CN113695448A - 一种用于加工汽车零部件的冲压设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加工汽车零部件的冲压设备，属于汽车零部件加工技术领域，包括压力机、上模座、下模座、上模板、下模板、导柱、模板定位模块、外形缺陷检测模块。本发明通过设置的基于图像识别的模板定位模块，采用添加标记点的方式对上模板与下模板在冲压时是否存在错位现象进行检测，检测准确率极高，检测效率的提升也十分明显，很容易发现导柱或者导套出现磨损带来的冲压错位现象，可以实现及时有效地预警，避免浪费工件原材料；通过设置的外形缺陷检测模块，巧妙地利用在气压一定时充入气体体积来定量检测工件成型后的外形缺陷，尤其是针对于工件表面或边缘有凹陷或成型缺失，突破了传统人工检测的方式，大大提高了检测效率。

Description

一种用于加工汽车零部件的冲压设备

技术领域

本发明涉及汽车零部件加工技术领域，具体涉及一种用于加工汽车零部件的冲压设备。

背景技术

汽车配件加工是构成汽车配件加工整体的各单元及服务于汽车配件加工的产品，汽车零部件的种类有很多，现有的汽车零部件部分是通过冲压设备进行加工后，后续再进行精加工完成的。

冲压模具是常见的一种的冲压设备，冲压模具是在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压，是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

目前用于加工汽车零部件的冲压设备在使用过程中存在一定的不足，比如在长时间的使用下，用于实现定位上下模板的导柱易出现磨损，无法实现上下模板的准确定位，工件不合格率会大幅升高，而且在细微磨损的情况下，肉眼是难以及时发现的，如果继续采用受损的冲压设备进行汽车零部件的加工，会造成大量原材料的浪费，并且采用人工测量检验合格率的方式也占用了大量的劳动力资源（针对于外形缺陷，比如工件外表面凹陷等），上述问题亟待解决。为此，提出一种用于加工汽车零部件的冲压设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有用于加工汽车零部件的冲压设备存在的细微磨损难以监测、人工检验合格率效率低等问题，提供了一种用于加工汽车零部件的冲压设备。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括压力机、上模座、下模座、上模板、下模板、导柱、模板定位模块、外形缺陷检测模块，所述压力机、上模座、上模板、下模板、下模座自上而下依次设置，所述导柱的一端设置在所述下模座上，另一端贯穿所述上模座上设置的导套，通过所述模板定位模块对上模板、下模板之间的错位程度进行检测，通过所述外形缺陷检测模块对工件成型的外观凹陷或缺失缺陷进行检测。

更进一步地，所述模板定位模块包括图像采集单元、图像处理单元、标识喷涂单元，通过所述图像采集单元对成型后工件的图像信息进行采集，通过所述图像处理单元对所述图像采集单元采集的工件图像信息进行处理，通过所述标识喷涂单元对冲压成型后的工件表面喷涂定位标识。

更进一步地，所述图像采集单元为设置在所述上模板内部底端中心处的摄像头，所述摄像头外部设置有第一开关板。

更进一步地，所述标识喷涂单元的数量为四个，分别两两对称设置在所述上模板的四角处，均包括喷涂管、第二驱动气缸、第二开关板，所述喷涂管与外部喷涂泵连通，贯穿所述上模板设置，末端为圆形喷口，所述第二开关板在所述第二驱动气缸的驱动下实现对喷涂管的圆点喷口的开关控制。

更进一步地，所述图像处理单元的处理过程具体如下：

S1：获取工件图像

在工件冲压成型后，上模座及上模板上行至设定高度时，打开第一开关板，通过摄像头拍摄工件图像；

S2：目标检测

采用目标检测网络对下模板的工件成型腔边缘及圆点定位标识进行检测，获得下模板的工件成型腔边缘及圆点定位标识的矩形检测框及对应的坐标信息；

S3：距离计算

依次计算各圆点定位标识的矩形检测框中心点与工件成型腔边缘的矩形检测框上最近的边角点之间的距离，分别记为线段A1、B1、C1、D1；

S4：阈值比较

将线段A1、B1、C1、D1的长度值与模板图像中各线段的阈值Yu进行作差比较，各线段的阈值Yc相等，得到各线段与阈值Yc的差值后，与设定的长度差值阈值Cu进行比较，任一线段与阈值Yc的差值超过长度差值阈值Cu，则进行报警，提醒维护监控人员及时进行处理。

更进一步地，在所述步骤S4中，模板图像是上模板、下模板在标准位置下对工件而拍摄获取的工件图像信息。

更进一步地，所述外形缺陷检测模块包括压力检测单元、气体充入单元，通过所述压力检测单元检测工件成型腔内部的气体压力值，通过所述气体充入单元在工件成型后且上下模未完全分离时向工件成型腔内部充入气体。

更进一步地，所述压力检测单元包括气压计、第三驱动气缸、第三开关板，所述气压计设置在所述下模板上，所述第三驱动气缸设置在所述下模座的底部，所述第三开关板为所述下模板的一部分，与所述第三驱动气缸的缸柱连接，在工件成型后且上下模未完全分离时通过所述第三驱动气缸带动第三开关板上下移动进而控制气压计与工件成型腔的通断。

更进一步地，所述下模板中设置有通过所述第三开关板控制通断的气体流出通道，所述工件成型腔与所述气压计之间通过所述气体流出通道连通。

更进一步地，所述气体充入单元包括与外部充气泵连接的充气管道、第四驱动气缸、第四开关板，所述第四驱动气缸设置在所述上模座上，所述第四开关板与所述第四驱动气缸的缸柱连接，所述第四开关板为所述上模板的一部分，在工件成型后且上下模未完全分离时通过第四驱动气缸带动第四开关板上下移动进而控制充气管道与工件成型腔的通断。

更进一步地，在所述压力检测单元压力值到达设定值时停止充气泵向工件成型腔充入气体。

本发明相比现有技术具有以下优点：该用于加工汽车零部件的冲压设备，通过设置的基于图像识别的模板定位模块，采用添加标记点的方式对上模板与下模板在冲压时是否存在错位现象进行检测，检测准确率极高，检测效率的提升也十分明显，很容易发现导柱或者导套出现磨损带来的冲压错位现象，可以实现及时有效地预警，避免浪费工件原材料；通过设置的外形缺陷检测模块，巧妙地利用在气压一定时充入气体体积来定量检测工件成型后的外形缺陷，尤其是针对于工件表面或边缘有凹陷或成型缺失，突破了传统人工检测的方式，大大提高了检测效率，值得被推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例中冲压设备的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中标识喷涂单元的位置示意图；

图3是本发明实施例中上模板的仰视结构示意图；

图4是本发明实施例中圆点定位标识的分布位置示意图（含下模板）；

图5是本发明实施例中压力检测单元的局部结构示意图；

图6是本发明实施例中气体充入单元的局部结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1～6所示，本实施例提供一种技术方案：一种用于加工汽车零部件的冲压设备，包括压力机1、上模座2、下模座3、上模板21、下模板31、导柱4，所述上模板21固定安装在所述上模座2的下端外表面上，用于完成对工件6上表面的冲压成型工作，所述下模板31固定安装在所述下模座3的上端外表面上，用于完成对工件6下表面的冲压成型工作，所述导柱4的数量为四个，其下端与所述下模座3的上端外表面四角可拆卸连接，上端贯穿所述上模座2四角处的导套22设置，用于起到对上模板21、下模板31的定位及行程导向作用，所述压力机1可采用液压缸或者气缸的驱动方式，所述压力机1的压力缸柱11与所述上模座2的上端外表面固定连接，所述压力机1本体的位置是固定的，在工作时由压力机1带动上模座2及上模板21动作，完成对工件6的成型工作。

在本实施例中，所述冲压设备还包括模板定位模块，所述模板定位模块包括图像采集单元、图像处理单元、标识喷涂单元；所述图像采集单元用于在工件6冲压成型后对工件6的图像信息进行采集；所述图像处理单元用于对所述图像采集单元采集的工件图像信息进行处理；所述标识喷涂单元用于在冲压成型后的工件表面上喷涂定位标识。

在本实施例中，所述图像采集单元为安装在所述上模板21内部底端中心处的摄像头51，所述摄像头51的下端设置有第一开关板52，所述第一开关板52通过外部的第一驱动气缸驱动，在需要摄像头51进行拍摄时，利用第一驱动气缸驱动第一开关板52打开，然后再启动摄像头51对下方带有定位标识的工件6图像进行拍摄。需要说明的是，所述第一开关板52与所述上模板21的工件成型腔上表面可以实现无缝连接，避免在此处工件6上产生不必要的毛刺等情况。

在本实施例中，所述图像处理单元设置在所述外部指定位置，与所述摄像头51通信连接，用于对工件图像信息进行处理，识别工件表面定位标识位置变化量，完成对工件成型状态的检测，进而判断上模板21、下模板31的位置偏差，可以实现及时有效地预警，及时更换受到磨损的导柱4或者导套22，避免浪费工件原材料。

在本实施例中，所述标识喷涂单元的数量为四个，分别两两对称设置在所述上模板21的四角处，均包括与外部喷涂泵连通的喷涂管531、第二驱动气缸532、第二开关板533，所述喷涂管531用于作为喷涂通道，供喷涂漆液流通，贯穿所述上模板21设置，所述第二开关板533与所述第二驱动气缸532的缸柱连接，在所述第二驱动气缸532的驱动下实现对喷涂管531的圆点喷口534的密封，所述第二驱动气缸532固定安装在所述上模板21的外部。需要说明的是，喷涂漆液在工件6冲压成型时，在其上表面四角喷涂可清洗的圆点定位标识（即图4中的A、B、C、D四点），供所述图像处理单元分析处理所用，后续加工中可方便地清洗处理，并且第二开关板533与所述上模板21的工件成型腔上表面可以实现无缝连接，避免在此处工件6上产生不必要的毛刺等情况。

在本实施例中，所述图像处理单元的处理过程具体如下：

S1：获取工件图像

在工件冲压成型后，上模座2及上模板21上行至设定高度后，打开第一开关板52，通过摄像头51拍摄工件图像，如图4所示；

S2：目标检测

采用经过大量训练集训练的目标检测网络对下模板31的工件成型腔边缘及圆点定位标识进行检测，获得下模板31的工件成型腔边缘及圆点定位标识的矩形检测框及对应的坐标信息；

S3：距离计算

依次计算各圆点定位标识的矩形检测框中心点与工件成型腔边缘的矩形检测框上最近的边角点之间的距离，分别记为线段A1、B1、C1、D1；

S4：阈值比较

将线段A1、B1、C1、D1的长度值与模板图像中各线段的阈值Yu进行作差比较，各线段的阈值Yc相等，得到各线段与阈值Yc的差值后，与设定的长度差值阈值Cu进行比较，任一线段与阈值Yc的差值超过长度差值阈值Cu，则通过相应的报警装置进行报警，提醒维护监控人员及时进行处理。

在所述步骤S4中，当超过长度差值阈值Cu时，即表示导柱4或者导套22出现磨损，上模板21、下模板31在冲压工件时出现错位。

在所述步骤S4中，模板图像是上模板21、下模板31在标准位置下对工件4拍摄获取的工件图像信息。

在所述步骤S4中，阈值Yc、长度差值阈值Cu均为根据应用场景进行具体设置。

在本实施例中，所述冲压设备还包括外形缺陷检测模块，所述外形缺陷检测模块包括压力检测单元、气体充入单元，所述压力检测单元用于检测工件成型腔（含工件）内部的气体压力值，所述气体充入单元用于在工件成型后且上下模未完全分离时向工件成型腔内部充入气体。

在本实施例中，所述压力检测单元包括气压计63、第三驱动气缸64、第三开关板641，所述气压计63安装在所述下模板31的外部一侧，通过所述气体流出通道631与所述工件成型腔连通，所述第三驱动气缸64设置在所述下模座3的底部，所述第三开关板641设置在所述下模板31上，与所述第三驱动气缸64的缸柱连接，在工件成型后且上下模未完全分离时通过所述第三驱动气缸64带动第三开关板641上下移动进而控制气体流出通道631与所述工件成型腔的通断。需要说明的是，所述第三开关板641与所述下模板31的工件成型腔下表面可以实现无缝连接，避免在此处工件6上产生不必要的毛刺等情况。

在本实施例中，所述气体充入单元包括与外部充气泵连接的充气管道62、第四驱动气缸61、第四开关板611，所述第四驱动气缸61安装在所述上模座2的上端一侧，所述第四开关板611与所述第四驱动气缸61的缸柱连接，在工件成型后且上下模未完全分离时通过第四驱动气缸61带动第四开关板611上下移动进而控制充气管道62与所述工件成型腔的通断。需要说明的是，所述第四开关板611与所述上模板21的工件成型腔下表面可以实现无缝连接，避免在此处工件6上产生不必要的毛刺等情况。

在本实施例中，在所述压力检测单元压力值到达设定值时停止充气泵向工件成型腔充入气体。

需要说明的是，在上模板21、下模板31的接缝处以及各缸柱处均做了良好密封处理，防止对外形缺陷检测模块的检测结果造成不利影响。

工作原理：首先将足量的用于加工的原材料置于下模板31的工件成型腔中，然后启动压力机1，压力机1带动上模座2及上模板21沿导柱4下行，完成工件冲压成型工作；在工件成型后且上下模未完全分离时，上模板21上行微小距离（可保证气体的稳定充入），此时整个工件成型腔仍为密封状态，控制第四驱动气缸61带动第四开关板611上行，同时所述第三驱动气缸64带动第三开关板641下行，使气压计63与整个工件成型腔连通，然后启动外部充气泵，向工件成型腔充入气体，直到气压计63到达设定值Po，停止气体充入，同时记录充入气体的体积Vc，将充入气体的体积Vc与体积阈值Vu进行比较，大于体积阈值Vu时则表示成型后的工件6表面或边缘有凹陷或成型缺失（见图4），小于等于体积阈值Vu时则表示成型后的工件6表面无明显凹陷或成型缺失，即合格，外形缺陷检测过后将第四开关板611、第三开关板641复位；外形缺陷检测过后启动喷涂泵进行喷涂，压力机1带动上模座2及上模板21沿导柱4上行，到达设定高度后，打开第一开关板52，通过摄像头51拍摄工件图像，采用经过大量训练集训练的目标检测网络对下模板31的工件成型腔边缘及圆点定位标识进行目标检测，获得下模板31的工件成型腔边缘及圆点定位标识的矩形检测框及对应的坐标信息，依次计算各圆点定位标识的矩形检测框中心点与工件成型腔边缘的矩形检测框上最近的边角点之间的距离，分别记为线段A1、B1、C1、D1；将线段A1、B1、C1、D1的长度值与模板图像中各线段的阈值Yu进行作差比较，各线段的阈值Yc相等，得到各线段与阈值Yc的差值后，与设定的长度差值阈值Cu进行比较，任一线段与阈值Yc的差值超过长度差值阈值Cu则通过相应的报警装置进行报警，提醒维护监控人员及时进行处理，当超过长度差值阈值Cu时，即表示导柱4或者导套22出现磨损，上模板21、下模板31在冲压工件时出现错位。

综上所述，上述实施例的用于加工汽车零部件的冲压设备，通过设置的基于图像识别的模板定位模块，采用添加标记点的方式对上模板与下模板在冲压时是否存在错位现象进行检测，检测准确率极高，检测效率的提升也十分明显，很容易发现导柱或者导套出现磨损带来的冲压错位现象，可以实现及时有效地预警，避免浪费工件原材料；通过设置的外形缺陷检测模块，巧妙地利用在气压一定时充入气体体积来定量检测工件成型后的外形缺陷，尤其是针对于工件表面或边缘有凹陷或成型缺失，突破了传统人工检测的方式，大大提高了检测效率，值得被推广使用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种用于加工汽车零部件的冲压设备，其特征在于：包括压力机、上模座、下模座、上模板、下模板、导柱、模板定位模块、外形缺陷检测模块，所述压力机、上模座、上模板、下模板、下模座自上而下依次设置，所述导柱的一端设置在所述下模座上，另一端贯穿所述上模座上设置的导套，通过所述模板定位模块对上模板、下模板之间的错位程度进行检测，通过所述外形缺陷检测模块对工件成型的外观凹陷或缺失缺陷进行检测；

所述外形缺陷检测模块包括压力检测单元、气体充入单元，通过所述压力检测单元检测工件成型腔内部的气体压力值，通过所述气体充入单元在工件成型后且上下模未完全分离时向工件成型腔内部充入气体；

所述压力检测单元包括气压计、第三驱动气缸、第三开关板，所述气压计设置在所述下模板上，所述第三驱动气缸设置在所述下模座的底部，所述第三开关板为所述下模板的一部分，与所述第三驱动气缸的缸柱连接，在工件成型后且上下模未完全分离时通过所述第三驱动气缸带动第三开关板上下移动进而控制气压计与工件成型腔的通断。

2.根据权利要求1所述的一种用于加工汽车零部件的冲压设备，其特征在于：所述模板定位模块包括图像采集单元、图像处理单元、标识喷涂单元，通过所述图像采集单元对成型后工件的图像信息进行采集，通过所述图像处理单元对所述图像采集单元采集的工件图像信息进行处理，通过所述标识喷涂单元对冲压成型后的工件表面喷涂定位标识。

3.根据权利要求2所述的一种用于加工汽车零部件的冲压设备，其特征在于：所述图像采集单元为设置在所述上模板内部底端中心处的摄像头，所述摄像头外部设置有第一开关板。

4.根据权利要求3所述的一种用于加工汽车零部件的冲压设备，其特征在于：所述标识喷涂单元的数量为四个，分别两两对称设置在所述上模板的四角处，均包括喷涂管、第二驱动气缸、第二开关板，所述喷涂管与外部喷涂泵连通，贯穿所述上模板设置，末端为圆形喷口，所述第二开关板在所述第二驱动气缸的驱动下实现对喷涂管的圆点喷口的开关控制。

5.根据权利要求4所述的一种用于加工汽车零部件的冲压设备，其特征在于：所述图像处理单元的处理过程具体如下：

S1：获取工件图像

在工件冲压成型后，上模座及上模板上行至设定高度时，打开第一开关板，通过摄像头拍摄工件图像；

S2：目标检测

采用目标检测网络对下模板的工件成型腔边缘及圆点定位标识进行检测，获得下模板的工件成型腔边缘及圆点定位标识的矩形检测框及对应的坐标信息；

S3：距离计算

依次计算各圆点定位标识的矩形检测框中心点与工件成型腔边缘的矩形检测框上最近的边角点之间的距离，分别记为线段A1、B1、C1、D1；

S4：阈值比较

将线段A1、B1、C1、D1的长度值与模板图像中各线段的阈值Yc进行作差比较，各线段的阈值Yc相等，得到各线段与阈值Yc的差值后，与设定的长度差值阈值Cu进行比较，任一线段与阈值Yc的差值超过长度差值阈值Cu，则进行报警，提醒维护监控人员及时进行处理。

6.根据权利要求5所述的一种用于加工汽车零部件的冲压设备，其特征在于：在所述步骤S4中，模板图像是上模板、下模板在标准位置下对工件而拍摄获取的工件图像信息。

7.根据权利要求1所述的一种用于加工汽车零部件的冲压设备，其特征在于：所述下模板中设置有通过所述第三开关板控制通断的气体流出通道，所述工件成型腔与所述气压计之间通过所述气体流出通道连通。

8.根据权利要求7所述的一种用于加工汽车零部件的冲压设备，其特征在于：所述气体充入单元包括与外部充气泵连接的充气管道、第四驱动气缸、第四开关板，所述第四驱动气缸设置在所述上模座上，所述第四开关板与所述第四驱动气缸的缸柱连接，所述第四开关板为所述上模板的一部分，在工件成型后且上下模未完全分离时通过第四驱动气缸带动第四开关板上下移动进而控制充气管道与工件成型腔的通断。

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