一种冲压模具及表面形貌检测的方法与流程

本发明涉及零部件检测领域，尤其涉及一种冲压模具及表面形貌检测的方法。

背景技术：

产品外观的漆膜质量和鲜艳性直接影响着产品的外覆盖件的表面质量，一般地，外覆盖件的主要用料有钢铁板材、铝合金板材、镁合金板材、塑料板材等，影响外覆盖件表面质量的主要因素是该零件材料的表面形貌。

表面形貌的主要指标有中心线平均粗糙度Ra值、最大峰谷距Rmax值、峰值数Pc值和波纹度Wca值。由于表面形貌指标的测量对材料表面的平整度和直线度要求较高，因此，传统的测量都是拿未变形前的原板材进行测量，但该测量结果不能反映最终变形后覆盖件的表面形貌，对产品质量开发和评估造成影响。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种冲压模具及表面形貌检测的方法，解决了现有技术中表面形貌检测结果不准确而对产品开发和评估造成不良影响的问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种冲压模具，包括：凹模、设置于凹模上的压边圈、以及与凹模相配合的凸模；其中，凸模的冲压端面为平面，冲压端面上设置有一空腔结构。

其中，凸模的截面为正多边形或圆形。

其中，凸模相对于冲压端面的一端为实心结构。

依据本发明的另一个方面，还提供了一种采用如上所述的冲压模具进行表面形貌检测的方法，该方法包括：

通过冲压模具对待检测板材进行冲压处理，得到与冲压端面的结构和尺寸相对应的冲压件；

对冲压件中冲压时位于空腔结构中的部分进行取样，得到检测样本；

对检测样本进行表面形貌检测。

其中，通过冲压模具对待检测板材进行冲压处理的步骤包括：

通过冲压模具的压边圈将待检测板材固定于凹模上；

控制凸模和凹模对待检测板材进行冲压处理。

其中，对检测样本进行表面形貌检测的步骤包括：对检测样本进行表面粗糙度、峰值密度、表面波纹度中的至少一项进行检测。

其中，控制凸模和凹模对待检测板材进行冲压处理的步骤之前，还包括：

在待检测板材的外表面均匀涂覆润滑剂。

其中，对检测样本进行表面形貌检测的步骤之前，还包括：对检测样本进行清洗和干燥处理。

本发明的实施例的有益效果是：

通过冲压模具对待检测板材进行冲压处理，得到与冲压端面的结构和尺寸相对应的冲压件；对冲压件中冲压时位于空腔结构中的部分进行取样，得到检测样本；对检测样本进行表面形貌检测，这样即可实现对变形后的表面指标进行测量，得到准确的检测结果，保证了产品开发与研究的有效性和高效性。

附图说明

图1表示本发明的冲压模具的结构示意图；

图2表示本发明的冲压模具的圆柱形凸模的结构示意图；

图3表示本发明的冲压模具的方形柱凸模的结构示意图；

图4表示本发明的表面形貌检测方法的流程示意图。

其中图中：1、凹模，2、压边圈，3、凸模；

31、冲压端面，32、空腔结构。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

如图1至图3所示，本发明的实施例提供了一种冲压模具，包括：凹模1、压边圈2和凸模3。

其中，凹模1亦称为型腔，是成型塑件外表面的主要零件，凹模1可在定模上安装，亦可在动模上安装。

压边圈2设置在凹模1上，在凹模1和凸模3之间边缘部分设置的圈形压紧装置。在冲压过程中，压边圈2的主要作用是防止工件口缘部分因失稳而起皱的问题。

凸模3又叫冲针、冲头、阳模、上模等，主要用于成型制品内表面的零件。其中，凸模3的形状与凹模1的形状相匹配。鉴于表面形貌各指标值只能在平整度和直线度较高的条件下才能测量，为保证冲压后有比较平整的测量面，凸模3顶部的冲压端面31设计为一个平面；为了进一步避免材料与模具接触的摩擦等对材料表面形貌的影响，该凸模3的冲压端面31上设置有一空腔结构32。

可选地，凸模3可根据需要设计为不同的形状，例如：凸模3可设计为圆柱形、矩形、正四边形、正六边形等柱形体结构，即凸模3的截面为正多边形或圆形。

进一步地，为了提高凸模3的强度和冲压力，在凸模3相对于冲压端面31的另一端为实心结构。

利用该冲压模具可对待检测板材进行冲压处理，可模仿实际应用中板材进行冲压后的板材形态，经过该冲压模具进行冲压处理后能够得到一平整的待检测面，对该待检测面进行取样检测即可得到冲压处理板材的表面形貌参数。

实施例二

以上实施例一介绍了本发明的冲压模具，下面本实施例将结合附图和具体应用场景对采用该冲压模具进行的表面形貌检测的方法做进一步介绍说明。

具体地，如图4所示，该表面形貌检测的方法包括以下步骤：

步骤401：通过冲压模具对待检测板材进行冲压处理，得到与冲压端面的结构和尺寸相对应的冲压件。

其中，该冲压模具包括：凹模、设置于凹模上的压边圈、以及与凹模相配合的凸模；其中，凸模的冲压端面为平面，冲压端面上设置有一空腔结构。在汽车的生产制造中，有60％-70％的金属零部件需经塑性加工成形，冲压加工是完成金属塑性成形的一种重要手段，它是最基本、最传统、最重要的金属加工方法之一。如车身上的各种覆盖件、车内支撑件、结构加强件，还有大量的汽车零部件，如发动机的排气弯管及消声器、空心凸轮轴、油底壳、发动机支架、框架结构件、横纵梁等等，都是经冲压成形技术正向精密、多功能、高效节能、安全清洁的生产方向发展，冲压工件的制造工艺水平及质量，在较大程度上对汽车制造质量和成本有直接的影响。

为了模拟实际制造过程中的冲压成型后的零部件的表面形貌，本发明采用上述冲压模具对待检测板材进行冲压处理。其中，冲压工艺性是指冲压件对工艺品的适应性，即所设计的冲压件在尺寸大小、尺寸精度与基准、结构形状等是否符合冲压加工的工艺要求。为了保证冲压工艺性，待检测板材可从被测量的薄板上切割下的、满足上述冲压模具所需的片状式样，其厚度以薄板的厚度为准。

进一步地，通过冲压模具对待检测板材进行冲压处理的步骤具体包括：通过冲压模具的压边圈将待检测板材固定于凹模上；控制凸模和凹模对待检测板材进行冲压处理，以得到冲压件。为了保护冲压过程待检测板材的表面，在冲压之前在待检测板材的外表面均匀涂覆润滑剂，以避免冲压过程中对待检测板材表面的损坏。此外，在冲压过程中为了防止待检测板材起皱，要有足够的压边力保证凸模顶部的冲压端面的材料不起皱，使凸模的冲压端面的材料保持良好的平整度。

步骤402：对冲压件中冲压时位于空腔结构中的部分进行取样，得到检测样本。

由于经该冲压模具进行冲压处理后得到的冲压件具有一平整的端面，该平整端面对应于冲压模具的凸模的空腔结构位置处，对该平整端面进行取样即可得到检测样本。具体可将凸模顶部并且在凸模空腔结构部位的试样切割下来，切割的时候保持试样的平整度。

为了保证检测样本的整体洁净，将切割下来的检测样本进行进行清洗和干燥处理，为后续检测提供较好的检测样本。

步骤403：对检测样本进行表面形貌检测。

其中，表面形貌包括：表面粗糙度、峰值密度(最大峰谷距值Rmax和峰值数Pc等)、表面波纹度等多项参数。对检测样本进行表面形貌检测具体为：对检测样本进行表面粗糙度、峰值密度、表面波纹度中的至少一项进行检测。下面将分别就以上参数的检测过程做进一步介绍说明。

零件表面经过加工后，看起来很光滑，经放大观察却凹凸不平。表面粗糙度是指加工后的零件表面上具有的较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特征，一般是由所采取的加工方法和/或其他因素形成的。零件表面的功用不同，所需的表面粗糙度参数值也不一样。零件图上要标注表面粗糙度代号(符号)，用以说明该表面完工后须达到的表面特性。其中，表面粗糙度的参数有3种：轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz和轮廓最大高度Ry。其中，轮廓算术平均偏差为在取样长度内，沿测量方向(Y方向)的轮廓线上的点与基准线之间距离绝对值的算术平均值。微观不平度十点高度是指在取样长度内5个最大轮廓峰高的平均值和5个最大轮廓谷深的平均值之和。轮廓最大高度是指在取样长度内，轮廓最高峰顶线和最低谷底线之间的距离。一般机械制造工业中主要选用Ra。Ra值按下列公式计算：

或近似为

其中式中，Y为轮廓线上的点到基准线(中线)之间的距离；l为取样长度。

进一步地，表面粗糙度的检测，我们最常用的有以下几种方法：

一是显微镜比较法，具体地，将被测表面与表面粗糙度比较样块靠近在一起，用比较显微镜观察两者被放大的表面，以样块工作面上的粗糙度为标准，观察比较被测表面是否达到相应样块的表面粗糙度；从而判定被测表面粗糙度是否符合规定，但值得指出的是，采用此方法并不能测出粗糙度参数值。

二是光切显微镜测量法，具体地，光切显微镜(双管显微镜)是利用光切原理测量表面粗糙度的方法，从目镜观察表面粗糙度轮廓图像，用测微装置测量Rz值和Ry值。也可通过测量描绘出轮廓图像，再计算Ra值。

三是电动轮廓仪比较法，具体地，电动轮廓仪属于触针式仪器，测量时仪器触针尖端在被测表面上垂直于加工纹理方向的截面上，做水平移动测量，从指示仪表直接得出一个测量行程Ra值。或者用仪器的记录装置，描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算Ra或Rz值。

四是干涉显微镜测量法，具体地，涉显微镜是利用光波干涉原理，以光波波长为基准来测量表面粗糙度的。被测表面有一定的粗糙度就呈现出凸凹不平的峰谷状干涉条纹，通过目镜观察、利用测微装置测量这些干涉条纹的数目和峰谷的弯曲程度，即可计算出表面粗糙度的Ra值。

其中，最大峰谷距Rmax值和峰值数Pc值可在粗糙度检测过程中检测计算得到。

零件表面的几何形状总误差由表面粗糙度、波纹度和形状误差三部分组成。平面的表面特征一般由表面粗糙度、表面波纹度和表面几何形状误差三个参数确定，其中表面粗糙度属微观量，通常波长小于1mm，相应的测量仪器有轮廓仪等；表面几何形状误差属宏观量，波长在10mm以上，相应的测量仪器有电子测微仪及其它的大型测量设备；表面波纹度介于微观量和宏观量之间波长在1～10mm。在测量截面轮廓曲线时，采取一定的滤波方式，以限制和减弱加工表面的粗糙度和形状误差成分，从而所获得的测量曲线称为波纹度曲线。波纹度的数值是指在垂直于基准面的各截面上获得，如果未规定一定的测量方向，则波纹度的数值是指在垂直于基准面并沿着加工纹理方向的截面上获得(在一般情况下，由振动产生的波纹度，其最大波幅值是发生在加工纹理方向上)。

测量前，先将平面表面波纹度测量装置放置在标准平面上，将数显千分表在该装置的测量基准线位置清零。清零后将该装置放置在被测面上，测量方向的选择应使数显千分表的测量头移动方向与被测面的加工痕迹方向垂直，将游标零点与标尺零点的重合位置作为测量头移动的起始点，滑动带游标的工字型滑块，带动测量头移动，在移动的过程式中，分别记录数显千分表的拐点值即波峰波谷相对于标准半圆杆测量基准线的变化量h1、h2、h3…，并同时通过标尺和游标记录在每个拐点处测量头的移动量即波纹的波长值L1、L2、L3…。上述过程即是测量数据的收集过程，依据数据处理方法的不同，波纹度参数有几种不同的表达方式，如波纹度轮廓最大高度W1、波纹度轮廓不平的平均高度WC等，可以依据客户不同的检测需求做相应的数据处理。

通过冲压模具对待检测板材进行冲压处理，得到与冲压端面的结构和尺寸相对应的冲压件；对冲压件中冲压时位于空腔结构中的部分进行取样，得到检测样本；对检测样本进行表面形貌检测，这样即可实现对变形后的表面指标进行测量，得到准确的检测结果，保证了产品开发与研究的有效性和高效性。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。