專利名稱：一種改善應力狀態的正擠壓沖頭結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及屬于金屬塑性成形加工技術領域，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力狀態的沖頭結構形式。
背景技術：
模具壽命是影響冷擠壓生產能否順利進行的一個重要因素，也關系到冷擠壓件的精度和質量。冷擠壓中模具的失效形式主要有塑性變形、產生裂紋、斷裂、局部磨損、局部掉塊等。模具結構對模具受力狀態的影響很大，合理的模具結構能使模具工作時受力均勻、合理，不易偏載，應力集中小。在冷擠壓中，正擠壓作為一種主要的成形工藝被廣泛使用。而生產實際中，正擠壓沖頭也存在因失效而不能繼續使用的問題，而其失效形式主要有產生裂紋和斷裂等，其中產生裂紋的形式有多種，而沖頭工作端面產生靠近外圓的環形或半環形裂紋(見附圖I)是 一種主要的失效形式，這種裂紋多產生于距沖頭外圓3 6mm處的環形區域內，其產生的主要原因為，沖頭工作時端面受垂直壓力(見附圖2)產生彈性變形，沖頭靠近外圓部位受內部金屬擠壓，向外壁方向彈性變形，而沖頭外圓壁沒有相應的平衡力，當沖頭一個工作形行程結束后，這種變形應力又消失。這樣沖頭經過一段使用，此部位在交變應力的作用下，便產生疲勞裂紋，使沖頭很快失效。

發明內容
本發明的目的正是針對上述現有技術中所存在的不足之處而提供一種結構合理的正擠壓沖頭端部結構形式，采用該結構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，有效解決正擠壓沖頭端面環形裂紋產生的問題。本發明的目的可通過下述技術措施來實現
本發明的改善應力狀態的正擠壓沖頭結構包括尾端、沖頭身和工作端；所述工作端外圓設置有由工作端端部向沖頭身部分延伸的長度為8 IOmm的環臺形結構的工作刃帶段，且所述的環臺形結構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置一高度為2 3_、角度為45°的圓錐凸臺，圓錐凸臺根部至環臺形結構的工作刃帶外圓部分設置有角度為2。的圓錐過度面；其中，所述的圓錐凸臺根部直徑為環臺形結構的工作刃帶段外圓直徑的0. 7倍。本發明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。本發明的有益效果如下
由于本發明采用正擠壓沖頭工作端部結構形式設計，可以改變沖頭工作時的端部應力狀態，產生一指向沖頭內部的壓應力，因而可以有效解決正擠壓沖頭工作端面環形裂紋產生的問題，提高沖頭使用壽命，節約生產成本。


圖I為正擠壓沖頭端面環形裂紋示意圖。圖中箭頭所指為平沖頭使用過程中產生的環形裂紋。圖2為普通平端面正擠壓沖頭受力示意圖。圖3為本發明的正擠壓沖頭結構形式全圖。圖4為本發明的正擠壓沖頭工作端部受力示意圖。圖5為本發明的正擠壓沖頭結構形式工作端部放大圖。
具體實施例方式本發明以下將結合實施例(附圖)進一步描述
如圖3、圖5所示，本發明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的環臺形結構的工作刃帶段，且所述的環臺形結構的工作刃帶段的直徑dl大于沖頭身段直徑d3 0. 3mm ;在所述的工作端的端面設置一高度LI為2 3_、角度為45°的圓錐凸臺，圓錐凸臺根部至環臺形結構的工作刃帶外圓部分設置有角度為2。的圓錐過度面；其中，所述的圓錐凸臺根部直徑d2為環臺形結構的工作刃帶段外圓直徑dl的0. 7倍。本發明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。本發明的具體工作原理為在沖頭工作時，沖頭端面所設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，會產生一指向沖頭內部的分力F2，構成指向沖頭內部的壓應力，因而可以改變靠近沖頭外圓的環形區域的應力狀態，有效解決端面環形裂紋的產生(參見圖4)。另外，工作端外圓設置一高度為8 IOmm的環臺形結構的工作刃帶，可以減少沖頭工作過程中沖頭外圓和凹模內壁的接觸面積，可以減少因沖頭夾持不正而帶來的折斷。
權利要求
1.一種改善應力狀態的正擠壓沖頭結構，其特征在于所述沖頭包括尾端、沖頭身和工作端；所述工作端外圓設置有由工作端端部向沖頭身部分延伸的長度為8 IOmm的環臺形結構的工作刃帶段，且所述的環臺形結構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置一高度為2 3_、角度為45°的圓錐凸臺，圓錐凸臺根部至環臺形結構的工作刃帶外圓部分設置有角度為2。的圓錐過度面；其中，所述的圓錐凸臺根部直徑為環臺形結構的工作刃帶段外圓直徑的0. 7倍。
2.根據權利要求I所述的改善應力狀態的正擠壓沖頭結構，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。
全文摘要
一種改善應力狀態的正擠壓沖頭結構，其特征在于所述沖頭包括尾端、沖頭身和工作端；所述工作端外圓設置有由工作端端部向沖頭身部分延伸的長度為8～10mm的環臺形結構的工作刃帶段，且所述的環臺形結構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置一高度為2～3mm、角度為45°的圓錐凸臺，圓錐凸臺根部至環臺形結構的工作刃帶外圓部分設置有角度為2°的圓錐過度面；其中，所述的圓錐凸臺根部直徑為環臺形結構的工作刃帶段外圓直徑的0.7倍。本發明是針對冷擠壓成形中的正擠壓沖頭研究設計的，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過程中，工作端部環形裂紋的產生，而導致的沖頭失效，從而提高沖頭使用壽命、節約生成成本。
文檔編號B21C26/00GK102744283SQ201210270738
公開日2012年10月24日 申請日期2012年8月1日 優先權日2012年8月1日
發明者劉丹, 劉華, 劉百宣, 孫紅星, 王偉欽 申請人:鄭州機械研究所