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专利号: 202310579355X
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种成形力及压边力可控的冲孔装置,其特征在于:其包括冲头、冲孔模具、上模座、下模座、导柱、导套、磁性上模压料板、磁性下模冲孔板、固定被吸板、冲头、卸料弹簧、定位销及磁垫,所述导柱依次连接磁性下模冲孔板、固定被吸板及磁性上模压料板,所述下模座与固定被吸板借助所述定位销进行连接,所述磁性上模压料板借助所述卸料弹簧放置在所述固定被吸板上,所述冲头与所述下模冲孔板固定连接;

所述上模座和下模座分别开设有导柱孔,所述上模座和下模座借助于所述导柱孔与导柱固定连接构成冲孔装置框架;

所述磁性下模冲孔板连接所述冲头,所述磁性上模压料板连接所述冲孔模具,所述固定被吸板设置有供所述冲头穿过的通孔;

所述磁垫包括磁性上模压料板磁垫和磁性下模冲孔板磁垫,所述固定被吸板放置在所述磁性上模压料板磁垫和磁性下模冲孔板磁垫之间,通过电源控制器充磁后,能够分别提供压边力及冲孔力;

所述磁垫包括多个磁极单元,相邻磁极单元磁极方向相反;每组磁极单元包括八个硬磁体、一个软磁体、两个导磁体及两个磁力线圈,所述软磁体顶部与底部分别与导磁体接触,软磁铁侧面由磁力线圈包裹,导磁体侧面与硬磁体相接触,相邻磁极单元的导磁体顶部相互贴合;

通电充磁时,所述磁垫的电磁与硬磁体的磁路相互叠加,线圈磁化软磁体,使软磁体与硬磁体磁极方向一致,两磁场的磁力线分别从N极出发,经过空气域与固定被吸板后回到S极形成封闭磁路,在此过程中,固定被吸板磁化并产生相应的磁吸力,固定被吸板在磁垫产生的磁吸力的作用下向上移动并与磁垫贴合;

断电退磁时,磁垫的电磁与硬磁体的磁路相互排斥并抵消,线圈磁化软磁体并使软磁体与硬磁体的磁极方向相反,两磁场的磁力线分别从N极出发,穿过硬磁体到达相邻磁极单元后回到S极形成封闭磁路,磁路未穿过固定被吸板,无磁吸力产生,磁垫与固定被吸板脱离;

工作过程中,通过线圈控制软磁体的磁感应强度,从而控制磁吸力,对成形力及压边力进行控制,磁吸力大小根据下列公式计算:其中,式中F为磁垫对被吸板的磁吸力,单位为N;μ0为真空磁导率;Br1为硬磁体剩磁,单位为T;Br2为软磁体剩磁,单位为T;k2为软磁体磁感线周波数;d2为软磁体厚度,单位为mm;a为磁垫有效长度,单位为mm;b为磁垫有效宽度,单位为mm。

2.根据权利要求1所述的成形力及压边力可控的冲孔装置,其特征在于:所述磁性下模冲孔板开设有圆形凹槽,所述圆形凹槽通过多个沉头螺栓与多种冲头相连。

3.根据权利要求1所述的成形力及压边力可控的冲孔装置,其特征在于:所述磁性上模压料板设置有阶梯孔,所述阶梯孔用于安装多种冲孔凹模在冲孔完成后取料,所述固定被吸板开设的通孔为圆柱形通孔。

4.根据权利要求1所述的成形力及压边力可控的冲孔装置,其特征在于:所述固定被吸板设置有用于放置薄板材料的凹槽。

5.根据权利要求1所述的成形力及压边力可控的冲孔装置,其特征在于:所述磁垫嵌入磁性上模压料板及磁性下模冲孔板内并通过环氧树脂进行连接。

6.根据权利要求1所述的成形力及压边力可控的冲孔装置,其特征在于:所述磁性上模压料板与固定被吸板之间充磁后产生的永磁磁力作为压边力;所述磁性下模冲孔板与固定被吸板之间充磁后产生的永磁磁力作为冲孔力。

7.根据权利要求1所述的成形力及压边力可控的冲孔装置,其特征在于:所述固定被吸板的上表面和下表面分别设置有上磁垫和下磁垫。

8.根据权利要求1所述的成形力及压边力可控的冲孔装置,其特征在于:所述磁垫提供的冲孔力及压边力能够根据磁极单元组数进行分级调节或根据电源控制器调节磁力线圈电流进行无级调节。

9.根据权利要求1所述的成形力及压边力可控的冲孔装置,其特征在于:所述硬磁体为钕铁硼硬磁体,所述导磁体为纯铁导磁体,所述软磁体为铝镍钴软磁体。

10.一种根据权利要求1所述的成形力及压边力可控的冲孔装置进行冲孔的方法,其特征在于:其包括以下步骤:S1、冲孔装置运转时,上模座、下模座及导柱构成的冲孔框架静止,将薄板材料放置在固定被吸板的凹槽内,电源控制器为磁性上模压料板磁垫充磁,磁性上模压料板吸引固定被吸板贴合,完成压料步骤,在重力作用下,固定被吸板依靠定位销支撑;

S2、压料完成后,电源控制器为磁性下模冲孔板磁垫充磁,磁性下模冲孔板吸引固定被吸板贴合,与磁性下模冲孔板连接的冲头上行,配合与磁性上模压料板连接的冲孔凹模完成冲裁,薄板材料冲孔后分离为带孔的板料及圆形或其他形状轮廓的落料,落料从磁性上模压料板的阶梯通孔内取出;

S3、冲裁完成后,电源控制器为磁性下模冲孔板磁垫退磁,在重力作用下磁性下模冲孔板下行至下模座上表面,与磁性下模冲孔板连接的冲头位于完成冲孔后的板料下方;

S4、磁性下模冲孔板磁垫退磁后,电源控制器为磁性上模压料板磁垫退磁,卸料弹簧抵消磁性上模压料板的重力,在弹力作用下,磁性上模压料板上行并与固定被吸板分离,卸载压边力,此时带孔的板料能够从固定被吸板的凹槽内取出。