過基壁的通道。基壁的內(nèi)表面的至少一部分與模具的中心軸成一定角度。所述沖頭包括具有孔的本體、在本體上能夠刺穿工件的前緣、以及位于本體上用于在工件中沖出孔口的切削刃。所述前緣具有位于孔和刺穿點(diǎn)之間的傾斜面，當(dāng)前緣與基壁的內(nèi)表面接合時(shí)，這些刺穿點(diǎn)與模具的內(nèi)表面的一部分接合。當(dāng)前緣與基壁的內(nèi)表面接合時(shí)，這些刺穿點(diǎn)不與模具的內(nèi)表面的另一部分接合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]通過參照下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成和操作模式以及其他目的和優(yōu)點(diǎn)將更好理解，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件；
[0012]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的沖頭的側(cè)視正視圖；
[0013]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的沖頭的俯視圖；
[0014]圖3是現(xiàn)有技術(shù)的沖頭連同僅局部示出的模具的透視圖；
[0015]圖4是現(xiàn)有技術(shù)的沖頭與現(xiàn)有技術(shù)的模具接合的截面圖；
[0016]圖5是包含本發(fā)明特征的沖頭的透視圖；
[0017]圖6是圖5的沖頭的俯視圖；
[0018]圖7是圖5的沖頭的側(cè)視正視圖；
[0019]圖8是包含本發(fā)明特征的模具的透視圖；
[0020]圖9是圖8的模具的俯視圖；
[0021]圖10是沿圖9的線10-10的橫截面圖；
[0022]圖11是與圖8的模具接合的圖5的沖頭正好在沖頭在模具上觸底之前的位置的橫截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]盡管本發(fā)明可能易受不同形式的實(shí)施例的影響，但在示出的附圖中和在本文的詳細(xì)描述中，特定實(shí)施例應(yīng)當(dāng)理解為是對本發(fā)明原理的示例，而不是旨在限制本發(fā)明。因此，除非另外指出，這里公開的特征可以結(jié)合起來以形成另外的組合，出于精簡的目的，這里將不另外示出這些組合。
[0024]圖5-7示出了沖頭10a，沖頭1a用于在諸如金屬板的工件上沖出孔口。在本發(fā)明中，沖頭10具有帶輪廓的前緣29，其與新穎的模具60以及拉動(dòng)軸(未示出)一起使用。除了這里公開的位于前緣29上的傾斜接合面38a、38b之外，沖頭1a與圖1_4所示的現(xiàn)有技術(shù)的沖頭10相同，因此，為沖頭1a使用了與沖頭10中相同的附圖標(biāo)記。
[0025]這里圖示和描述的沖頭1a示例性地說明了本發(fā)明中可以采用的沖頭的類型。應(yīng)當(dāng)理解的是，這里描述的前緣29的具體特性不是限制性的，也可以采用不同于圖示的其他前緣。本發(fā)明的關(guān)鍵方面在于模具60的基壁62的內(nèi)表面72的至少一部分的輪廓與沖頭1a的前緣29的接合面38a、38b的形狀基本一致。
[0026]示例性的沖頭1a由金屬制成，并包括大致圓柱形的沖頭本體12，沖頭本體12具有軸向延伸穿過該沖頭本體12的螺紋孔13，用于以常規(guī)方式可螺紋連接地容納所述拉動(dòng)軸的螺紋端部。沖頭1a包括橫向于其軸線15的波狀工作面14，所述工作面用于沖孔和分裂來自工件的金屬小塊或碎屑。波狀工作面14包括位于孔13的兩個(gè)相反側(cè)的一對第一傾斜平面20、22。該第一平面20、22從工作面14沿兩個(gè)相反方向向上傾斜。當(dāng)從圖6中觀察時(shí)，第一平面20、22具有外邊緣或周緣，該外邊緣或周緣形成了沿著工作面14的大部分外周的第一外側(cè)切削刃20a、22a。
[0027]在平面圖中看，平面20、22還具有與橫穿工作面14的直徑平行且彼此間隔開的內(nèi)側(cè)弦狀端部20b、22b。這些弦狀端部20b、22b與一對第二傾斜平面30、32相交。第二傾斜平面30、32從相交線以比第一傾斜平面20、22陡的傾斜角向上傾斜。
[0028]當(dāng)在平面圖中看時(shí)，第二傾斜平面30、32包括外周緣，所述外周緣形成了第二外周刃30a、32a和沿著工作面14的一小部分外周的第三切削刃30c、32c。第二傾斜平面30和32在孔13的一側(cè)、在第一傾斜平面20、22之間橫向于該工作面14地終止于窄的橫向切削面30b、32b，所述切削面30b、32b通常是平坦橫跨的，并且第二傾斜平面30、32在孔13的另一側(cè)、在第一傾斜平面20、22之間終止于豎直的且徑向取向的第三表面31、33。每個(gè)切削面30b、32b都以相對于中心軸線15的角度α延伸，角度α優(yōu)選為77°。每個(gè)第三表面31、33從各自的第二傾斜平面30、32以90°角度向上豎直延伸，并終止于各自的橫向切削面30b、32b。所述橫向切削面30b、32b大體朝向彼此延伸，并且沿兩個(gè)相反方向朝著第二傾斜平面30、32的相關(guān)的第二外側(cè)切削刃30a、32a向上傾斜。因此，當(dāng)在正視圖中看時(shí)，橫向切削面30b、32b形成了橫穿工作面14的大致V形的橫向切削裝置。
[0029]刺穿點(diǎn)P1、P2形成在工作面14的外周的兩個(gè)徑向相反側(cè)，在橫向切削面30b、32b與相應(yīng)的第二切削刃30a、32a的匯合點(diǎn)處。刺穿點(diǎn)P1、P2最初以三角形圖案刺穿工件，并且在金屬小塊的圓周的大部分被切削之前開始橫向切過金屬小塊的直徑。為了實(shí)現(xiàn)這一效果，各個(gè)第一切削面20a、22a上的第二切削刃30a、32a的最大高度以及它們的傾角和(周向)長度分別與橫向切削面30b、32b的類似參數(shù)相關(guān)。
[0030]沖頭1a與圖1-4所示的現(xiàn)有技術(shù)的沖頭10的不同之處在于設(shè)有傾斜接合面38a、38b。接合面38a,38b從孔13延伸至橫向切削面30b、32b。接合面38a,38b比橫向切削面30b、32b寬，使得該接合面38a、38b從第三表面31、33延伸經(jīng)過切削刃30b、32b的邊緣并延伸到第二傾斜平面30、32。優(yōu)選地，接合面38a、38b以相對于中心軸線15的角度β延伸，角度β優(yōu)選為77°。接合面38a、38b從切削面30b、32b軸向偏移。接合面38a、38b大體朝向彼此延伸，并沿兩個(gè)相反方向朝著相關(guān)的第二外側(cè)切削面30b、30b向上傾斜。
[0031]如圖8-10所示，模具60由金屬形成，并具有基壁62和從基壁62的周邊延伸的圓形懸垂側(cè)壁64。中央通道66延伸穿過基壁62的軸向中心，并具有位于基壁62的外表面70處的第一端和位于基壁62內(nèi)表面72處的第二端。中心軸線68延伸穿過中央通道66的軸向中心。基壁62的外表面70是平坦的且垂直于軸線68，基壁62的內(nèi)表面72是波狀的(contoured)。內(nèi)表面72具有第一傾斜面74和第二傾斜面76。第一傾斜面74從懸垂壁64的接合部處以相對于模具60的中心軸線68的角度Θ延伸至第二傾斜面76，該角度Θ優(yōu)選是120°。第二傾斜面76從第一傾斜面74以相對于模具60的中心軸線68的角度Φ延伸至中央通道66，該角度Φ優(yōu)選是103°。這里使用的模具60的尺寸由所使用的沖頭1a的尺寸決定。
[0032]模具40的第二傾斜面76的設(shè)置角度及第二傾斜面76的形狀與沖頭1a的接合面38a、38b的設(shè)置角度及接合面38a、38b的形狀呈鏡像關(guān)系(mirrors),從而，當(dāng)沖頭1a完全插入到模具60中時(shí)，第二傾斜面76和接合面38a、38b相匹配。當(dāng)沖頭1a插入到模具60中時(shí)，刺穿點(diǎn)Pl和P2、切削面30b和32b、以及接合面38a和38b構(gòu)成了工作面14的前緣29。
[0033]圖11示出了沖頭1a正好在模具60上到達(dá)底部、也就是當(dāng)沖頭1a在模具60中被驅(qū)動(dòng)過遠(yuǎn)之前，即，在沖頭1a的前緣29接觸模具60的基壁62并且沖頭1a在模具60上到達(dá)底部之前，沖頭1a不停止前進(jìn)。當(dāng)沖頭1a在模具60上到達(dá)底部時(shí)，接合面38a、38b與基壁62的第二傾斜面76接合。結(jié)果，沖擊力分布在沖頭1a的較大表面區(qū)域(接合面38a、38b的區(qū)域)上，并且通過減少或消除刺穿點(diǎn)P1、P2和切削面30b、32b的變形使對沖頭1a刺穿點(diǎn)P1、P2和切削面30b、32b的損害最小化或消除。刺穿點(diǎn)P1、P2和切削面30b,32b不與第一傾斜面74接合，在刺穿點(diǎn)P1、P2/切削面30b、32b與第一傾斜面74之間存在間隙80。
[0034]本發(fā)明的模具60易于制造。與現(xiàn)有技術(shù)的模具40—樣,模具60在車床上轉(zhuǎn)動(dòng)。由于與現(xiàn)有技術(shù)的模具40相同，基壁62的內(nèi)表面72不是平坦的，因此，這種模具60減少了為形成模具60而去除的材料。與現(xiàn)有技術(shù)的模具40相比，制造本發(fā)明的模具60的材料或勞動(dòng)力成本沒有相關(guān)的增加。模具60和與之一起使用的沖頭(例如沖頭1a)能夠與現(xiàn)有的手動(dòng)、電動(dòng)和液壓扳手及致動(dòng)裝置一起使用。模具60可以與本領(lǐng)域中已有的模具互換。
[0035]盡管圖示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但顯而易見的是，在不脫離所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變型。
【權(quán)利要求】
1.一種模具，所述模具與能夠刺穿和切削工件的沖頭一起使用，所述模具包括: 具有周邊、外表面和內(nèi)表面的基壁； 從所述周邊延伸的懸垂壁； 延伸穿過所述基壁的通道；以及 延伸穿過所述通道的中心軸線，所述基壁的所述外表面垂直于所述軸線，所述基壁的所述內(nèi)表面的一部分相對于所述中心軸線成不等于90度的角度，并且，當(dāng)所述沖頭完全插入到所述模具中時(shí)，所述部分與所述沖頭接合。
2.如權(quán)利要求1所述的模具，其中，所述部分靠近所述通道。
3.如權(quán)利要求1所述的模具，其中，所述基壁包括相對于所述軸線成第一預(yù)定角度的第一部分和相對于所述軸線成第二預(yù)定角度的第二部分，所述第一角度和所述第二角度不同。
4.如權(quán)利要求3所述的模具，其中，所述第一預(yù)定角度大于所述第二預(yù)定角度。
5.如權(quán)利要求4所述的模具，其中，所述第一角度是120°。
6.如權(quán)利要求5所述的模具，其中，所述第二角度是103°。
7.一種組件,包括: 模具，所述模具包括:具有周邊、外表面和內(nèi)表面的基壁；從所述周邊延伸出的懸垂壁；延伸穿過所述基壁的通道；以及延伸穿過所述通道的中心軸線，所述基壁的所述外表面垂直于所述中心軸線，所述基壁的所述內(nèi)表面的至少一部分相對于所述中心軸線成不等于90度的角度；和 沖頭，所述沖頭包括:本體，所述本體具有貫穿所述本體的孔；位于所述本體上并能夠刺穿工件的前緣；以及位于所述本體上用于在所述工件中切出孔口的切削刃，所述前緣具有刺穿點(diǎn)和從每個(gè)刺穿點(diǎn)延伸至所述孔的傾斜面，當(dāng)所述前緣與所述模具的所述基壁的所述內(nèi)表面接合時(shí)，所述斜面與所述模具的所述內(nèi)表面的所述部分接合，且所述刺穿點(diǎn)不與所述模具的所述基壁的所述內(nèi)表面結(jié)合。
8.如權(quán)利要求7所述的組件，其中，所述基壁包括相對于所述軸線成第一預(yù)定角度的第一部分和相對于所述軸線成第二預(yù)定角度的第二部分，所述第一角度和所述第二角度不同，所述沖頭的所述傾斜面與所述基壁的所述第二部分接合。
9.如權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述沖頭的所述前緣的每個(gè)所述傾斜面均包括切削面和接合面，所述接合面比所述切削面寬，所述接合面與所述基壁的所述內(nèi)表面的所述第二部分接合。
10.如權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述第一部分所成的角度大于所述第二部分所成的角度。
11.如權(quán)利要求10所述的組件，其中，所述沖頭的所述前緣的每個(gè)所述傾斜面均包括切削面和接合面，所述接合面比所述切削面寬，所述接合面與所述基壁的所述內(nèi)表面的所述第二部分接合。
12.如權(quán)利要求7所述的組件，其中，所述沖頭的所述前緣的每個(gè)所述傾斜面均包括切削面和接合面，所述接合面比所述切削面寬，所述接合面與所述基壁的所述內(nèi)表面接合。
13.如權(quán)利要求12所述的組件，其中，每個(gè)所述接合面均靠近所述孔。
14.如權(quán)利要求7所述的組件，其中，每個(gè)所述接合面均靠近所述孔。
【文檔編號】B21D28/34GK104209396SQ201410286169
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月30日
【發(fā)明者】威廉·F·努德林 申請人:格林利德事隆公司