CN103302155A - 用于对工件进行快速修整的冲压设备及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冲压设备，包括上冲压机构、下推顶机构、处于所述上冲压机构和下推顶机构之间的固定模和活动模，所述固定模与活动模水平布置且二者的上侧处于同一高度上。利用上冲压机构中的一级推压装置、二级冲压装置、下推顶机构、活动模和固定模对工件进行精确定位和加工。本申请还涉及利用上述设备对工件进行精加工的方法。本申请所披露的技术方案对锻造工件进行精加工，其不但能够实现工件的一次成型，而且能够降低设备成本且缩短加工时间。

Description

用于对工件进行快速修整的冲压设备及其操作方法

技术领域

本申请涉及用于对工件进行快速修整的一种冲压设备及其操作方法，特别地，涉及用于对锻造的工件表面进行精加工的冲压设备及其操作方法。

背景技术

通常情况下，工件在锻造加工后会留有裙边，或者留有一定的拔模斜度，或者其表面较粗糙而不适于直接应用。另外，由于工件中的组分在锻造过程中进行反应的原因，或者在空气中长久放置而被氧化的原因，在工件的表面上经常会产生一层硬度很大的“黑皮”。为使该工件的进一步使用则需对工件进行精加工处理。

过去对工件进行精加工常用的方式是采用诸如计算机数字控制机床这样的精加工设备对工件进行连续的周期性切削。但计算机数字控制机床存在如下缺点：价格较高；设备投资大；对操作、维修人员的技术要求较高。

此外，在对有复杂形状的零件进行加工时，计算机数字控制机床还存在手工编程的工作量大以及对裙边和拔模斜度区域加工时所用时间长这样的缺陷。

在工件具有复杂形状的情况下，计算机数字控制机床还存在其难以克服的缺陷，例如在工件壁上设置有突起时，在需要对该突起与工件壁之间的拐角处进行精加工的情况下，采用计算机数字控制机床进行加工，则需在所述拐角处留有一定的曲率半径，这是采用计算机数字控制机床进行加工产生的必然结果。而所述曲率半径的存在则会影响工件的进一步使用，因此还需要采用其他设备和工艺对该曲率半径部位处的材料进行进一步的加工。从而增长了加工时间且增大了加工成本。

在现有技术中还存在对锻造工件进行硬性直接冲压的设备和工艺，例如在申请人为新日本制铁株式会社且公开号为CN1744958A中公开了一种薄板冲压模具装置及冲压成型方法。在该申请所披露的技术方案中采用液压缸对薄板进行防皱支撑，且采用冲头和阴模而对放置于其间的薄板进行直接硬性冲压。

这种技术方案在加工过程中需要液压缸对薄板产生非常大的压力(由此产生非常大的摩擦力)来防止薄板在加工过程中产生变形。由于冲压过程中产生非常大的冲压力，因此，其对液压缸的要求较高，容易引起液压缸的损坏，且此种冲压方式并不适用于尺寸要求比较精密的锻造工件。另外，此种方案不能保证工件的精确定位，从而在工件加工过程中会使工件产生偏移而产生废品，从而增大了生产成本。

因此，目前在本领域中存在这样的需要，即，需要一种能够对锻造工件进行精加工的设备，其不但能够实现工件的一次成型，在保证加工精度的前提下能够降低设备成本且缩短加工时间。

发明内容

本申请的目的则为提供这样一种设备及其操作方法，其能够解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，本申请的发明目的是通过下述技术方案来实现的。

一种冲压设备，包括上冲压机构、下推顶机构、处于所述上冲压机构和下推顶机构之间的固定模和活动模，所述固定模与活动模水平布置且二者的上侧处于同一高度上；其中，所述上冲压机构包括外壳、一级推压装置以及二级冲压装置；在所述外壳中设置有从其上侧面向下延伸的上部孔以及从外壳的下侧向上凹陷的凹口，所述上部孔与所述凹口在竖向上对准且通过二者之间的通孔相连通；一级推压装置以及与其下部相连的浮动冲子布置在所述上部孔中且所述浮动冲子穿过所述通孔延伸；所述下推顶机构与所述浮动冲子在竖向上相对准。

优选地，在所述上部孔中设置有一个或更多个顶推柱，所述二级冲压装置对顶推柱施加冲压力，以下推所述浮动冲子。

优选地，所述一级推压装置由液压机构、气动机构、能够产生向下作用力的其他结构，或者这些结构中的两种或多种的组合形成。

优选地，所述一级推压装置由受控的弹性机构形成。

优选地，所述二级冲压装置由液压机构、气动机构、能够产生向下作用力的其他结构，或者这些结构中的两种或多种的组合形成。

优选地，所述一级推压装置所产生的推压力远小于所述二级冲压装置所产生的冲压力。

优选地，所述下推顶机构由液压机构、气动机构、能够产生向下作用力的其他结构，或者这些结构中的两种或多种的组合形成。

优选地，所述下推顶机构由受控的弹性机构形成。

优选地，在所述受控的弹性机构的顶端设置有保持盘。

优选地，所述活动模在驱动机构的作用下能够在水平方向上靠近或远离所述固定模。

优选地，所述驱动机构可为液压机构、气动机构或能够产生水平作用力的其他结构。

优选地，所述活动模在驱动机构的作用下沿由该活动模两侧的支架限定的轨道运动。

优选地，活动模在与固定模相对的一侧设置有突出台阶部，该突出台阶部的侧面上形成有工件的一侧的形状相配合的形状，在固定模的与所述活动模相对的侧面上形成与所述突出台阶部相对的凹进的配对部，该凹进的配对部的侧面上形成有与工件的另一侧的形状配合的形状，工件放置在所述突出台阶部和凹进的配对部之间。

优选地，所述突出台阶部与所述凹进的配对部具有大体上相等的长度，在加工过程中该突出台阶部卡合在所述凹进的配对部中以限制活动模相对于固定模的运动。

优选地，所述活动模上设置有位置传感器以确定活动模与固定模之间的靠近程度，从而调整驱动机构所施加的横向作用力。

优选地，该冲压设备设置有用于测定工件在竖向上的位置的位置传感器。

本申请还涉及一种对工件进行精加工的冲压方法，该方法利用本发明上述任一技术方案所述的冲压设备，其中，该方法包括如下步骤：(a)操作所述上冲压机构中的一级推压装置和下推顶机构，使所述一级推压装置下推所述浮动冲子，浮动冲子在外壳中的所述上部孔中移动而穿过所述通孔，从而推压放置在下推顶机构顶面上的工件，对所述一级推压装置和下推顶机构进行调节而将工件稳定地竖向夹持在浮动冲子的下表面和保持盘的上表面之间并使该工件的一侧与固定模的一侧相贴合，其中，工件的待加工部分定位成突伸超出所述固定模的上侧；(b)使活动模朝着固定模移动以在横向上夹持工件；(c)操作所述上冲压机构中的二级冲压装置而向下冲压工件，从而完成对工件的冲压修整，在该冲压步骤中，一级推压装置以及二级冲压装置共同作用在浮动冲子上；(d)将所述一级推压装置、二级冲压装置以及活动模回撤而释放工件，对下推顶机构进行控制操作而将加工后的工件推顶出活动模和固定模的顶面。

优选地，将由活动模对工件所施加的横向作用力设置为大于所述一级推压装置与二级冲压装置在操作时二者在工件上所施加的总切削力的横向分量。

优选地，所述横向作用力设置为大于所述一级推压装置与二级冲压装置在操作时二者在工件上所施加的总切削力的横向分量的1.3倍。

优选地，利用设置在活动模上的位置传感器确定活动模与固定模的靠近程度。

优选地，利用设置在所述冲压设备上的位置传感器来确定工件位置。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1所示为根据本发明优选实施例的冲压设备的总体结构的剖视图，图中总体上显示了该冲压设备的构成部件之间的相互位置关系，其中的待修整工件处于在纵向上被夹紧的状态；

图2显示了待修整工件的示意图，其具有待修正的裙边；

图3所示为沿图1中的箭头A-A向对冲压设备的模具部分所作的俯视图；

图4所示为与图1相类似的根据本发明优选实施例的冲压设备的总体结构的剖视图，其中的待修整工件处于横向上被夹紧的状态；

图5所示为与图1相类似的根据本发明优选实施例的冲压设备的总体结构的剖视图，图中显示了对工件进行修整的状态。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本申请所披露的冲压设备适用于对多种工件进行冲压加工，只要这种工件的形状与本申请冲压设备中的模具的相应表面形状相符合则可。在附图2中显示了这样一种工件G(如图2中的左图所示)，在图2中的右图的剖面图中以虚线圆的形式显示了工件的拔模斜度区域X1和裙边部分X2。在该工件的一侧具有凸凹式结构(当然，在实际中也可能在两侧上形成有凸凹式结构)，且在该工件的两侧均具有在在先加工过程中产生的一定的拔模斜度以及裙边(例如，在该图2中的虚线框中所示)。本申请的设备则是用于消除上述拔模斜度以及裙边，且使得工件的侧面变得平滑而适于直接使用。

如图1所示，该冲压设备主要包括上冲压机构1、下推顶机构2、固定模3和活动模4。

其中，所述上冲压机构1包括外壳11、浮动冲子14、一级推压装置13以及二级冲压装置(图中未显示)。所述二级冲压装置为常规的液压机构、气动机构或能够产生向下作用力的其他结构，或者这些结构中的两种或多种的组合，其在使用过程中设置在所述外壳11的上部。所述二级冲压装置按照图5中的箭头L所示的方向向顶推柱12施加向下的作用力。所述浮动冲子14、顶推柱12、一级推压装置13设置于在外壳11中形成的上部孔17内并能够沿着所述上部孔17进行往复运动。

在所述外壳11的底部形成有凹口16，该凹口16与所述上部孔17在竖向上相对准。在所述上部孔17和该凹口16之间形成通孔15，浮动冲子14的下部可穿过该通孔15延伸。通孔15限定浮动冲子14的运动而防止其偏离竖向。浮动冲子14的下端面的形状与待加工工件G的顶面相一致但稍小于工件G的顶面。

在本实施例中，一级推压装置13由受控的弹性机构构成，该受控的弹性机构的一端与浮动冲子14相连，而其另一端固定。该弹性机构受控而进行伸展和回缩。但该一级推压装置13也可由液压机构、气动机构或能够产生向下作用力的其他结构，或者这些结构中的两种或多种的组合形成。其中一级推压装置13对工件G所施加的推压作用力远远小于二级冲压装置对工件G所施加的冲压作用力。

在该实施例中，所述下推顶机构2包括受控的弹性机构22以及处于该弹性机构顶端的保持盘22。保持盘21在工作过程中保持所述工件G。保持盘22通过弹性机构22来施加作用，该弹性机构受控而进行伸展和回缩。请注意的是：所述弹性机构22也可由液压机构、气动机构或能够产生向上作用力的其他结构，或者这些结构中的两种或多种的组合来替换。此外，所述保持盘21并不是必须的，其可省略而由弹性机构22的顶部直接推动工件G。

如图3所示，活动模4在驱动机构42的作用下能够在水平方向上靠近或远离所述固定模3，所述驱动机构42可为液压机构、气动机构或能够产生水平作用力的其他结构。在本实施例中采用了气液复合机构。活动模4与固定模3二者的上侧处于同一水平面上。该活动模4在气液复合机构的作用下沿其左右两侧的支架43所形成的轨道进行滑动以夹紧或释放工件。

在该活动模4的与所述固定模3相对的一侧形成有突出台阶部41，该突出台阶部41相对于活动模4的其他部分横向向外伸出，且其上侧与活动模4的上侧相齐平。所述突出台阶部41的轮廓与工件的轮廓大体上相符合。在所述固定模3上形成有用于放置工件G的、与所述突出台阶部41相应的配对部31。

如图3所示，图中详细显示了活动模4和固定模3的相互位置关系以及配合情况。在图3中显示了突出台阶部41的始端S和末端E。在所述固定模3上形成的所述配对部31相对于固定模3的其他部分凹进，且该配对部具有始端S′和末端E′。所述配对部31的轮廓与工件G的轮廓大体上相类似。该配对部31上形成有与工件G一侧上的凸凹式构造相匹配的凹凸式构造，以使二者能够紧密贴合在一起。在工作过程中，所述突出台阶部41被推入凹进的所述配对部中，二者的始端相配合且二者的末端相配合，从而实现活动模4在固定模3中的卡合定位。也就是说，在加工过程中，活动模4在纵向上相对于固定模3的定位是通过驱动机构42来实现的，而活动模4在横向上相对于固定模3的定位是通过支架43以及活动模4在固定模3中的卡合二者来实现的，从而保证工件G在加工过程中不会产生偏移而实现精确加工。这样可确保较高的最终工件成品率。

优选地，在所述突出台阶部41与工件G的另一侧相配合的侧面上也可形成有与工件G的所述另一侧面上的凸凹结构(如果存在的话)相配合的相应凹凸结构。

下面对该冲压设备的加工过程进行描述：

(a)如图1所示，首先操作所述上冲压机构1中的一级推压装置13和下推顶机构2(如图1中的向上、向下的箭头所示)，使所述一级推压装置13下推所述浮动冲子14，浮动冲子14在外壳11中的所述上部孔17中移动而穿过所述通孔15，从而推压放置在下推顶机构2顶面上的工件G的带有裙部的上表面，对所述一级推压装置13和下推顶机构2进行调节而将工件G稳定地竖向夹持在浮动冲子14的下表面和保持盘21的上表面之间并使该工件G的一侧与固定模3的一侧相贴合。其中，工件G的待加工部分定位成突伸超出所述固定模3的上侧。

(b)致动驱动机构42来横向(如图4中的箭头F所指示)驱动活动模4而使其朝着固定模3移动，并使得活动模4上的突出台阶部41卡合到固定模3上的配对部31中。

(c)操作所述上冲压机构1中的二级冲压装置，二级冲压装置向下推动顶推柱12而向下冲压工件G，从而完成对工件的冲压修整，从工件G上所冲压下的材料保持在所述凹口16中。在该冲压步骤中，一级推压装置13以及二级冲压装置共同作用在浮动冲子14上。但一级推压装置13所施加的推力力远小于二级冲压装置所施加的冲压力。

(d)一级推压装置13、二级冲压装置以及活动模4回撤而释放工件G，对下推顶机构2进行控制而将加工后的工件G推顶出模具3、4的顶面。

在对多个工件G进行加工的情况下，重复执行上述步骤(a)、(b)、(c)、(d)。

优选地，将所述驱动机构42对活动模4并由此对工件G所施加的横向作用力如此设置，即，将该横向作用力设置为大于所述一级推压装置13与二级冲压装置在操作时二者在工件上所施加的切削力的横向分量。

更优选地，所述横向作用力设置为大于所述一级推压装置13与二级冲压装置在操作时二者在工件上所施加的切削力的横向分量的1.3倍。

另外，尽管在附图中未显示，但可为活动模4设置相关的位置传感器以确定活动模与固定模之间的夹紧程度，从而调整驱动机构42所施加的横向作用力。

此外，还可在该设备上设置用于测定工件的位置的位置传感器，通过该位置传感器确定工件在一级推压装置13与下推顶机构2的保持盘21之间并贴靠固定模3的正确竖向定位，从而决定驱动机构42的适当致动时机。

请注意，本申请活动模4和固定模3上的突出台阶部和相应的配对部不仅限于上述实施例中描述的方式，例如，所述突出台阶部可设置在固定模上，而相应的配对部可设置在活动模上。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (20)

1.一种冲压设备，包括上冲压机构(1)、下推顶机构(2)、处于所述上冲压机构(1)和下推顶机构(2)之间的固定模(3)和活动模(4)，所述固定模(3)与活动模(4)水平布置且二者的上侧处于同一高度上；

其中，所述上冲压机构(1)包括外壳(11)、一级推压装置(13)以及二级冲压装置；在所述外壳(11)中设置有从其上侧面向下延伸的上部孔(17)以及从外壳(11)的下侧向上凹陷的凹口(16)，所述上部孔(17)与所述凹口(16)在竖向上对准且通过二者之间的通孔(15)相连通；一级推压装置(13)以及与其下部相连的浮动冲子(14)布置在所述上部孔(17)中且所述浮动冲子(14)穿过所述通孔(18)延伸；

所述下推顶机构(2)与所述浮动冲子(14)在竖向上相对准。

2.如权利要求1所述的冲压设备，其特征在于，在所述上部孔(17)中设置有一个或更多个顶推柱(12)，所述二级冲压装置对顶推柱(12)施加冲压力，以下推所述浮动冲子(14)。

3.如权利要求1或2所述的冲压设备，其特征在于，所述一级推压装置(13)由液压机构、气动机构、能够产生向下作用力的其他结构，或者这些结构中的两种或多种的组合形成。

4.如权利要求3所述的冲压设备，其特征在于，所述一级推压装置(13)由受控的弹性机构形成。

5.如权利要求1或2所述的冲压设备，其特征在于，所述二级冲压装置由液压机构、气动机构、能够产生向下作用力的其他结构，或者这些结构中的两种或多种的组合形成。

6.如权利要求1或2所述的冲压设备，其特征在于，所述下推顶机构(2)由液压机构、气动机构、能够产生向下作用力的其他结构，或者这些结构中的两种或多种的组合形成。

7.如权利要求6所述的冲压设备，其特征在于，所述下推顶机构(2)由受控的弹性机构形成。

8.如权利要求7所述的冲压设备，其特征在于，在所述受控的弹性机构(22)的顶端设置有保持盘(21)。

9.如权利要求1或2所述的冲压设备，其特征在于，所述活动模(4)在驱动机构(42)的作用下能够在水平方向上靠近或远离所述固定模(3)。

10.如权利要求9所述的冲压设备，其特征在于，所述驱动机构(42)可为液压机构、气动机构或能够产生水平作用力的其他结构。

11.如权利要求9所述的冲压设备，其特征在于，所述活动模(4)在驱动机构(42)的作用下沿由该活动模两侧的支架(43)限定的轨道运动。

12.如权利要求1或2所述的冲压设备，其特征在于，活动模(4)在与固定模(3)相对的一侧设置有突出台阶部(41)，该突出台阶部(41)的侧面上形成有工件(G)的一侧的形状相配合的形状，在固定模(3)的与所述活动模(4)相对的侧面上形成与所述突出台阶部(41)相对的凹进的配对部(31)，该凹进的配对部(31)的侧面上形成有与工件(G)的另一侧的形状配合的形状，工件(G)放置在所述突出台阶部(41)和凹进的配对部(31)之间。

13.如权利要求12所述的冲压设备，其特征在于，所述突出台阶部(41)与所述凹进的配对部(31)具有大体上相等的长度，在加工过程中该突出台阶部(41)卡合在所述凹进的配对部(31)中以限制活动模(4)相对于固定模(3)的运动。

14.如权利要求1或2所述的冲压设备，其特征在于，所述活动模(4)上设置有位置传感器以确定活动模(4)与固定模(3)之间的靠近程度。

15.如权利要求1或2所述的冲压设备，其特征在于，该冲压设备设置有用于测定工件(G)在竖向上的位置的位置传感器。

16.对工件进行精加工的冲压方法，该方法利用如权利要求1-15之一所述的冲压设备，其中，该方法包括如下步骤：

(a)操作所述上冲压机构(1)中的一级推压装置(13)和下推顶机构(2)，使所述一级推压装置(13)下推所述浮动冲子(14)，浮动冲子(14)在外壳(11)中的所述上部孔(17)中移动而穿过所述通孔(15)，从而推压放置在下推顶机构(2)顶面上的工件，对所述一级推压装置(13)和下推顶机构(2)进行调节而将工件(G)稳定地竖向夹持在浮动冲子(14)的下表面和保持盘(21)的上表面之间并使该工件(G)的一侧与固定模(3)的一侧相贴合，其中，工件(G)的待加工部分定位成突伸超出所述固定模(3)的上侧；

(b)使活动模(4)朝着固定模(3)移动以在横向上夹持工件(G)；

(c)操作所述上冲压机构(1)中的二级冲压装置而向下冲压工件(G)，从而完成对工件(G)的冲压修整，在该冲压步骤中，一级推压装置(13)以及二级冲压装置共同作用在浮动冲子(14)上；

(d)将所述一级推压装置(13)、二级冲压装置以及活动模(4)回撤而释放工件(G)，对下推顶机构(2)进行控制操作而将加工后的工件(G)推顶出活动模和固定模的顶面。

17.如权利要求16所述的冲压方法，其特征在于，将由活动模(4)对工件(G)所施加的横向作用力设置为大于所述一级推压装置(13)与二级冲压装置在操作时二者在工件上所施加的总切削力的横向分量。

18.如权利要求17所述的冲压方法，其特征在于，所述横向作用力设置为大于所述一级推压装置(13)与二级冲压装置在操作时二者在工件上所施加的总切削力的横向分量的1.3倍。

19.如权利要求16所述的冲压方法，其特征在于，利用设置在活动模(4)上的位置传感器确定活动模(4)与固定模(3)的靠近程度。

20.如权利要求16所述的冲压方法，其特征在于，利用设置在所述冲压设备上的位置传感器来确定工件(G)位置。

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