一种用于板件成型的冲压装置及冲压方法与流程

1.本公开涉及机械加工领域，尤其涉及一种用于板件成型的冲压装置及冲压方法。


背景技术：

2.对板件的冲压是靠压力机和模具对板件施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的成形加工方法。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点，并且，冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高工件的刚性。基于上述优点，冲压成型的板件在家用电器、办公机械、生活器皿等产品中得到了广泛的应用。
3.相关的用于板件成型的冲压装置，受限于自身的结构，容易因对板件施力不均而翘板现象频发。这不但会影响板件成型的尺寸精度，而且会提高加工生产过程的安全隐患。针对于此，部分冲压装置通过减少施力面积来提高施力的均匀性，然而这会导致冲压装置的应用范围受限，还会增大冲压设备的动力需求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开实施例提供一种用于板件成型的冲压装置及冲压方法，能够在保证施力面积不减少的前提下，提高对板件的施力均匀性，减少翘板现象的可能性，进而增大板件冲压成型的稳定性与精确性。
5.在本公开的一个方面，提供一种用于板件成型的冲压装置，包括：
6.板面互相平行的底板和顶板；
7.至少三个导柱，固定连接于所述顶板与所述底板之间，且自身的长度方向均垂直于所述底板的板面；
8.中介板，沿所述导柱的长度方向可滑动地设置于所述底板和所述顶板之间；以及
9.伸缩组件，被配置为驱动所述中介板相对于所述顶板做往复运动，且所述往复运动的方向平行于所述导柱的长度方向；
10.其中，所述中介板和所述底板相对的面分别用于设置冲压上模和冲压下模。
11.在一些实施例中，所述中介板开设有通孔，用以穿设所述导柱，所述冲压装置还包括：
12.直线轴承，固定设置于所述中介板的通孔内，并与所述导柱以设定间隙相滑动配合。
13.在一些实施例中，所述至少三个导柱与所述中介板的交点沿周向均匀分布于同一圆周，且所述伸缩组件在所述中介板上的施力位置位于所述圆周的圆心处。
14.在一些实施例中，所述底板、所述顶板和所述中介板均为矩形板，所述至少三个导柱包括四个导柱，且四个所述导柱分别靠近于所述底板和所述中介板的四角区域。
15.在一些实施例中，所述伸缩组件包括：
16.气缸缸体，固定设置于所述顶板的上表面，并设有与外界气源连接的气管接头；以
及
17.连接块，相对于所述气缸缸体可伸缩，并固定设置于所述中介板的上表面。
18.在一些实施例中，所述冲压装置还包括电控箱，所述电控箱通信连接于所述伸缩组件，并包括：
19.时间继电器，被配置为基于预设的下压时间控制所述伸缩组件对所述中介板的驱动方式；
20.计数器，被配置为基于预设的下压次数控制所述伸缩组件对所述中介板的驱动方式；以及
21.两个启动按钮，被配置为在被同时按下时，启动所述伸缩组件对所述中介板的驱动动作。
22.在一些实施例中，所述直线轴承包括间隙可调式直线轴承，且所述间隙可调式直线轴承与所述导柱之间的配合间隙小于所述中介板被驱动至下止点时所述冲压上模和所述冲压下模之间的间隙。
23.在一些实施例中，每个所述间隙可调式直线轴承与对应的所述导柱的配合间隙，反比于待冲压板件在设定区域的设定冲压变形量；
24.其中，所述设定区域被划分为一个圆心角覆盖所述导柱的扇形区域。
25.在一些实施例中，所述板件被划分为多个以所述圆周的圆心为顶点的扇形区域，每个所述扇形区域的圆心角均覆盖一个所述导柱，且相邻的两个所述扇形区域的分界线到对应的两个所述导柱的距离相等。
26.在一些实施例中，所述设定冲压变形量包括最大冲压变形量，所述最大冲压变形量等于所述板件在冲压过程中沿所述导柱长度方向的最大变形距离。
27.在本公开的另一个方面，提供一种用于板件成型的冲压方法，包括以下步骤：
28.通过伸缩组件驱动中介板至上止点位置；
29.将待冲压板件置于冲压上模和冲压下模之间；
30.打开电控箱的电源开关，通过电控箱预设所述伸缩组件对所述中介板的下压时间和/或下压次数；以及
31.按压启动按钮，启动所述伸缩组件对所述中介板的驱动动作。
32.在一些实施例中，所述冲压方法还包括以下步骤：
33.在按压启动按钮之前，调整所述中介板与导柱之间的可调式直线轴承与对应的所述导柱的配合间隙，控制所述配合间隙小于所述中介板被驱动至下止点时所述冲压上模和所述冲压下模之间的间隙。
34.在一些实施例中，所述配合间隙被进一步调整为：反比于待冲压板件在靠近每个所述导柱的设定区域的设定冲压变形量；
35.其中，所述设定区域被划分为一个圆心角覆盖所述导柱的扇形区域，所述设定冲压变形量包括最大冲压变形量。
36.因此，根据本公开实施例，通过设置中介板提高了冲压装置的施力面积，并通过直线轴承使中介板相对于至少三个导柱可滑动的连接，从而凭借直线轴承与导柱之间的配合作用提高冲压过程的稳定性，并提高冲压装置的施力均匀性。
附图说明
37.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
38.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
39.图1是根据本公开一些实施例的用于板件成型的冲压装置的结构示意图；
40.图2是根据本公开一些实施例的冲压装置装配有冲压上模和冲压下模状态的结构示意图。
41.附图标记说明：
42.1-底板；
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2-顶板；
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3-导柱；
43.4-中介板；
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51-气缸缸体；
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52-连接块；
44.61-冲压上模；
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62-冲压下模；
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7-直线轴承；
45.8-电控箱；
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81-时间继电器；
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82-计数器；
46.83-启动按钮；
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84-电源开关；
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85-电源指示灯；
47.9-脚垫板
48.应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
49.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
50.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
51.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
52.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
53.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
54.申请人研究发现，相关的冲压装置通常以伸缩组件直接驱动冲压上模的方式进行冲压工作，这就导致压板的受力面积受限，限制了冲压设备的使用范围与工作效率。
55.针对于此，如图1～2所示，在本公开的一个方面，提供一种用于板件成型的冲压装置，包括：板面互相平行的底板1和顶板2、至少三个导柱3、中介板4和伸缩组件。
56.其中的至少三个导柱3固定连接于顶板2与底板1之间，且自身的长度方向均垂直于底板1的板面；中介板4沿导柱3的长度方向可滑动地设置于底板1和顶板2之间；而伸缩组件被配置为驱动中介板4相对于顶板2做往复运动，且往复运动的方向平行于导柱3的长度方向；并且其中的中介板4和底板1相对的面分别用于设置冲压上模61和冲压下模62。
57.本公开实施例通过设置中介板4来传递伸缩组件的下压力，从而将施力面积较小的伸缩组件改进为施力面积更大的中介板4，提高冲压装置的适用范围，尤其针对于较大尺寸的待冲压板件的冲压能力。
58.而针对于面积更大的中介板4所可能遇到的施力均匀性较差的问题，本公开实施例通过设置垂直于底板1板面的至少三个导柱3为中介板4提供往复运动的导向和限位。相较于使用单一导柱3或使用双导柱3的冲压装置而言，以至少三个导柱3对中介板4进行限位，能够进一步提高中介板4的受力均匀性，并能以至少三个配合点对所述中介板4进行定位，从而确保中介板4以平行于所述顶板2的方式被下压至靠近所述底板1的位置。
59.进一步的，为了实现中介板4与导柱3之间的可滑动连接，在一些实施例中，中介板4开设有通孔，用以穿设导柱3，冲压装置还包括直线轴承7，固定设置于中介板4的通孔内，并与导柱3以设定间隙相滑动配合。直线轴承7用于直线行程与圆柱轴配合使用，并具有摩擦小、稳定强的特点。通过在中介板4与导柱3之间设置直线轴承7，并选取直线轴承7的型号，能够对直线轴承7与圆柱轴之间设定间隙的大小进行控制，从而使中介板4获得灵敏度高且精度高的平稳直线运动。
60.至少三个导柱3与中介板4的交点沿周向均匀分布于同一圆周，且伸缩组件在中介板4上的施力位置位于圆周的圆心处。由此，伸缩组件施加给中介板4的下压力能够被均匀地分配给中介板4与每个所述导柱3的交点，从而使中介板4与每个所述导柱3之间具有相同的阻力，确保中介板4在被下压的过程中板面始终平行于底板1。
61.当至少三个导柱3包括四个导柱3时，底板1、顶板2和中介板4均对应地选取矩形板，此时四个导柱3分别靠近于底板1和中介板4的四角区域。从而一方面使四个导柱3与中介板4的交点位于同一圆周上，提高中介板4的受力均匀性，另一方面通过四个导柱3靠近于矩形板的四角区域，扩大了中介板4上设置冲压上模61的有效面积，从而提高中压装置的适用范围。
62.在一些实施例中，伸缩组件可由气动驱动，也即包括气缸缸体51和连接块52。其中的气缸缸体51固定设置于顶板2的上表面，并设有与外界气源连接的气管接头，而连接块52相对于气缸缸体51可伸缩，并固定设置于中介板4的上表面。
63.当然，伸缩组件也可由液压驱动，气动驱动相对于液压驱动而言，速度更快、灵活性更强，但是动力较小，因此更适用于材料强度较低的待冲压板件，例如塑料、铝合金等；相应的，液压驱动的速度较慢、但驱动力较大，因此更适用于材料强度较大，且冲压面积较大的待冲压板件。
64.进一步的，为了控制冲压装置的下压方式及启动时机，在一些实施例中，冲压装置
还包括电控箱8，电控箱8通信连接于伸缩组件，并包括：时间继电器81、计数器82和两个启动按钮83。
65.其中的时间继电器81被配置为基于预设的下压时间控制伸缩组件对中介板4的驱动方式，从而使气缸由电控箱8控制自身的下压时间。计数器82被配置为基于预设的下压次数控制伸缩组件对中介板4的驱动方式，从而使气缸由电控箱8控制自身的下压次数。而两个启动按钮83则被配置为在被同时按下时，启动伸缩组件对中介板4的驱动动作。两个启动按钮83需要被同时按下的时候才会开启伸缩组件对中介板4的驱动动作，从而提高了冲压装置的安全性。
66.在一些实施例中，电控箱8可以被设置于顶板2的上方，从而便于操作人员控制气缸对中介板4的驱动方式。而两个气动按钮则可以被设置于底板1的上方，并分别位于底板1的左右两侧，从而要求操作人员以两手同时按压的方式才能启动伸缩组件，保护操作人员的安全。电控箱上还可以设有电源开关84和电源指示灯85，以控制并指示电控箱的开启和关闭。
67.考虑到不同批次冲压产品之间的区别，以及直线轴承7与导柱3之间的导向作用对模具冲压工作精确性的影响，在一些实施例中，直线轴承7包括间隙可调式直线轴承7，且间隙可调式直线轴承7与导柱3之间的配合间隙小于中介板4被驱动至下止点时冲压上模61和冲压下模62之间的间隙。
68.由此，通过选取间隙可调式直线轴承7，并使间隙可调式直线轴承7与导柱3之间的配合间隙小于模具之间的间隙，减少导柱3导向过程的偏差对板件冲压成型的精度的影响。
69.在此基础上，申请人进一步研究发现，在冲压板件时，经常遇到冲角、冲端头或其他不封闭冲裁的工况，也经常遇到不对称的弯曲和不对称的拉伸工况。由于不封闭冲裁和不对称压形在冲压过程中作用在上、下模上的侧向力是不对称的，因此侧向力就不能抵消，上、下模板将产生相对位移。这会导致模具之间的间隙在冲压过程中发生变化，影响产品质量，并不能保证模具的正常使用。
70.针对于此，在一些实施例中，每个间隙可调式直线轴承7与对应的导柱3的配合间隙，反比于待冲压板件在设定区域的设定冲压变形量；其中，设定区域被划分为一个圆心角覆盖导柱3的扇形区域。
71.举例而言，假设至少三个导柱3包括第一导柱3、第二导柱3和第三导柱3，冲压板件被对应地划分为第一扇形区域、第二扇形区域和第三扇形区域。第一扇形区域的冲压变形量大于第二扇形区域的冲压变形量大于第三扇形区域的冲压变形量，且第三扇形区域内待冲压板件则维持在平面状态，也即冲压变形量为零。则在开启冲压动作后，中介板4受到的来自待冲压板件的反作用力在第一扇形区域内的大小最大且作用时间最长，在第二扇形区域内次之，而在第三扇形区域内则为零。
72.由此，在侧向力的作用下，待冲压板件在第一导柱3处最先出现倾斜的倾向，且侧向力最先传导给与第一导柱3相配合的间隙可调式直线轴承7，第二导柱3处受到的侧向力大小和持续时间次之，而第三导柱3则全程不受侧向力的影响。
73.本公开中每个间隙可调式直线轴承7与对应的导柱3的配合间隙反比于待冲压板件在设定区域的设定冲压变形量，也即第一导柱3对应的配合间隙被设置为最小，从而应对最大且持续时间最长的侧向力的作用，维持中介板4相对于导柱3的垂直。
74.进一步的，上述扇形区域的划分方式为：板件被划分为多个以圆周的圆心为顶点的扇形区域，每个扇形区域的圆心角均覆盖一个导柱3，且相邻的两个扇形区域的分界线到对应的两个导柱3的距离相等。
75.而设定冲压变形量则包括最大冲压变形量，最大冲压变形量等于板件在冲压过程中沿导柱3长度方向的最大变形距离。设定冲压变形量还可以包括平均冲压变形量，平均冲压变形量由设定区域内每一个面积微元下的变形量的积分与设定区域的面积之比计算得到。平均冲压变形量由于考虑了设定区域内的每一处变形，因而能够更充分地反应设定区域的受力情况，而最大冲压变形量则更容易计算，这两种设定冲压变形量可由操作人员依据实际情况而灵活选取。
76.在本公开的另一个方面，提供一种用于板件成型的冲压方法，包括以下步骤：通过伸缩组件驱动中介板4至上止点位置；将待冲压板件置于冲压上模61和冲压下模62之间；打开电控箱8的电源开关84，通过电控箱8预设伸缩组件对中介板4的下压时间和/或下压次数；以及按压启动按钮83，启动伸缩组件对中介板4的驱动动作。
77.进一步的，为了减少导柱3导向过程的偏差对板件冲压成型的精度的影响，在一些实施例中，冲压方法还包括以下步骤：在按压启动按钮83之前，调整中介板4与导柱3之间的可调式直线轴承7与对应的导柱3的配合间隙，控制配合间隙小于中介板4被驱动至下止点时冲压上模61和冲压下模62之间的间隙。
78.考虑到冲压过程中侧向力的影响，在一些实施例中，配合间隙被进一步调整为：反比于待冲压板件在靠近每个导柱3的设定区域的设定冲压变形量；其中，设定区域被划分为一个圆心角覆盖导柱3的扇形区域，设定冲压变形量包括最大冲压变形量。
79.因此，根据本公开实施例，通过设置中介板4提高了冲压装置的施力面积，并通过直线轴承7使中介板4相对于至少三个导柱3可滑动的连接，从而凭借直线轴承7与导柱3之间的配合作用提高冲压过程的稳定性，并提高冲压装置的施力均匀性。
80.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
81.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。