专利名称：一种通用数显冲压坯料定位器的制作方法
一种通用数显冲压坯料定位器本发明涉及汽车、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定位器技术领域，具体地说是一种通用数显冲压坯料定位器。在载运工具轻量化的大背景下，新型、轻质、高强度金属材料层出不穷。但是受这些新材料工艺性能的限制，它们的应用仍受到了很大的局限。因此在以使用性能为导向的研发过程中，伴随有大量的工艺性能的研究，以期使用性能优异的新材料能够有良好的工艺性能。这些工艺研究过程需要大量的冲压成形性能测试实验。特别是随着信息技术在冲压生产中的广泛应用和控制精度的不断提高，更多影响板料成形性能的因素引起大家的关注。试验坯料直径级差范围分得更细，规格尺寸更多，试验的次数也随之增多，大大提高了试验过程的复杂程度和劳动强度。除了新材料新工艺开发之外，常规的冲压成形工艺研发也伴随有大量的试模过程。比如，我国GB/T15825. 1-2008《金属薄板成形性能与试验方法》标准中规定的《拉深与拉深载荷试验》所获指标极限拉深比等，是汽车覆盖件，飞机机身蒙皮等成形过程重要的冲压性能指标。为了获得某种金属板料的极限拉深比，这个试验方法规定，需要用到直径按一定级差变化的多种板料进行小批量实验。而且根据厚度、凹模凸模圆角尺寸、润滑、压边力和变形速度等众多影响因素的不同，需要随之反复更换不同尺寸的坯料，试验的次数很多。配备多个不同直径级差的定位板的成本较高，频繁更换定位装置的劳动强度很大，效率很低。迫切的需要寻找一种实用、灵活方便、高效经济的通用坯料定位方法和器具。常规的冲压成形模具生产过程中，冲压成形往往需要多道工序才能完成。在冲压工艺的设计中由于材料变形性能的不确定性，经常需要通过初步设定坯料尺寸，试冲后才能确定合适的坯料尺寸，相应后道成形模具上的坯料定位装置的形式和位置，随之才能确定。在此之前，成形试冲的模具上坯料定位的方法，一直是一个让人头疼的事情。正式生产的成形模具上坯料定位方法一般是在模具的凹模平面的某个位置上按装固定挡料装置或活动挡料装置。但是如果在模具上按装定位机构，则对应不同的规格，需要配置大量不同的定位器，而且每做几个试验后就要更换定位器，效率很低，成本很高。在大多数情况下，冲模上反复地修改挡料装置的位置是不可取的。比如，圆筒形拉深件，通常需要拉深多道才能成形到所需的形状和尺寸。冲压工艺设计计算之初，只能获得每道粗略的工件尺寸，相应每道模具的定位装置及其尺寸，需经过反复的试拉后才能最后确定，试拉时的定位方法和器具在此时很重要；又比如，异形弯曲件的弯曲展开长度和材料的性质等相关。用理论或经验公式计算所得结果往往具有不小的误差，需要经过不断修改坯料的尺寸，多次试模后加以确定；再如，各种金属的锻压成形时，初始坯料的尺寸也需要试模后才能最后决定。凡此种种，正式生产之前坯料的定位，显然都只能依靠临时定位装置来解决。无论是冲压性能测试需要还是冲压生产试模的需要，目前，临时的坯料定位方法
3和器具都很欠缺，现有调试模具的手法比较原始。简单点的，大都依靠目视和游标卡等进行定位，可靠性差，操作不便，效率低下；高档点的，做多个不同尺寸的专用定位板或挡料块等，反复装拆，费时费力，效率低且不经济。本发明的目的就是针对冲压成形生产的试模或性能测试试验的需要提供一种实用、方便、高效且经济的通用数显冲压坯料定位器。本发明根据大量冲压板料性能试验的实践而逐渐形成、优化并进入实用。本发明采用如下技术方案一种通用数显冲压坯料定位器，包括一直角尺、游标尺，所述直角尺的两直臂上各安装有一个游标尺，所述游标尺和直角尺直臂之间成直角关系，且游标尺只能垂直于所在直角尺直臂上移动，所述游标尺上安装有带位移传感和计算功能的数显装置、微调机构及锁紧机构。所述游标尺通过十字形燕尾块导向机构和直角尺相连，所述十字形燕尾块导向机构采用在直角尺和游标尺上均开有燕尾槽，所述游标尺通过一个整体式十字形燕尾块和直角尺相连。所述数显装置包括位移传感器、计算器、存储器和数显表，所述位移传感器安装在游标尺内部，所述位移传感器由电路连接计算器，所述计算器、存储器设置在数显表的内部，所述数显表的正面上设有复位/读入按钮、参数选择按钮、电源开关按钮以及显示区域。 所述位移传感器采用电磁感应式位移传感器、光电感应式位移传感器或机械感应式位移传感器。所述微调机构采用直线调整机构。所述直线调整机构包括直线齿、微调齿轮，所述直线齿加工在游标尺上，所述直线齿配合连接微调齿轮。所述锁紧机构采用锁紧钮，所述锁紧钮螺纹连接游标尺、直角尺直臂。所述直角尺的两直臂面上均有公制刻度。本发明的有益效果结构新颖、灵活方便、定位准确，通用性强，采用齿轮齿条作为游标尺的直线调整机构，具有可靠、经济、使用方便的优点，采用整体式十字形双向燕尾块进行游标尺和直角尺之间的联接和位移关系限定，具有结构简单、运动可靠、加工容易、精度高的优点；本发明基于冲压生产或研究的实际需要进行开发，但是并不局限于冲压生产， 所有小批量、多规格产品的制造加工，只要有定位要求，都可以应用。比如，焊接加工件的定位，激光切割件的定位，等等。
图1为本发明的通用数显冲压定位器示意图；图2为图1反面视图；图3为本发明的游标调整及锁紧机构示意图；图4为本发明的数显表按钮及显示区域示意图；图5为本发明的拉深坯料矩形凹模定位示意图6为本发明的挤压坯料圆形凹模定位示意图；图7为本发明的弯曲异形坯料矩形凹模定位示意图；图1中01手柄螺钉，02游标尺I，03数显表，04微调钮，05直角尺，06锁紧钮，07 十字燕尾块，08游标尺II，09复位基准销，10塑料手柄，11数显表固定螺钉，12微调齿轮锁紧螺钉，13数显表，14游标上的齿条，15微调齿轮，16锁紧垫片，17锁紧钮，18复位距H，19 复位基准销，20游标尺，21弯曲坯料，22弯曲凹模圆角，23弯曲凹模，24直角尺Y臂，25十字燕尾块，26微调齿轮锁紧螺钉，27数显表固定螺钉，28位移传感器，31复位/读入按钮， 32参数按钮，33电源开关按钮，34微调按钮，35参数代码(中心距Lc、边距Lx、复位值Lo、 当前值La)，36设定位置Ls，37当前位置La，71游标尺I，72游标尺II。下面结合附图对本发明作以下进一步说明如图1、2所示，本发明采用一个直角尺作为基础，在直角尺的两臂上各安装有一个游标尺，游标尺通过一个十字形燕尾块和直角尺相连，直角尺和游标尺上均开有燕尾槽， 保证了游标和直角尺之间成直角关系，且游标尺只能垂直于所在侧直角尺移动，两直角尺面上均有公制刻度，以mm为单位。如图3所示，所述游标尺上开有直线齿，配合微调齿轮可以对游标的位置进行微动调整。游标尺上装有锁紧钮，当调整到所需的位置值时，可以用此钮锁紧游标尺限制其在两个方向的移动。如图4所示，所述定位器的游标尺数显表内带有位移传感器，通过数显表显示游标尺当前位置值La。并且在输入坯料和定位基准的参数后，具有自动计算显示游标尺设置值Ls的功能；所述定位器具有数显复位功能，在复位基准销和十字形燕尾块的基准面接触时(如图3所示，复位时H = O)，按下数显表上的[复位/读入]按钮即可把数显表复位到初始定位距离Lo。所述定位器的定位距离计算(如图3所示)定位时La = H+Lo-s，复位时，H = 0，则Lo = La+s，H、s的值在数显表中作为固定值存放在固化存储器单元中，一旦制造完成不需改变。数显屏幕上分为参数代号O(X)，当前位置(000. 00)，设定位置(000. 00)，等三个
显示区域。数显表中设有[复位/读入]、[参数]、
三个按钮，并预设有中心距Lc、 边距Lx、复位值Lo、当前值La (参见图4，5，6)等4个可变参数存储单元，通过按[参数] 钮可以在这些参数之间切换。切换到某个参数时，拉动游标尺可以改变屏幕上当前值的数值，用微调钮调整达到要求的数值后，按[复位/读入]钮把该值读入存储器，并在屏幕上设定位置区域显示该值。如果此时参数为复位参数Lo，且游标尺在最小值H = 0位置，则按[复位/读入]钮，输入的就是复位值，该值是定位器允许的最小定位距离，由系统默认输入，不可改变，本例中为40. 00mm。每次输入参数或正式使用时，需要复位，以确保定位精度。如果[参数]设在Lc或Lx时，屏幕设定位置值是前一次所设的值，屏幕当前位置值是游标当前所在位置值，这时按下[复位/读入]钮，则把当前值读入，并置屏幕的设定值和当前值相同。如果已经设置了 Lc和Lx两个参数，当[参数]设在La时，屏幕的设定位置区域显示的是计算后的设定值Ls，即Ls = Lc-Lx0这时，移动游标尺，并微调使得La和Ls 值相等，即可用锁紧钮锁定游标尺后进行定位操作。所述定位器手持操作。矩形凹模时，选择定位基准在左下角，左手握持定位器，右手持夹具移动工件定位。如果定位基准在右下角，可以把手柄反向安装，X，Y转置，变为右手握持定位器，左手持夹具移动工件定位。圆形凹模时，以圆柱面为基准，左手和右手操作都可。所述定位器可以在40-300mm范围内进行坯料定位，定位精度在士0. 02mm。游标尺定位端可以设计成不同形状，以适应各种坯料形状的定位要求。这种定位器使用电磁感应式位移传感器进行位置感应，并直接把信号传送到数控表中显示。其位移传感器的形式不限于电磁感应，可以采用任何可行的感应形式。比如，光电感应，机械感应，等等。这种定位器采用齿轮齿条作为游标尺的直线调整机构，具有可靠、经济、使用方便的优点。但不限于此种机构，所有可能用来进行直线调整的机构都可以采用。比如，摩擦调整，丝杆调整，液压调整，微型伺服电机调整，等等。这种定位器采用整体式十字形双向燕尾块进行游标尺和直角尺之间的连接和位移关系限定，具有结构简单、运动可靠、加工容易、精度高的优点。但不限于此方式和结构， 所有可行的连接方式都可以采用。比如，拼接式十字形双向燕尾块，各种形式的十字形双向连接块，等等。图5所示是本发明用于圆形拉深坯料矩形凹模定位的方法，图6所示是用于挤压坯料圆形凹模定位的方法，图7所示是用于弯曲异形坯料矩形凹模定位的方法。矩形凹模以两个侧面为基准，圆形凹模以圆柱面为定位基准。使用时，根据不同的坯料和工作台基准位置确定Lx，Lc的数值，拉动游标尺，配合数显表上的按钮，输入Lx和Lc参数，数显表会自动计算得到游标尺定位设置值Ls，并在显示屏上显示该值。以图7中游标尺I为例，手动把游标尺I整体沿y轴移动到坯料y方向定位点附近，尽量保持Y刻度位置不变，仍由手动移动游标尺I沿χ轴移动，使得X的当前位置La(有动态显示)到设定值Ls附近，用微调旋钮微调游标尺I，一旦当前位置值La和计算位置Ls值相同，则用锁紧螺钉锁定游标尺I。另一个游标尺II同理调整锁定。持手柄把定位器放置到工作台面，两游标尺和手柄直角板的下平面(如图2中a，b，c三点指示)和工作台面贴合，并使直角尺的两侧边和工作台侧面基准贴合，右手持专用夹钳把所需定位的坯料放置在两游标尺的定位端，靠紧游标尺端面后， 先移掉左手的定位器，再右手松开夹钳，坯料处于已定位的自由状态，即可进行冲压或其他加工。
权利要求
1.一种通用数显冲压坯料定位器，包括一直角尺、游标尺，其特征在于所述直角尺的两直臂上各安装有一个游标尺，所述游标尺和直角尺直臂之间成直角关系，且游标尺只能垂直于所在直角尺直臂上移动，所述游标尺上安装有带位移传感和计算功能的数显装置、 微调机构及锁紧机构。
2.按权利要求1所述的通用数显冲压坯料定位器，其特征为所述游标尺通过十字形燕尾块导向机构和直角尺相连，所述十字形燕尾块导向机构采用在直角尺和游标尺上均开有燕尾槽，所述游标尺通过一个整体式十字形燕尾块和直角尺相连。
3.按权利要求1所述的通用数显冲压坯料定位器，其特征为所述数显装置包括位移传感器、计算器、存储器和数显表，所述位移传感器安装在游标尺内部，所述位移传感器由电路连接计算器，所述计算器、存储器设置在数显表的内部，所述数显表的正面上设有复位 /读入按钮、参数选择按钮、电源开关按钮以及显示区域。
4.按权利要求3所述的通用数显冲压坯料定位器，其特征为所述位移传感器采用电磁感应式位移传感器、光电感应式位移传感器或机械感应式位移传感器。
5.按权利要求1至4任一项所述的通用数显冲压坯料定位器，其特征为所述微调机构采用直线调整机构。
6.按权利要求5所述的通用数显冲压坯料定位器，其特征为所述直线调整机构包括直线齿、微调齿轮，所述直线齿加工在游标尺上，所述直线齿配合连接微调齿轮。
7.按权利要求1至4任一项所述的通用数显冲压坯料定位器，其特征为所述锁紧机构采用锁紧钮，所述锁紧钮螺纹连接游标尺、直角尺直臂。
8.按权利要求1至4任一项所述的通用数显冲压坯料定位器，其特征为所述直角尺的两直臂面上均有公制刻度。
全文摘要
本发明涉及一种通用数显冲压坯料定位器，包括一直角尺、游标尺，所述直角尺的两直臂上各安装有一个游标尺，所述游标尺和直角尺直臂之间成直角关系，且游标尺只能垂直于所在直角尺直臂上移动，所述游标尺上安装有带位移传感和计算功能的数显装置、微调机构及锁紧机构；本发明结构新颖，采用直线调整机构，具有可靠、经济、使用方便的优点，采用整体式十字形双向燕尾块进行游标尺和直角尺之间的联接和位移关系限定，具有结构简单、运动可靠、加工容易、精度高的优点；本发明基于冲压生产或研究的实际需要进行开发，但是并不局限于冲压生产，所有小批量、多规格产品的制造加工，只要有定位要求，都可以应用。
文档编号B21D43/00GK102500714SQ20111029810
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者宋竹, 曹阳根, 曹雨楠, 苏钰, 阮勤超 申请人:上海工程技术大学