CN107913938B - 一种蛋盒形结构冲压成形的柔性装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于蛋壳形结构冲压成形的柔性模具，该装置主要由上部装有可调节冲头的压下单元、下部装有可调节冲头的固定单元和压边机构组成；压下单元由模座、冲头、冲头安装块和导轨滑块调节机构组成。导轨滑块调节机构主要由冲头垫板、导轨、锁紧螺栓、滑块、冲头滑轨、垫圈和导轨垫板组成，压边机构主要由夹具安装导柱、夹具导柱、夹具、弹簧和弹簧安装块组成。蛋盒形结构冲压成形的柔性装置在整体设计中采用了柔性可变思想，通过两组互成一定角度的滑块和冲头滑轨的作用，将传统冲压成形装置中位置固定的冲头转变为位置可调的冲头，使冲头之间形成所需的间距和角度，该装置与传统的冲压成形装置相比，增强了不同规格型号的蛋盒形结构的成形能力。

Description

一种蛋盒形结构冲压成形的柔性装置

技术领域

本发明公开了一种蛋盒形结构冲压成形的柔性装置，涉及一种用于蛋盒形结构冲压成形的塑性加工设备，属于机械工程领域。

背景技术

蛋盒形结构具有吸能、隔振、消声等优点，应用前景十分广阔。目前，现有的蛋盒形结构成形模具的冲头间距不可调，因此蛋盒形结构的周期相同，类型较为单一。在实际应用中需要多样的蛋盒形结构，满足不同的使用条件需求，因此需求一种可以调整结构周期特征，并且可以实现快速调整生产型号实现定制化生产的模具。目前尚未有近似的蛋盒形结构冲压成形装置的专利技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蛋盒形结构冲压成形的柔性模具。与传统的冲压成形方式相比，它可以根据要求调整冲头的排布方式，这样一方面可以冲压出周期变化的蛋盒形结构，另一方面实现了利用一套模具就可生产多种型号的蛋盒形结构。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：

蛋盒形结构冲压成形的柔性模具，主要由上部装有可调节冲头的压下单元1、下部装有可调节冲头的固定单元2和压边机构3组成，

压下单元1由模座4、冲头13、冲头安装块14、导轨滑块调节机构组成。导轨滑块调节机构主要由冲头垫板5、导轨7、锁紧螺栓8、滑块9、冲头滑轨10、垫圈11和导轨垫板22组成，目的是用来安装冲头13和调节冲头的位置和排布方式。四个导轨7两两相互平行并互成90度排布，一组相互平行的导轨7底部通过导轨垫板22与模座4联接，每个导轨7上安装有多个数量相同的滑块9，另一组相互平行的导轨7直接与模座4联接，每个导轨7上同样安装有多个数量相同的滑块9。每个滑块9侧面装有锁紧螺栓8用于固定滑块9在导轨7上的位置。冲头滑轨10的一端通过垫圈11和六角螺栓12安装在一组相互平行的导轨7中的某一条导轨的滑块9上，冲头滑轨10的此端能够以六角螺栓12位轴心转动，冲头滑轨10的另一端则通过其滑槽与垫圈11相接触，垫圈11通过六角螺栓12安装在平行的另一条导轨7上对应位置的滑块9上，垫圈11能够沿冲头滑轨10的滑槽方向移动。

固定单元2由模座4、冲头13、冲头安装块14、导轨滑块调节机构和模具导柱18组成。导轨滑块调节机构同样主要由冲头垫板5、导轨7、锁紧螺栓8、滑块9、冲头滑轨10、垫圈20和导轨垫板22组成，目的是用来安装冲头13和调节冲头的位置和排布方式。导轨滑块调节机构的安装方式与上模座相同，但由于冲压蛋盒形结构过程中上下模座上冲头的位置需要相互交错布置并保持中心对称的形式，因此固定单元2各导轨7上安装的滑块9和冲头导轨10的数目应比压下单元1多一个或者少一个。

冲头13通过上下两个冲头安装块14分别与上下两个冲头滑轨10装配在一起，冲头安装块14可以沿冲头13的轴线转动，并且可以沿冲头滑轨10的滑槽方向移动。这样可以实现冲头13随着冲头安装块14在上下两个冲头滑轨10的滑槽内移动。

冲头垫板5一侧通过内六角螺栓一6与模座4装配在一起，另一侧则与冲头13底部接触，用于将冲压过程中冲头传递的冲压力传递给模座。

固定单元2的模具导柱18与模座4过盈装配在一起，与压下单元1模座上的孔相互间隙配合，目的是限制压下单元的运动路径，保证冲压过程中压下单元1和固定单元2上安装的冲头相对位置的准确对合，保证冲压精度。

压边机构3主要由夹具安装柱15、夹具导柱16、夹具17、弹簧19和上弹簧安装块21组成。其总体功能是在冲压的过程中，夹紧冲压板材，为板材提供一定的压边力，其中夹具导柱16则通过限制压边机构3的运动路径来防止夹具在冲压过程中产生横向滑动。压边机构3分为上下两个部分。上部分压边机构3安装在压下单元1上，夹具17通过内六角螺栓二23固定在夹具安装柱15上，夹具安装柱15又通过内六角螺栓二23与压下单元1的模座4装配在一起，夹具导柱16位于模具对角的两个位置，上端通过内六角螺栓二23与压下单元1的模座4联接，下端与上下部分夹具17上对应位置的通孔和固定单元2的模座4上对应位置的盲孔呈间隙配合，从而保证压下过程中夹具导柱16穿过上下部分夹具17并插入模座4中起到导向作用。下部分压边机构3安装在固定单元2上，夹具17通过内六角螺栓二23固定在上弹簧安装块21上，上下弹簧安装块21又分别与弹簧19的上下端装配在一起，下弹簧安装块21又通过内六角螺栓二23与模座4装配在一起，夹具导柱16位于模具另外一组对角的位置，下端通过内六角螺栓二23与固定单元2的模座4联接，上端与上下部分夹具17上对应位置的通孔和压下单元1的模座4上对应位置的盲孔呈间隙配合，同样是为了保证压下过程中夹具导柱16穿过上下部分夹具17并插入模座4中起到导向作用。

技术效果：

蛋盒形结构冲压成形的柔性模具在整体设计中采用了柔性可变思想，通过两组互成90度排布的滑轨和其上安装的冲头滑轨的作用，将传统整体式冲压模具中位置固定的冲头转变为在冲头滑轨上位置与排布方式柔性可调的冲头，使冲头之间形成需要的间距和角度，以此来实现不同产品参数蛋盒形结构的冲压成形。压边机构的设计选择了弹簧装置，配合所设计的夹具实现了冲压过程自动提供压边力，提高了冲压的效率。综上所述，该装置与传统的整体式冲压成形装置相比，显著地提高了蛋盒形结构的柔性化生产能力。

附图说明

图1为蛋盒形结构冲压成形的柔性模具示意图。其中，图1(a)是三维视图，图1(b)是主视图。图1(c)是压下单元三维视图，图1(d)是压边机构三维视图，图1(e)是固定单元三维视图。

图2为调节机构示意图。图2(a)是一个冲头调节机构的三维视图，图2(b)是冲头滑轨调节方式示意图。图2(c)是导轨滑块调节机构整体结构示意图。图2(d)是导轨滑块调节机构整体调节方式示意图。

图3为导轨、滑块与模座的安装示意图。

图4为冲头与冲头安装块和冲头滑轨装配示意图。图4(a)是主视图，图4(b)是剖视图，图4(c)是冲头安装块三维图,图4(d)是冲头安装块剖视图。

图5冲头、冲头垫板与模座相对位置示意图。

图6压边机构结构示意图。

图中，1—压下单元，2—固定单元，3—压边机构，4—模座，5—冲头垫板，6—内六角螺栓一，7—导轨，8—锁紧螺栓，9—滑块，10—冲头滑轨，11—垫圈，12—六角螺栓，13—冲头，14—冲头安装块，15—夹具安装柱，16—夹具导柱，17—夹具，18—模具导柱，19—弹簧，20—垫圈2，21—弹簧安装块，22—导轨垫板，23—内六角螺栓二。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容和工作过程。

图1是蛋盒形结构冲压成形的柔性模具示意图。该图上部是装有可调节冲头的压下单元1，下部是装有可调节冲头的固定单元2，在两个单元中间装有用于夹紧冲压板材的压边机构3。根据所要加工的的蛋盒形状，首先通过导轨滑块调节机构调节压下单元1的冲头间距和位置，使压下单元1上的冲头按照所要冲压的蛋盒形结构排布，然后根据压下单元1的冲头位置，同样通过导轨滑块调节机构调节固定单元2的冲头位置，使上下单元上的冲头相互交错布置。其效果是使压下单元1上的冲头压下板材，并在固定单元2上的冲头的共同作用下，使板材发生塑性变形并形成蛋盒形结构。在板材被冲压并发生塑性变形的同时，压边机构3的上下夹具17与板材发生接触，在逐渐压下的过程中，弹簧19对上下夹具17的作用力逐渐增大，从而利用弹簧19的作用力为冲压过程提供所需的压边力。

图2是调节机构示意图。滑块调节机构是蛋盒形结构冲压成形柔性模具的核心部件，其主要完对上下两组成冲头滑轨10位置的横向、纵向和转动调节，以此来达到对安装在其上面的一系列冲头13间距和排布方式的柔性调整。首先，通过滑块9沿着导轨7滑动调整冲头滑轨10使其按照导轨7方向来回移动，冲头滑轨10一端通过六角螺栓12和垫圈11安装在一侧导轨7的滑块9上，冲头滑轨10的另一端则通过其滑槽与垫圈11相接触，垫圈11通过六角螺栓12安装在另一侧导轨7对应位置的滑块9上。垫圈11的设计用来约束冲头滑轨10的平动自由度，但释放了其绕六角螺栓12的转动自由度，这样冲头滑轨10一端可以随滑块9平动和绕滑块9转动，另一端可以在平动和转动的同时沿着滑槽方向与滑块9发生相对滑动。当两侧滑块9沿着导轨7做相同的直线运动，则带动冲头滑轨10也沿着导轨7直线运动，这样通过调整导轨7上各滑块9之间的距离即可实现冲头滑轨10间距的调节；当两侧滑块9沿着导轨7直线运动的行程不同时，冲头滑轨10可以绕着固定端发生转动，同时垫圈11沿着冲头滑轨10另一端的滑槽滑动补偿冲头滑轨10因角度倾斜而增加的长度，完成冲头滑轨10之间角度的调节。这样就实现了冲头滑轨10的间距调节和角度调节。其次，冲头滑轨10分为上下两层，分别安装在两组互成90度的平行导轨7上，冲头13通过上下两个冲头安装块14分别与上下两个冲头滑轨10装配在一起，冲头安装块14可以沿冲头13的轴线转动，并且可以沿冲头滑轨10的滑槽方向移动。这样可以实现冲头13随着冲头安装块14在上下两个冲头滑轨10的滑槽内移动。这样就可以通过调节上下两组冲头滑轨10的间距和角度来调整随其运动的各冲头13的间距和角度。由于冲压蛋盒形结构过程中上下模座上冲头的位置需要相互交错布置并保持中心对称的形式，因此固定单元2各导轨7上安装的滑块9和冲头滑轨10的数目应比压下单元1多一个或者少一个。

图3为导轨7、滑块9与模座4的安装示意图。导轨通过螺栓6固定在上下模座上，导轨垫板22用来提供两层冲头滑轨10在冲头轴向上的高度差。滑块9与导轨7装配在一起，滑块9可沿导轨7滑动，滑块9侧面装有锁紧螺栓8，用于滑块9位置调节完成后固定滑块9，防止冲压过程中滑块9发生滑动。

图4是冲头13、冲头安装块14和冲头滑轨10装配示意图。其核心构件是冲头安装块14，冲头安装块14上的内孔与冲头13外圆接触，外壁与冲头滑轨10的滑槽接触。这使其一方面可以带动冲头13沿着滑槽平动，而且可以沿冲头13的轴线转动，这样一方面使上下两个冲头滑轨10能形成任意相对位置而不发生自由度约束，另一方面保证冲头13、冲头安装块14及冲头滑轨10之间都处于面接触状态从而降低接触应力。

图5是冲头13、冲头垫板5与模座4相对位置示意图。冲头垫板5通过内六角螺栓一6固定在上下模座4上，冲头底部与冲头垫板5相互接触。冲头轴向的约束由冲头垫板5和上下模座4来提供。在冲压时下模座4固定在冲压机下部，冲头13的冲压力通过冲压垫板5传递给下模座，最终传递给机架，由机架提供支反力；上模座4则固定在冲压机压头位置，压头传递来的冲压力通过冲压垫板5传递给冲头13，最后到冲压板材上，实现冲压过程。

图6是压边机构示意图。压边机构的压边力由装在固定单元2上的弹簧19提供。上夹具17通过夹具安装柱15固定在压下单元1上的模座4上，下夹具通过两个弹簧安装块21和弹簧19固定在固定单元2上的模座4上，可以根据不同压边力需求选择合适预紧力的弹簧进行安装。在压下过程中，夹具17与板材接触，随着压下单元1的压下，固定单元2上的模座4上的弹簧预紧力逐渐增大，弹簧19的预紧力由夹具17传递到板材上，从而为冲压过程提供足够的压边力。

Claims (4)

1.一种蛋盒形结构冲压成形的柔性模具，其特征在于模具由上部装有可调节冲头的压下单元（1）、下部装有可调节冲头的固定单元（2）和压边机构（3）组成，压下单元（1）由模座(4)、冲头(13)、冲头安装块(14)、导轨滑块调节机构组成;导轨滑块调节机构由冲头垫板(5)、导轨(7)、锁紧螺栓(8)、滑块(9)、冲头滑轨(10)、垫圈(11)和导轨垫板(22)组成，用来安装冲头(13)和调节冲头的位置和排布方式；四个导轨（7）两两相互平行并互成90度排布，一组相互平行的导轨（7）底部通过导轨垫板（22）与模座(4)联接，每个导轨(7)上安装有多个数量相同的滑块(9)，另一组相互平行的导轨(7)直接与模座(4)联接，每个导轨(7)上同样安装有多个数量相同的滑块(9)；每个滑块（9）侧面装有锁紧螺栓（8）用于固定滑块（9）在导轨（7）上的位置；冲头滑轨（10）的一端通过垫圈（11）和六角螺栓（12）安装在一组相互平行的导轨（7）中的某一条导轨的滑块（9）上，冲头滑轨（10）的此端能够以六角螺栓（12）为轴心转动，冲头滑轨（10）的另一端则通过其滑槽与垫圈（11）相接触，垫圈（11）通过六角螺栓（12）安装在平行的另一条导轨（7）上对应位置的滑块（9）上，垫圈（11）能够沿冲头滑轨（10）的滑槽方向移动；

所述固定单元（2）由模座（4）、冲头（13）、冲头安装块（14）、导轨滑块调节机构和模具导柱（18）组成；导轨滑块调节机构由冲头垫板（5）、导轨（7）、锁紧螺栓（8）、滑块（9）、冲头滑轨（10）、垫圈（11）和导轨垫板（22）组成，用来安装冲头（13）和调节冲头的位置和排布方式；导轨滑块调节机构的安装方式与上模座相同，冲压蛋盒形结构过程中上下模座上冲头的位置相互交错布置并保持中心对称的形式，固定单元（2）各导轨（7）上安装的滑块（9）和冲头滑轨（10）的数目比压下单元（1）多一个或者少一个；

压边机构（3）由夹具安装柱（15）、夹具导柱（16）、夹具（17）、弹簧（19）和上弹簧安装块（21）组成；压边机构（3）总体功能是在冲压的过程中，夹紧冲压板材，为板材提供一定的压边力，其中夹具导柱（16）则通过限制压边机构（3）的运动路径来防止夹具在冲压过程中产生横向滑动；压边机构（3）分为上下两个部分，上部分压边机构（3）安装在压下单元（1）上，夹具（17）通过内六角螺栓二（23）固定在夹具安装柱（15）上，夹具安装柱（15）又通过内六角螺栓二（23）与压下单元（1）的模座（4）装配在一起，夹具导柱（16）位于模具对角的两个位置，上端通过内六角螺栓二（23）与压下单元（1）的模座（4）联接，下端与上下部分夹具（17）上对应位置的通孔和固定单元（2）的模座（4）上对应位置的盲孔呈间隙配合，从而保证压下过程中夹具导柱（16）穿过上下部分夹具（17）并插入模座（4）中起到导向作用；下部分压边机构（3）安装在固定单元（2）上，夹具（17）通过内六角螺栓二（23）固定在上弹簧安装块（21）上，上下弹簧安装块（21）又分别与弹簧（19）的上下端装配在一起，下弹簧安装块（21）又通过内六角螺栓二（23）与模座（4）装配在一起，夹具导柱（16）位于模具另外一组对角的位置，下端通过内六角螺栓二（23）与固定单元（2）的模座（4）联接，上端与上下部分夹具（17）上对应位置的通孔和压下单元（1）的模座（4）上对应位置的盲孔呈间隙配合，同样是为了保证压下过程中夹具导柱（16）穿过上下部分夹具（17）并插入模座（4）中起到导向作用。

2.如权利要求1所述一种蛋盒形结构冲压成形的柔性模具，其特征在于冲头（13）通过上下两个冲头安装块（14）分别与上下两个冲头滑轨（10）装配在一起，冲头安装块（14）能沿冲头（13）的轴线转动，并且能沿冲头滑轨（10）的滑槽方向移动；实现冲头（13）随着冲头安装块（14）在上下两个冲头滑轨（10）的滑槽内移动。

3.如权利要求1所述一种蛋盒形结构冲压成形的柔性模具，其特征在于冲头垫板（5）一侧通过内六角螺栓一（6）与模座（4）装配在一起，另一侧则与冲头（13）底部接触，用于将冲压过程中冲头传递的冲压力传递给模座。

4.如权利要求1所述一种蛋盒形结构冲压成形的柔性模具，其特征在于固定单元(2)的模具导柱(18)与模座(4)过盈装配在一起，与压下单元(1)模座上的孔相互间隙配合，目的是限制压下单元的运动路径，保证冲压过程中压下单元(1)和固定单元（2）上安装的冲头相对位置的准确对合，保证冲压精度。