专利名称：一种正向压边的多用途板料冲压模架的制作方法
一种正向压边的多用途板料冲压模架本发明涉及汽车、轨道、航空、船舶等交通载运工具、仪电、家电中所有金属板料冲 压成形技术领域及相关模具设计和制造领域，具体地说是一种正向压边的多用途板料冲压 模架。随着伺服冲床的应运而生，金属冲压成形领域利用伺服冲床滑块速度可变的特 性，根据不同材质板料的冲压性能对应变速率的不同适应性开发合理的冲压成形工艺，从 而提高难成形高强度钢板、轻合金板材的成形工艺性，已经成为一种趋势。伺服冲床的应用 拓宽了冲压设备的工艺范围，提高了设备的利用率，提高了劳动生产率。在个性化、小批量、 高精度生产的今天，伺服冲压技术的应用正在展现它的实用价值。但是这种新技术要达到 最好效果，要求在一定的变形速度条件下，压边力和反顶力恒定、可控并具有相当高的控制 精度。在伺服冲压工艺调试的过程中，速度的变化可能会从低到高逐步改变，以寻求合适的 应变速率。相应的压边力和反顶力也需要与之配合在较高精度内维持不变。否则将不能获 得可靠的工艺参数。在新材料开发领域，由于新材料的层出不穷，相应新工艺的探索也有很 大需求，对压边力、顶料力的控制精度也有很高的要求。但是，在常规冲压成形工艺中，冲压成形的模具多为倒装形式，凹模在上，凸模在 上，压边装置跟随凸模在下，同时兼做坯料的定位板。压边板下面装有弹簧或氮气缸等弹性 介质，保持压边板处于高位。所产生的压边力和滑块运动有关，由弹性介质被动抵抗滑块压 力产生，其压力值随着滑块行程的增加而增加，不能恒定，也不能作精确的调整和控制。如 果用液压系统代替弹性介质产生压边力，则由于伺服冲床的滑块速度在一定工艺条件下， 有可能高速下行，液压系统受冲击后压力急剧上升，调整滞后，而难以实现恒定、精确的效 果，严重时会造成事故。而且这种倒装形式下无论采用何种弹性介质都会消耗压机的有效 动力，实质上降低了压机滑块的工作能力。寻找一种能独立于滑块动作，可以恒定、精确控制压边力的压边板构造是伺服冲 压技术普及应用过程中的重要一步。本发明提出了一种正向压边多用途板料冲压模架，正 可以合理、经济、实用地满足这种需求。本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种正向压边的多用途板料冲压模
架 O为实现上述目的设计一种正向压边的多用途板料冲压模架，由上模、下模两个部 分组成，所述上模部分包括模炳、上模板、凸模和凸模垫板，上模部分安装在压机滑块的底 面，所述下模部分包括下模支撑板、下模板、凹模板、支撑柱及导柱，所述支撑柱、导柱安装 在下模支撑板、下模板之间，所述下模板上设置有凹模板，所述凹模板上方设有压边机构， 所述压边机构包括压边板、动力驱动装置，所述压边板活动连接在支撑柱和导柱上，压边板上端面配合连接动力驱动装置，所述动力驱动装置设有压边力传感器，所述压边力传感器、 动力驱动装置电控部分由线路连接PLC控制系统。所述凹模板内装有反顶板，反顶板下面垫有反顶力传感器，反顶力传感器安装在 反顶缸活塞杆上，所述反顶缸的电控部分、反顶力传感器由线路连接PLC控制系统。所述动力驱动装置采用液压、机械、电磁或气动驱动装置。所述压边板上安装有位移传感器，所述位移传感器由线路连接PLC控制系统。所述压边板上设有可更换压边板镶块，压边板镶块中心开有与凸模相配合的凸模 通孑L。所述压边板采用滚珠支撑圈、滚珠导套配合安装在导柱上。所述压边力传感器、反顶力传感器是石英压电式力传感器。所述位移传感器采用滑移式或电磁感应式电子位移传感器。本发明有益效果结构新颖、简单，大大改善了模具的性能，压边机构正向安装，带 有反顶装置，具有独立的液压动力系统和电器控制部分，用于控制压边板、反顶板行程和压 边力、反顶力大小。可以在冲压行程的特定位置恒定地产生所需压边力和反顶力，并能达到 很高的精度要求。且由于上模部分工作时大部分被下模部分包裹，冲压的安全性获得大大 提高。这种正装独立的压边形式不会消耗压机的有效动力，实质上提高了压机滑块的工作 能力。
图1为本发明的正向压边冲压模架结构简图；图2为本发明的压边和顶出机构控制关系图；图3本发明的滑块、压边板和顶出板行程一压力关系配置图。图1中，01模炳、02上模板、03支撑柱螺钉、04下模支撑板、05支撑柱、06压边板、 07下模板、08反顶板、09反顶力传感器、10反顶缸活塞杆、11反顶缸、12凹模板、13压边板 镶块、14冲压坯料、15压边力传感器、16滚珠支撑圈、17滚珠导套、18压边缸活塞杆、19压 边缸、20导柱、21导柱固定螺钉、22凸模、23上模垫板。图2中，24控制器、25比例阀、26液压泵、27下模板、28液压站、29溢流阀、30反 顶压力传感器、31反顶缸、32压机工作台、33下模T形槽、34凹模、35压边板、36压边板位 移传感器、37压边缸、38支撑柱、39下模支撑板、40凸模、41滑块位移传感器、42上模板、43 上模T形槽、44冲床滑块、45显示器。下面结合附图对本发明作以下进一步说明如图1所示，为正向压边冲压模架结构。上模部分包括模炳01、上模板02、凸模22 和凸模垫板23安装在压机滑块的底面，随滑块运动。根据压机滑块的导向精度的需要可以 设置模具上、下模的导向机构。下模部分由下模支撑板04、压边板06、下模板07、支撑柱螺 钉03、支撑柱05和滚珠导柱导套等组成。压边板上作用有压边液压缸活塞杆，活塞杆上设 有压边力传感器。反顶部分的反顶板08安装在凹模板12内，下面垫有反顶力传感器09，可 以反映反顶力的大小。在图2中可以看到，上模部分和滑块联动其运动状态可以由上模位
4移传感器感知。而压边板是独立于滑块运动的，其运动状态由压边板位移传感器感知。压力 机滑块、压边板、反顶机构的动作由液压机构产生，由PLC或工控机等进行控制。滑块、压边 板和反顶板三者的运动顺序和规则由图3规定。压边板的压力值可以通过控制系统设置， 随下行行程最多实现五段变化。当压边板向下压住凹模上面的冲压坯料后，滑块可以向下行程，上模随滑块下移 到某个设定位置以下时，控制系统开始进入设定的控制模式，压边板对坯料给定工艺要求 的压边力；反顶板在未工作时处于最高位置，当上模下移接触到反顶板上的板料后开始，反 顶板随滑块向下运动，到达下止点后停止不动，这时冲压工件已经成形。滑块回程到达上止 点时，稍作延时，压边板向上回程，到达设定的最高点后再延时片刻，反顶板向上把工件顶 出。完成一个冲压周期。压边板上设有可更换压边板镶块，随同配套的冲压凸模、凹模和反顶板一起一起， 可以适应不同冲压成形形状、尺寸、板厚和冲压成形性质的需要。但范围受压机和模架的能 力、尺寸或规格限制。此种正向压边的冲压模架可以应用于液压、机械、电动等各种压机；拉深、胀形各 种成形方法；高强钢、轻合金等各种材质板料。特别是可以产生压边和反顶两个独立的动 作，配合压机滑块的动作，能形成冲压的三个作用力，用于精冲等特殊的加工。这种正装独立的压边形式不会消耗压机的有效动力，实质上提高了压机滑块的工 作能力；正装的独立压边力作用和压机滑块动作无关，只要控制系统的适当其压边力就可 以精确控制，且安全可靠；由于上模部分工作时大部分被下模部分包裹，冲压的安全性获得 提尚。压边机构独立设置在下模，压边力施加方向和滑块运动方向相同，压边动作和压 力机滑块的运动无关；压边力可调；带有顶料机构；配置有适应高速反应能力的液电控制 系统。可以适用于液压机，也可适用于冲床；可用于板料冲压成形和普通冲裁，也可用于金 属板料三动作精冲等加工；可以通过更换不同的凸模、凹模，结合压边和反顶两个动作实现 各种冲压成形工艺，也可用于各种板料成形性能测试。压边板在下模框架内可作独立的上下滑动，并可以对工件的凸缘部分产生所需的 压力。压边板独立动作的动力为液压，但不限于液压。机械、电磁、气动等所有可用驱动方 式。压边板和顶料力由液压部分和力传感器组成半闭环的PLC控制系统。独立于滑块运动 的压边板的四根液压驱动轴上(不限于此形式、数量和位置)安装了压边力传感器。用于 实时精确显示和控制压边力。力传感器采用了石英压电式力传感器。独立于滑块运动的压 边板安装了可以显示和控制压边板位置并提供控制压力机滑块动作信息的位移传感器。本 系统采用了滑移式电子位移传感器，但不限于此。所有形式的接触式、非接触式电子位移传 感器都属于本发明的保护范畴。
权利要求
一种正向压边的多用途板料冲压模架，由上模、下模两个部分组成，所述上模部分包括模炳、上模板、凸模和凸模垫板，上模部分安装在压机滑块的底面，所述下模部分包括下模支撑板、下模板、凹模板、支撑柱及导柱，所述支撑柱、导柱安装在下模支撑板、下模板之间，所述下模板上设置有凹模板，其特征在于所述凹模板上方设有压边机构，所述压边机构包括压边板、动力驱动装置，所述压边板活动连接在支撑柱和导柱上，压边板上端面配合连接动力驱动装置，所述动力驱动装置设有压边力传感器，所述压边力传感器、动力驱动装置电控部分由线路连接PLC控制系统。
2.如权利要求1所述的一种正向压边的多用途板料冲压模架，其特征在于所述凹模 板内装有反顶板，反顶板下面垫有反顶力传感器，反顶力传感器安装在反顶缸活塞杆上，所 述反顶缸的电控部分、反顶力传感器由线路连接PLC控制系统。
3.如权利要求1所述的一种正向压边的多用途板料冲压模架，其特征在于所述动力 驱动装置采用液压、机械、电磁或气动驱动装置。
4.如权利要求1所述的一种正向压边的多用途板料冲压模架，其特征在于所述压边 板上安装有位移传感器，所述位移传感器由线路连接PLC控制系统。
5.如权利要求1、2、3或4所述的一种正向压边的多用途板料冲压模架，其特征在于 所述压边板上设有可更换压边板镶块，压边板镶块中心开有与凸模相配合的凸模通孔。
6.如权利要求1所述的一种正向压边的多用途板料冲压模架，其特征在于所述压边 板采用滚珠支撑圈、滚珠导套配合安装在导柱上。
7.如权利要求1、2、3或4所述的一种正向压边的多用途板料冲压模架，其特征在于 所述压边力传感器、反顶力传感器是石英压电式力传感器。
8.如权利要求4所述的一种正向压边的多用途板料冲压模架，其特征在于所述位移 传感器采用滑移式或电磁感应式电子位移传感器。
全文摘要
本发明涉及一种正向压边的多用途板料冲压模架，所述凹模板上方设有压边机构，所述压边机构包括压边板、动力驱动装置，所述压边板活动连接在支撑柱和导柱上，压边板上端面配合连接动力驱动装置，所述动力驱动装置设有压边力传感器，所述压边力传感器、动力驱动装置电控部分由线路连接PLC控制系统；本发明有益效果结构新颖、简单，大大改善了模具的性能，压边机构正向安装，带有反顶装置，具有独立的液压动力系统和电器控制部分，用于控制压边板、反顶板行程和压边力、反顶力大小。可以在冲压行程的特定位置恒定地产生所需压边力和反顶力，并能达到很高的精度要求。且由于上模部分工作时大部分被下模部分包裹，冲压的安全性获得大大提高。
文档编号B21D37/10GK101912926SQ201010255099
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者于治水, 刘淑梅, 唐勤生, 曹阳根, 李霞, 钱勇, 阮勤超 申请人:上海工程技术大学