CN104550424A - 直列式单模位多冲头冲压加工方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直列式单模位多冲头冲压加工方法及其装置。其方案是在上模座内嵌置多个垂直伸缩的冲头，每个冲头配置相同或不同规格的上冲模，相应地在下模座上配置多个与上冲模规格对应的下定模；在默认情况下，控制每个冲头处于缩回的非工作状态，此时即使冲床滑动块上下运动，上冲模也不会与对应的下定模接触；当需要某个或多个上冲模完成冲压时，控制与其对应的冲头处于伸出的工作状态，这样在冲床滑动块上下运动时，某个或多个上冲模即可与其对应的下定模发生合模，其余的上冲模虽然也同步上下运动，但不会发生合模动作，从而可以在不需要模具旋转或移动的前提下，快捷高效地实现板坯选定形状的多冲头交替冲压加工。

Description

直列式单模位多冲头冲压加工方法及其装置

技术领域

本发明涉及数控冲压技术领域，具体地指一种直列式单模位多冲头冲压加工方法及其装置。

背景技术

在冲压加工过程中，传统的冲压方式多为单模位单冲头加工，即一副上下模具，上冲模垂直往复运动，与下定模共同作用产生剪切或压延效果，实现被冲板坯材料的冲压加工。该冲压加工的特点是一副上下模具对应一个特定的孔型，加工局限性较大。当然，也有为提高冲压加工效率而设置组合模具及其排冲等的，其工作原理相同，只不过是需要冲压加工的孔型由多个单元集合而成，可一次冲压得到多个同样的孔型。

但在实际应用中，往往需要在同一块被冲板坯材料上冲压出多种孔型，如果频繁地更换模具，将极大地影响冲压生产效率。为解决这一问题，本领域技术人员设计出了多模位冲床，它是将冲床滑动块与上冲模分离，形成一个独立的打击头，整套模具的上下模座多为圆盘结构，本行业内俗称为转盘或转塔，上下转盘或转塔可通过中心轴同步旋转，将多套上冲模和下定模分别装载在圆盘形的上下模座上，可根据加工孔型的需要将所对应的模具旋转至于独立的打击头之下，实现同一个被冲板坯材料上多种孔型的冲压加工。上下模座也有采用其他形状的，例如设计成长条形等，其工作原理是一样的，只不过是将上下模座的旋转运动变成了直线移动。

虽然上述多模位冲床能够在一定程度上提高同一板坯冲压不同孔型的加工效率，但其构造复杂多变，冲压工艺要求很严，制造成本居高不下，一台砖塔式多模位冲床的售价约为普通单模位冲床的5～10倍。因此，如何寻找一种工作可靠、成本低廉、加工快捷的模具冲床，以满足对同一板坯冲压不同孔型的加工需要，一直是本领域技术人员试图攻克和解决的难题，但目前尚未见到一种简洁、有效、可行的技术方案能够实现上述要求。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单、成本低廉、工作稳定、性价比高的直列式单模位多冲头冲压加工方法及其装置。采用该方法及装置，可以在不需要模具旋转或移动的前提下，快捷高效地完成单模位多模具换模冲压加工。

为实现上述目的，本发明所设计的直列式单模位多冲头冲压加工方法，它是在冲床滑动块上设置上模座及其上冲模，在冲床工作台上设置下模座及其下定模，通过冲床滑动块相对于冲床工作台的上下运动实现板坯冲压加工的过程，其特殊之处在于：

该方法还在上模座内沿其长度方向间隔嵌置多个可上下垂直伸缩的冲头，每个冲头的底部配置安装相同或不同规格型号的上冲模，相应地在下模座上配置安装多个与上冲模规格型号一一对应的下定模；在默认情况下，控制每个冲头处于向上缩回的非工作状态，此时即使冲床滑动块作上下运动，安装在每个冲头底部的上冲模也不会与对应的下定模接触；当需要某个或多个上冲模完成冲压动作时，控制与其对应的冲头处于向下伸出的工作状态，这样在冲床滑动块作上下运动时，所述某个或多个上冲模即可与其对应的下定模发生合模，其余的上冲模虽然也同步上下运动，但不会发生合模动作，从而实现板坯选定形状的多冲头交替冲压加工。

本发明所设计的直列式单模位多冲头冲压加工装置，包括设置在冲床滑动块上的上模座和设置在冲床工作台上的下模座，其特殊之处在于：

所述上模座内沿其长度方向间隔排列有多个水平导向孔和多个垂直导向孔，多个水平导向孔和多个垂直导向孔一一对应布置，每个水平导向孔的孔口延伸至上模座的背面处，每个垂直导向孔的孔口延伸至上模座的底面处，相对应的水平导向孔和垂直导向孔在上模座内交汇贯通；

所述上模座的背面对应于每个水平导向孔的孔口处各设置有一个驱动气缸，每个驱动气缸的活塞杆端伸入至对应的水平导向孔内与一楔形气动块相连，各楔形气动块与对应的水平导向孔滑动嵌置配合，各楔形气动块的工作楔面向下布置；

所述每个垂直导向孔内各设置有一个与其滑动嵌置配合的冲头，每个冲头的顶部设置有冲头斜面，每个冲头与对应的垂直导向孔之间设置有迫使其冲头斜面与楔形气动块的工作楔面抵接配合的复位弹簧；

所述每个冲头的底部伸出对应的垂直导向孔的孔口与一个上冲模相连，各个上冲模具有相同或不同的规格型号，所述下模座内锁紧嵌置有多个与上冲模规格型号一一对应的下定模。

作为优选方案，所述冲头呈上大下小的阶梯圆柱结构，它由上部大圆柱段和下部小圆柱段构成；所述冲头斜面设置在上部大圆柱段顶部，所述上部大圆柱段与垂直导向孔滑动嵌置配合；所述复位弹簧为套装在下部小圆柱段上的柱状螺旋压簧，所述柱状螺旋压簧的上端与上部大圆柱段的下端抵接，所述柱状螺旋压簧的下端与垂直导向孔上的环形止口抵接。这种特定设计的冲头结构简单紧凑，便于加工制作，弹性复位性能好，其柱状螺旋压簧在驱动气缸活塞缩进时用以复位，在驱动气缸活塞伸出时提供阻尼，可支撑冲头斜面与楔形气动块的工作楔面紧贴抵接配合，从而在驱动气缸的活塞横向往复运动时，通过两楔形面的移动，形成冲头的稳定上下往复运动。

进一步地，所述下部小圆柱段的外壁上沿轴向开设有限位槽，所述上模座内开设有与该限位槽相垂直的限位销孔，所述限位销孔中设置有伸入至限位槽内的限位销钉，从而防止冲头水平转动，使冲头的上下往复运动更加平稳可靠。

进一步地，所述上冲模上套装有便于冲压加工后卸料的弹性退料块。这样，可以防止冲头与被冲压板坯挂接，提高冲压效率。

更进一步地，所述上冲模上还套装有刚性垫片，所述刚性垫片位于弹性退料块与冲头的底部之间，这样，可以有效改善弹性退料块的受力状况，延长其使用寿命。

更进一步地，所述上模座顶部设置有与其可拆卸连接的模座顶板，所述模座顶板通过模柄与冲床滑动块相连。这样，可以便于上模座上其他部件的快捷安装和拆卸，便于维修更换。

再进一步地，所述水平导向孔和垂直导向孔一一对应分别设置有3～9个。这样，可以相应设置多个同一型号的冲头，并配置多个不同型号的上冲模，以更好地适应多模具自动交替冲压的需要，大幅提高冲压加工的效率。

再进一步地，所述上模座和下模座的纵向两侧设置有限定上模座上下往返运动的导向柱。这样，可以提高上模座和下模座的移动精度，减少冲压加工合模的误差。

还进一步地，所述楔形气动块的工作楔面相对于水平面的倾斜角度为10～30°，最好为15～20°。这样，可以在相同规格参数条件下缩短冲头的上下往复运动行程，提高冲头与楔形气动块配合的稳定性，减少运动误差，从而提高上冲模的伸出或缩进精度。

本发明的优点在于：其通过设置多个可控制上下垂直伸缩状态的冲头，并配置相同或不同规格型号的上冲模，根据需要与一一对应的下定模合模实现冲压加工，可以在不需要模具旋转或移动的前提下完成单模位多模具换模冲压加工，既解决了传统单冲模加工装置需要频繁更换模具、影响生产效率的问题，又弥补了多模位冲床结构复杂、成本高昂的缺陷，具有结构简单紧凑，实用性强的特点。仅增加有限的驱动气缸、楔形气动块和冲头等部件，即可实现普通冲床的多冲头冲压加工，配合计算机数控自动设定当前工作模具，更可大幅提高多模具交替工作的冲压效率，其性价比优越，市场前景广阔。

附图说明

图1为一种直列式单模位多冲头冲压加工装置的主视结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图1的局部配合部件剖视放大结构示意图。

图4为图3的分解结构示意图。

图中：上模座1(其中：水平导向孔1a；垂直导向孔1b；限位销孔1c；限位销钉1d；模座顶板1e)；楔形气动块2(其中：工作楔面2a)；冲头3(其中：冲头斜面3a；上部大圆柱段3b；下部小圆柱段3c；限位槽3d)；复位弹簧4；弹性退料块5；上冲模6；下定模7；下模座8；驱动气缸9；导向柱10；刚性垫片11；模柄12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～4所示的直列式单模位多冲头冲压加工装置，包括上模座1和下模座8，上模座1顶部设置有与其可拆卸连接的模座顶板1e，模座顶板1e通过模柄12与冲床滑动块固定相连，工作时上模座1随冲床滑动块上下运动，下模座8则通过螺钉和定位销固定在冲床工作台上。在上模座1和下模座8的纵向两侧设置有导向柱10，用于精确限定上模座1作上下往返运动。

在上模座1内沿其长度方向间隔排列有7个水平导向孔1a和7个垂直导向孔1b，7个水平导向孔1a和7个垂直导向孔1b一一对应布置，每个水平导向孔1a的孔口延伸至上模座1的背面处，每个垂直导向孔1b的孔口延伸至上模座1的底面处，相对应的水平导向孔1a和垂直导向孔1b在上模座1内交汇贯通。

在上模座1的背面对应于每个水平导向孔1a的孔口处通过螺栓各固定有一个驱动气缸9，每个驱动气缸9的活塞杆端伸入至对应的水平导向孔1a内与一楔形气动块2可拆卸式固定相连，各楔形气动块2与对应的水平导向孔1a精密滑动嵌置配合，各楔形气动块2的工作楔面2a向下布置，其相对于水平面的倾斜角度通常控制在10～30°的范围内，本实施例中该倾斜角度为15°。

在每个垂直导向孔1b内各设置有一个冲头3，冲头3呈上大下小的阶梯圆柱结构，它由上部大圆柱段3b和下部小圆柱段3c构成，上部大圆柱段3b与垂直导向孔1b精密滑动嵌置配合，下部小圆柱段3c上套装有复位弹簧4，复位弹簧4为柱状螺旋压簧，该柱状螺旋压簧的上端与上部大圆柱段3b的下端抵接，该柱状螺旋压簧的下端与垂直导向孔1b上的环形止口抵接。每个冲头3的上部大圆柱段3b顶部设置有冲头斜面3a，冲头斜面3a在复位弹簧4的作用下可与楔形气动块2的工作楔面2a紧贴抵接配合。

复位弹簧4始终给予冲头3向上的支撑力，在驱动气缸9的活塞杆缩进时，用以支撑冲头3向上复位；在驱动气缸9的活塞杆伸出时，用以提供冲头3下行的阻尼；当驱动气缸9的活塞杆横向往复运动时，通过冲头斜面3a与工作楔面2a的相对配合滑动，形成冲头3的上下往复运动，实现冲头3的设定距离伸出或缩回。

冲头3安装时，为防止冲头3水平转动，在下部小圆柱段3c的外壁上沿轴向开设有限位槽3d，在上模座1内开设有与该限位槽3d相垂直的限位销孔1c，限位销孔1c中设置有伸入至限位槽3d内的限位销钉1d。

每个冲头3的底部伸出对应的垂直导向孔1b的孔口与一个上冲模6相连，上冲模6可通过紧固螺钉固定在冲头3的下部小圆柱段3c的底部凹槽内，各个上冲模6根据加工需要可选择相同或不同的规格型号。对应地，下模座8内通过锁紧螺栓固定嵌置有多个与上冲模6规格型号一一对应的下定模7。

在上冲模6上套装有便于冲压加工后卸料的弹性退料块5，弹性退料块5与冲头3的下部小圆柱段3c底部之间还设置有刚性垫片11，用于改善弹性退料块5的受力状况。

上述直列式单模位多冲头冲压加工装置的工作过程是这样的：在默认情况下，每个冲头3处于向上缩回的非工作状态，此时即使冲床滑动块作上下运动，安装在每个冲头3底部的上冲模6也不会与对应的下定模7接触；当需要某个或多个上冲模6完成冲压动作时，可由数控***通过I/O接口或人工操作控制对应上冲模6的驱动气缸9活塞杆端伸出，楔形气动块2的工作楔面2a给予冲头斜面3a横向推力，使对应的冲头3处于向下伸出的工作状态，这样在冲床滑动块作上下运动时，某个或多个上冲模6即可与其对应的下定模7发生合模，其余的上冲模6虽然也同步上下运动，但不会发生合模动作，从而实现板坯选定形状的多冲头交替冲压加工。

采用上述直列式单模位多冲头冲压加工方法及其装置，既解决了传统单冲模加工装置需频繁更换模具、影响生产效率的问题，又弥补了多模位冲床结构复杂、成本高昂的缺陷；具有结构简单紧凑，实用性强的特点，可实现普通单模位冲床的多冲头冲压加工，性价比优越，市场前景广泛。

最后，应当指出的是，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直列式单模位多冲头冲压加工方法，它是在冲床滑动块上设置上模座(1)及其上冲模(6)，在冲床工作台上设置下模座(8)及其下定模(7)，通过冲床滑动块相对于冲床工作台的上下运动实现板坯冲压加工的过程，其特征在于：

该方法还在上模座(1)内沿其长度方向间隔嵌置多个可上下垂直伸缩的冲头(3)，每个冲头(3)的底部配置安装相同或不同规格型号的上冲模(6)，相应地在下模座(8)上配置安装多个与上冲模(6)规格型号一一对应的下定模(7)；在默认情况下，控制每个冲头(3)处于向上缩回的非工作状态，此时即使冲床滑动块作上下运动，安装在每个冲头(3)底部的上冲模(6)也不会与对应的下定模(7)接触；当需要某个或多个上冲模(6)完成冲压动作时，控制与其对应的冲头(3)处于向下伸出的工作状态，这样在冲床滑动块作上下运动时，所述某个或多个上冲模(6)即可与其对应的下定模(7)发生合模，其余的上冲模(6)虽然也同步上下运动，但不会发生合模动作，从而实现板坯选定形状的多冲头交替冲压加工。

2.一种直列式单模位多冲头冲压加工装置，包括设置在冲床滑动块上的上模座(1)和设置在冲床工作台上的下模座(8)，其特征在于：

所述上模座(1)内沿其长度方向间隔排列有多个水平导向孔(1a)和多个垂直导向孔(1b)，多个水平导向孔(1a)和多个垂直导向孔(1b)一一对应布置，每个水平导向孔(1a)的孔口延伸至上模座(1)的背面处，每个垂直导向孔(1b)的孔口延伸至上模座(1)的底面处，相对应的水平导向孔(1a)和垂直导向孔(1b)在上模座(1)内交汇贯通；

所述上模座(1)的背面对应于每个水平导向孔(1a)的孔口处各设置有一个驱动气缸(9)，每个驱动气缸(9)的活塞杆端伸入至对应的水平导向孔(1a)内与一楔形气动块(2)相连，各楔形气动块(2)与对应的水平导向孔(1a)滑动嵌置配合，各楔形气动块(2)的工作楔面(2a)向下布置；

所述每个垂直导向孔(1b)内各设置有一个与其滑动嵌置配合的冲头(3)，每个冲头(3)的顶部设置有冲头斜面(3a)，每个冲头(3)与对应的垂直导向孔(1b)之间设置有迫使其冲头斜面(3a)与楔形气动块(2)的工作楔面(2a)抵接配合的复位弹簧(4)；

所述每个冲头(3)的底部伸出对应的垂直导向孔(1b)的孔口与一个上冲模(6)相连，各个上冲模(6)具有相同或不同的规格型号，所述下模座(8)内锁紧嵌置有多个与上冲模(6)规格型号一一对应的下定模(7)。

3.根据权利要求2所述的直列式单模位多冲头冲压加工装置，其特征在于：所述冲头(3)呈上大下小的阶梯圆柱结构，它由上部大圆柱段(3b)和下部小圆柱段(3c)构成；所述冲头斜面(3a)设置在上部大圆柱段(3b)顶部，所述上部大圆柱段(3b)与垂直导向孔(1b)滑动嵌置配合；所述复位弹簧(4)为套装在下部小圆柱段(3c)上的柱状螺旋压簧，所述柱状螺旋压簧的上端与上部大圆柱段(3b)的下端抵接，所述柱状螺旋压簧的下端与垂直导向孔(1b)上的环形止口抵接。

4.根据权利要求3所述的直列式单模位多冲头冲压加工装置，其特征在于：所述下部小圆柱段(3c)的外壁上沿轴向开设有限位槽(3d)，所述上模座(1)内开设有与该限位槽(3d)相垂直的限位销孔(1c)，所述限位销孔(1c)中设置有伸入至限位槽(3d)内的限位销钉(1d)，从而防止冲头(3)水平转动。

5.根据权利要求2所述的直列式单模位多冲头冲压加工装置，其特征在于：所述上冲模(6)上套装有便于冲压加工后卸料的弹性退料块(5)。

6.根据权利要求5所述的直列式单模位多冲头冲压加工装置，其特征在于：所述上冲模(6)上还套装有刚性垫片(11)，所述刚性垫片(11)位于弹性退料块(5)与冲头(3)的底部之间，用于改善弹性退料块(5)的受力状况。

7.根据权利要求2所述的直列式单模位多冲头冲压加工装置，其特征在于：所述上模座(1)顶部设置有与其可拆卸连接的模座顶板(1e)，所述模座顶板(1e)通过模柄(12)与冲床滑动块相连。

8.根据权利要求2所述的直列式单模位多冲头冲压加工装置，其特征在于：所述水平导向孔(1a)和垂直导向孔(1b)一一对应分别设置有3～9个。

9.根据权利要求2所述的直列式单模位多冲头冲压加工装置，其特征在于：所述上模座(1)和下模座(8)的纵向两侧设置有限定上模座(1)上下往返运动的导向柱(10)。

10.根据权利要求2所述的直列式单模位多冲头冲压加工装置，其特征在于：所述楔形气动块(2)的工作楔面(2a)相对于水平面的倾斜角度为10～30°。