一种冲头、冲压模具、冲压机构及控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及光伏组件加工技术领域，尤其涉及一种冲头、冲压模具、冲压机构及控制系统。


背景技术：

2.光伏组件一般包括层压件以及与层压件电连接的接线盒。其中，层压件自下而上依次包括背板、背面胶膜、电池片阵列、正面胶膜和玻璃盖板。其中，电池片阵列一般包括多个电池串，每一电池串均包括多个电池片，电池片之间采用互联条电连接在一起；电池片阵列的端部设置有与位于端部的互联条电连接在一起的汇流条。汇流条进一步的需要从背面胶膜以及背板上开设的引线孔中引出，而后与粘结在背板上的接线盒连接在一起。
3.现有技术提供一种冲压模具，该冲压模具用于在背面胶膜上开设引线孔。上述冲压模具包括刀座和冲头，其中，刀座固定，冲头贯穿刀座后可以按照一定的频率做往复直线运动。
4.利用上述冲压模具在背面胶膜上冲压形成引线孔时，可以控制冲头向靠近背面胶膜的方向移动，利用冲头施加在背面胶膜上的冲压力，在背面胶膜上形成引线孔。在冲压过程中不可避免的会产生废料，该废料依靠冲头的冲压力以及自身重力掉落至收料盘。然而，由于废料具有一定的粘性，因此，不可避免的会粘附在冲头上。而且在冲头冲压完成回程时，进一步的会将废料带至刀座内。堆积在刀座内的废料不仅会影响冲头后续冲压出的引线孔的质量，而且还会将废料二次带入至背面胶膜上。当背板铺设至粘附有废料的背面胶膜上并层压时，会导致电池片隐裂风险大大提高，而电池片良率则大大降低。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种冲头、冲压模具、冲压机构及控制系统，在实现废料自动清理的情况下，降低电池片在层压过程中发生隐裂的风险，进而提高电池片的良率。
6.第一方面，本实用新型提供一种冲头，包括冲杆，沿所述冲杆的中心轴线方向同轴开设的通孔，滑动设置在通孔内的顶针，以及可控的向顶针施加气相压力的气动助力部，以在冲杆冲压工件并产生废料时，驱动顶针凸出于通孔并顶落废料。
7.与现有技术相比，当本实用新型提供的冲头应用于层压件所包括的背面胶膜冲孔时，可以控制冲杆向靠近背面胶膜的方向移动，然后利用冲杆施加在背面胶膜上的冲压力在背面胶膜上冲压形成通孔，该通孔可以作为层压件中汇流条的引线孔。冲杆冲压背面胶膜形成通孔的同时，相应的会产生具有粘性的废料。为了避免废料粘附在冲杆上，在产生废料的同时，可以启动气动助力部，此时，气动助力部可以向通孔内供应压缩气体，相应的，压缩气体在顶针的上表面产生气相压力。在气相压力的作用下，顶针在通孔内向靠近废料的方向移动，直至凸出于通孔外与废料接触，然后利用顶针施加在废料上的推力以及废料的自重力实现废料在线实施的清理。
8.在此基础之上，可以有效的降低废料二次带入背面胶膜表面的风险，当背板铺设
至表面平整的背面胶膜上并层压时，将会大大降低或完全避免电池片隐裂的风险，相应的，提高电池片的良率。
9.在一种实现方式中，气动助力部包括气管接头、供气管路和阀门，气管接头紧固连接在冲杆的端部，并与通孔连通，在向通孔供应压缩气体的情况下，在顶针的端面产生气相压力。供气管路具有相对的进气口和出气口，进气口与气源接通，出气口与气管接头连通。阀门设置在供气管路上，用于切断或连通气源与气管接头。
10.采用上述技术方案的情况下，由气源、供气管路、气管接头和通孔形成压缩气体的气路，以将压缩气体携带的气相压力施加至顶针的上表面(顶针头部)，从而实现顶针在通孔内的向下移动。气管接头实现与通孔气路连通的同时，还可以确保两者之间具有较好的密封性，以确保压缩气体的气相压力不会因漏气而减小。基于此，使得顶针可以具有足够的压力而满足整个下移行程的推进。而且，在整个推进行程中，气相压力一致性较好，可以使得顶针推进的稳定性较好。
11.另外，在供气管路上设置阀门，可以根据需求切断或连通气源与通孔，也就是说，可以通过阀门的开启或关断实现气相压力的加载或清除。例如，当冲杆冲压背面胶膜但未产生废料的时刻，无需向顶针头部加载气相压力，可以控制阀门处于关断的状态。而当冲杆冲压背面胶膜且产生废料时，此时，需要向顶针头部加载气相压力，可以控制阀门处于开启的状态，而且可以进一步的控制阀门的开度以控制气路中压缩气体的流量，进而控制加载至顶杆上的气相压力的大小，从而控制顶针向下推进的速度。基于此，可以扩大本实用新型提供的冲头的适用性。
12.在一种实现方式中，气管接头与通孔的连接处设置有密封圈。如此设置，在确保气路气密性的情况下，有效的控制压缩气体加载至顶针头部的气相压力的一致性，从而确保顶针在向下推进行程中的速度一致性和稳定性。
13.在一种实现方式中，冲杆包括同轴连接的柄部和刃部，柄部和刃部连接处对应的通孔的内壁上设置有密封圈。
14.在一种实现方式中，顶针包括同轴设置的针头和针尾，针尾具有外径r1，针头具有外径r2，通孔具有第一孔段和第二孔段，第一孔段具有内径r3，第二孔段具有内径r4。针尾容纳在第一孔段内，针头至少容纳在第一孔段内。r1＝r3＞r2，r2≤r4＜r3。
15.采用上述技术方案的情况下，顶针可以是由同轴连接在一起的针头和针尾构成的t形结构，此时，针尾对应t形结构的大直径段，针头对应t形结构的小直径段。而通孔与顶针结构相对应，可以是阶梯孔，包括小孔径段和大孔径段。而且，针尾的外径可以与大孔径段的内径相等，针头的外径可以小于或等于小孔径段的内径。也就是说，针尾与大孔径段以过渡配合或过盈配合的方式装配在通孔内，此时，针尾的外径与通孔的内壁之间的间隙较小，在向通孔内加载压缩气体时，可以阻挡压缩气体向针头的方向泄露，从而可以确保加载至顶针上的气相压力的一致性以及顶针向下推进时的稳定性。
16.在一种实现方式中，0.4≤r4：r3＝r2：r1≤0.8。
17.在一种实现方式中，第一孔段的长度小于或等于第二孔段的长度。
18.在一种实现方式中，冲头还包括弹性件，弹性件套设在针头外，弹性件容纳在第一孔段内，且弹性件的一端抵靠在针尾靠近针头的端面，弹性件的另一端抵靠在第二孔段的端口。气动助力部驱动顶针凸出于通孔时，弹性件呈压缩状态。气动助力部停止向顶针施加
气相压力时，弹性件回弹，以驱动顶针缩回至通孔内。
19.采用上述技术方案的情况下，在针头外套设弹性件，且当顶针在气相压力的作用下向下推进时，弹性件被压缩以储能。而当气动助力部停止向顶针提供气相压力时，被压缩的弹簧逐渐回弹，以使得在先储存的能量被释放，被释放的能量推动顶针向上缩回至通孔内。也就是说，本实用新型提供的冲头所包括的顶针向下推进时采用气动推进的方式，而向上回弹时采用弹性将反弹的方式。如此设置，使得推进时具有较好的稳定性，而回程时则具有结构简单且能耗低的优点。
20.在一种实现方式中，冲头还包括辅助压头，辅助压头与针尾远离针头的端面紧固连接，并容纳在通孔内。
21.采用上述技术方案的情况下，本实用新型提供的冲头在实际应用中一般是竖直装配在冲压机构上，此时，在针尾上方设置辅助压头，即辅助压头所具有的重量加载至顶针上，一方面可以降低冲头在装配过程中，顶针在通孔内发生摆动的风险，基于此，可以降低冲头装配完成后，顶针在气相压力驱动下与通孔内壁发生干涉的风险。第二方面，辅助压头所具有的重量加载至顶针上后，可以对弹性件施加一定的压力，即弹性件在辅助压头重量的作用下具有预压紧力，在此基础上，当压缩气体通过上述气路将气相压力施加至辅助压头上时，有利于针头顺利的进入向下推进的行程。
22.第二方面，本实用新型还提供一种冲压模具，包括静态上模座、冲头和静态下模座，静态上模座和静态下模座之间具有工件传输通道，贯穿静态上模座开设冲孔，冲头贯穿冲孔可控的与工件接触或分离。静态下模座与冲头相对的位置开设落料孔。落入落料孔内的废料，在冲头所包括的顶针的驱动下，从落料孔清理出。冲头为第一方面和/或第一方面任意一种实现方式提供的冲头。
23.与现有技术相比，本实用新型提供的冲压模具的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的冲头的有益效果相同，在此不做赘述。
24.第三方面，本实用新型还提供一种冲压机构，包括第二方面提供的冲压模具以及用于驱动冲头按照预设频率做往复直线运动的驱动单元。
25.作为一种实现方式，驱动单元为液压缸或气压缸中的任意一种，液压缸或气压缸所具有的活塞杆与冲头同轴连接在一起。
26.与现有技术相比，本实用新型提供的冲压机构的有益效果与第二方面提供的冲压模具的有益效果相同，此处不做赘述。
27.第四方面，本实用新型还提供一种控制系统，控制系统应用于第三方面和/或第三方面任意一种实现方式提供的冲压机构。控制系统包括处理单元，处理单元配置有驱动单元进程控制指令、驱动单元回程控制指令、气动助力部启动指令和气动助力部停止指令。控制系统还包括通信单元，通信单元用于接收并向冲压机构发送驱动单元进程控制指令、驱动单元回程控制指令、气动助力部启动指令和气动助力部停止指令。冲压机构具有冲孔阶段和回程阶段，当冲压机构处于冲孔阶段时，在第一时刻，通信单元向冲压机构发送驱动单元进程控制指令，驱动单元在驱动单元进程控制指令的控制下，控制冲头冲压工件，此时，在工件上形成通孔和废料。在第二时刻，通信单元向冲压机构发送气动助力部启动指令，气动助力部在气动助力部启动指令的控制下，驱动顶针将废料从落料孔中顶出。当冲压机构处于回程阶段时，在第三时刻，通信单元同时向冲压机构发送驱动单元回程控制指令和气
动助力部停止指令，此时，驱动单元驱动冲头向远离工件的方向移动，气动助力部关闭，顶针复位至通孔内。
28.作为一种实现方式，第二时刻与第一时刻之间具有时间差
△
t，0s＜
△
t≤0.5s。
29.与现有技术相比，本实用新型提供的控制系统的有益效果与第三方面和/或第三方面任意一种实现方式提供的冲压机构的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
31.图1为采用现有技术提供的冲压模具形成的背面胶膜应用于层压件时的产品数据图；
32.图2为本实用新型实施例提供的冲头的结构示意图；
33.图3为图2的ⅰ处放大图；
34.图4为本实用新型实施例提供的产品与现有技术提供的产品数据对比图；
35.图5为本实用新型实施例提供的静态上模座的结构示意图；
36.图6为本实用新型实施例提供的冲头与静态上模座装配后的主视图。
37.附图标记：
38.1-冲头，10-冲杆，11-通孔，
39.12-顶针，130-气管接头；
40.100-柄部，
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101-刃部；
41.14-弹性件，
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15-辅助压头；
42.120-针头，
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121-针尾；
43.2-静态上模座，
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20-冲孔。
具体实施方式
44.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
45.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
46.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
47.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型
和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
48.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.为了便于理解本实用新型实施例提供的冲头、冲压模具、冲压机构和控制系统在层压工序中的具体应用，下面先简单介绍层压工序，层压工序大体可以包括电池片串焊、电池片排版、电池片叠焊、电池片胶带固定、背面胶膜铺设、背板铺设、el测试和层压等八个步骤。
50.在背面胶膜以及背板铺设之前，均需要对其进行开孔处理，以形成方便汇流条引出的引线孔。
51.背面胶膜铺设之前，即在背面胶膜上开设引线孔时，需要利用夹爪机构进行拉料，拉至设备设定的参数位置(参数位置可以是需要在背面胶膜上开孔的位置)，冲压机构在控制系统的控制下进行动作，实现在背面胶膜上开孔的目的。开孔后，继续拉完剩余设定参数位置(该参数位置可以是确保背面胶膜完全覆盖电池片的位置)后对背面胶膜进行裁切，裁切完成后再进行铺设。铺设完成后，背面胶膜上的引线孔的位置需要靠近汇流条所包括的正极引出线端和负极引出线端，以方面正极引出线端和负极引出线端的引出。
52.需要进一步解释的是：铺设背面胶膜的目的是使电池片背面附上胶膜，经过层压工艺，通过高温熔化后，使层压件内的电池片进行固定，附加韧性，以此来保护电池片，防止层压件内电池片出现偏移、损伤等质量问题。
53.现有技术提供一种冲压模具，该冲压模具用于在背面胶膜上冲压形成引线孔。该冲压模具包括冲头和刀座。冲头在背面胶膜上冲压形成引线孔的同时，会产生与引线孔的面积基本相当的废料。采用现有技术提供的冲压模具的情况下，只有靠冲头的下冲挤压以去除废料。然而，现有技术提供的冲压模具所包括的冲头和刀座嵌合精度为单边0.01mm间隙。冲头冲切的背面胶膜的材料一般为白色乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer，缩写为eva)，eva赋有粘性，冲头下冲挤压时，冲头与废料之间会产生摩擦。此时，会形成具有粘性的细小颗粒，而且会进入冲头与刀座之间的间隙内。另外，冲压的废料会层积在刀座内，当挤压到一定程度后，最先冲压进刀座内的废料才会挤压掉落。
54.当一定量的eva颗粒或废料在刀头与刀座间隙中摩擦，会造成刀头也赋有粘性，此时，一方面会造成刀头回缩困难，另一方面，刀头二次开孔时，会将颗粒或废料粘带至二次铺设的背面胶膜的开孔边缘或者表面。因背面胶膜的铺设属于自动作业工艺，当将背板铺设至带有颗粒或废料的背面胶膜上时，而el及vi测试无法识别到的情况下，会流入下一个层压工序。进入层压工序后因颗粒或废料的存在，就会造成电池片的破片以及隐裂，造成不良品产出。
55.表1采用现有技术提供的冲压模具加工出的背面胶膜应用于层压件时的产品不良数据
56.日期不良数(件)产量(件)不良率
2021年11月15日380640.037％2021年11月16日780640.087％2021年11月17日177760.013％2021年11月18日177760.013％2021年11月19日277040.026％2021年11月20日279300.025％2021年11月21日483520.048％2021年11月22日280050.025％2021年11月23日183280.012％2021年11月24日166810.015％2021年11月25日085270.000％2021年11月26日273270.027％2021年11月27日199030.010％2021年11月28日000.000％2021年11.29-12.52551270.004％
57.参见表1以及图1，现场收集19天数据，将利用现有技术提供的冲压模具冲压形成的背面胶膜应用于层压件时，经抽检，不良层压件的数量在0至7件不等，不良率分布在0至0.087％之间。应理解，不良率＝不良数/产量。
58.为了解决现有技术存在的上述技术问题之一，第一方面，本实用新型实施例提供一种冲头，参见图2，冲头1包括冲杆10，沿冲杆10的中心轴线方向同轴开设的通孔11，滑动设置在通孔11内的顶针12，以及可控的向顶针12施加气相压力的气动助力部(图中未示出)，以在冲杆10冲压工件并产生废料时，驱动顶针12凸出于通孔11并顶落废料。
59.参见图2，在实际应用中，当冲头组装完成后，即冲头处在非冲压背面胶膜的时刻，顶针容纳在通孔内，即顶针与待冲压的背面胶膜相对的端面(可以定义为第一端面)至少与通孔的孔口端面齐平。而当冲杆在背面胶膜上冲压形成通孔且与此同时形成废料的时刻，可以控制气动助力部向顶针远离背面胶膜的一端面(可以定义为第二端面)供应压缩气体，压缩气体在顶针第二端面产生向第一端面延伸的气相压力。基于此，顶针的第一端面从通孔的孔口凸出。
60.参见图2，与现有技术相比，当本实用新型提供的冲头1应用于层压件所包括的背面胶膜冲孔时，可以控制冲杆10向靠近背面胶膜的方向移动，然后利用冲杆10施加在背面胶膜上的冲压力在背面胶膜上冲压形成通孔，该通孔可以作为层压件中汇流条的引线孔。冲杆10冲压背面胶膜形成通孔的同时，相应的会产生具有粘性的废料。为了避免废料粘附在冲杆10上，在产生废料的同时，可以启动气动助力部，此时，气动助力部可以向通孔11内供应压缩气体，相应的，压缩气体在顶针12的上表面产生气相压力。在气相压力的作用下，顶针12在通孔11内向靠近背面胶膜的方向移动，直至凸出于通孔11外与废料接触，然后利用顶针12施加在废料上的推力，并进一步利用废料的自重以实现废料在线实施的清理。在此基础之上，可以有效的降低废料二次带入背面胶膜表面的风险，当背板铺设至表面平整的背面胶膜上并层压时，将会大大降低或完全避免电池片隐裂的风险，相应的，提高电池片的良率。
61.在冲孔以及顶落废料完成后，可以控制冲杆10向靠近背面胶膜的方向移动，直至移动至与背面胶膜的表面具有一定距离。此时，可以在冲杆10移动过程中或抵达目标位置后，控制顶针回缩至通孔11内，至于回缩的方式则是多种多样，在本实施例中不做具体的限定。
62.参见图4，其中，2022年4月25日至5月1日是采用现有技术提供的冲头1加工形成的背面胶膜应用在层压件上时产品不良数据。以图中数据可以直观的看出，现有技术提供的冲压模具在冲压背面胶膜以形成引线孔时，每天发生废料带起次数均在33次以上，多时会达到68次。经上述背面胶膜直接应用于层压件时，每天造成的降级不良数在10件以上，多时会高达22件。与此同时，将当天的降级不良数除以当前的总产量计算获得的降级不良率分布在0.12％至0.27之间。
63.而2022年5月2日至5月8日是采用本实用新型实施例提供的冲压模具加工形成的背面胶膜应用在层压件上时产品不良数据。以图中数据可以直观的看出，废料带起次数、降级不良数以及降级不良率均得到大幅改善。
64.参见图2，作为一种示例，上述冲杆10可以是现有技术提供的任意一种冲杆，冲杆10的横截面可以是圆形或方形中的任意一种，根据背面胶膜上待冲压形成的引线孔的要求确定。当冲杆10为阶梯轴的情况下，可以首先确定阶梯轴最小直径段的外径，然后在冲杆10上开设内径小于外径的通孔11。例如，阶梯轴的最小外径为8mm时，可以开设内径为5mm和3mm阶梯式的通孔11。当气动助力部包括气管接头130、供气管路(图中未示出)和阀门(图中未示出)，且气管接头130紧固连接在冲杆10的端部并与通孔11连通时，可以对冲杆10与气管接头130连接的一端做攻丝处理，以实现气管接头130与通孔11的密封连接。例如，当通孔11与气管接头130接触的内径为5mm时，可以加装6mm的气管接头130。如此设置，可以使得气管接头130与通孔11之间实现过盈配合。基于此，在确保气管接头130与通孔11之间的气路连通的情况下，确保两者之间装配的密封性。此时，可以确保压缩气体的气相压力不会因漏气而减小。基于此，使得顶针12可以具有足够的压力而满足整个下移行程的推进。而且，在整个推进行程中，气相压力一致性较好，可以使得顶针12推进的稳定性较好。
65.参见图2，气管接头130与通孔11以过盈配合的方式装配完成后，与气管接头130接通的供气管路、设置在供气管路上的阀门以及提供压缩气体的气源构成气密性较好且可控的连通或切断的气路。当阀门打开时，通过上述气路将来自气源的压缩气体所携带的气相压力施加至顶针的上表面，从而实现顶针在通孔内的向下移动。
66.参见图2，阀门的开启或关断可以根据实际的工况确定，例如，当冲杆10冲压背面胶膜但未产生废料的时刻，此时，无需向顶针12头部加载气相压力，可以控制阀门处于关断的状态。而当冲杆10冲压背面胶膜且产生废料时，此时，需要向顶针12头部加载气相压力，可以控制阀门处于开启的状态，而且可以进一步的控制阀门的开度以控制气路中压缩气体的流量，进而控制加载至顶针12上的气相压力的大小，从而控制顶针12向下推进的速度。基于此，可以扩大本实用新型提供的冲头1的适用性。
67.参见图2，作为一种可能的实现方式，气管接头130与通孔11的连接处设置密封圈(图中未示出)，该密封圈可以是o形密封圈。利用密封圈可以进一步的提高气管接头130与通孔11内壁之间的气密性，换言之，就是降低压缩气体在气管接头130与通孔11连接处泄露的风险。如此，在提高或优化气路气密性的情况下，有效的控制压缩气体加载至顶针头部的
气相压力的一致性，从而确保顶针12在向下推进行程中的速度一致性和稳定性。
68.参见图2，作为一种可能的实现方式，冲杆10可以包括同轴连接的柄部100和刃部101，在柄部100与刃部101连接处对应的通孔内壁上设置密封圈(图中未示出)。该密封圈也可以是o形密封圈。
69.参见图2，作为一种示例，柄部100的直径可以小于刃部101的直径，例如，柄部100的直径为10mm，刃部101的直径为14mm。为了便于冲杆10的安装，柄部100的长度可以较刃部101的长度长，例如，当冲杆10的总长度为101mm时，柄部的长度可以是86mm，刃部的长度可以是15mm。在实际应用中，柄部100需要与用于驱动冲头1以一定频率做往复直线运动的驱动单元的动力输出端同轴连接。刃部101可控的与背面胶膜接触，利用刃部101在背面胶膜上开设出引线孔。为了确保冲头1在冲压背面胶膜时，顺畅的在背面胶膜上开设出引线孔，可以将刃部101与背面胶膜相对的一面定义为刃口，刃口可以是弧形刃口。此时，弧形刃口相对于平面状刃口更加锋利，基于此，可以实现顺利且高效的冲压。而且，弧形刃口在冲压背面胶膜时，弧形刃口与背面胶膜的接触可以是线接触。此时，在减小弧形刃口与背面胶膜接触面积的情况下，降低被冲压下来的废料与刃口粘附在一起的风险。
70.参见图2，作为一种可能的实现方式，顶针12可以包括同轴设置的针头120和针尾121，针尾121具有外径r1，针头120具有外径r2。通孔11具有第一孔段和第二孔段，第一孔段具有内径r3，第二孔段具有内径r4。针尾121容纳在第一孔段内，针头120至少容纳在第一孔段内。r1＝r3＞r2，r2≤r4＜r3。如此设置，顶针12可以是由同轴连接在一起的针头120和针尾121构成的t形结构，此时，针尾121对应t形结构的大直径段，针头120对应t形结构的小直径段。而通孔11与顶针12结构相对应，可以是阶梯孔，包括小孔径段和大孔径段。而且，针尾121的外径可以与大孔径段的内径相等，针头120的外径可以小于或等于小孔径段的内径。也就是说，针尾121与大孔径段以过渡配合或过盈配合的方式装配在通孔11内，此时，针尾121的外径与通孔11的内壁之间的间隙较小，在向通孔11内加载压缩气体时，可以阻挡压缩气体向针头120的方向泄露，从而可以确保加载至顶针12上的气相压力的一致性以及顶针12向下推进时的稳定性。
71.作为一种示例，0.4≤r4：r3＝r2：r1≤0.8。例如，r1＝r3＝5mm，r2＝r4＝3mm。
72.作为一种实现方式，顶针的总长度小于通孔11(或冲杆10长度)的深度。例如，当冲杆的长度是101mm时，顶针的总长度可以是65mm。而顶针12所包括的针头的长度可以是62mm，顶针12所包括的针尾的长度可以是3mm。
73.作为一种实现方式，用于容纳针尾121的第一孔段的长度可以与用于容纳针头120的第二孔段的长度相等，或第一孔段的长度略小于第二孔段的长度。例如，当冲杆10的总长度为101mm时，第一孔段的长度可以为50mm，第二孔段的长度可以为51mm。
74.参见图2，作为一种可能的实现方式，冲头1还包括弹性件14，弹性件14套设在针头120外，弹性件14的一端抵靠(可以通过插接而实现可拆卸的紧固连接方式)在针尾121靠近针头120的端面，弹性件14的另一端抵靠(可以通过插接而实现可拆卸的紧固连接方式)在通孔11容纳针头120的孔段的端口。气动助力部驱动顶针12凸出于通孔11时，弹性件14呈压缩状态。气动助力部停止向顶针12提供气相压力时，弹性件14回弹，以驱动顶针12缩回至通孔11内。上述弹性件14可以是弹簧，当通孔11容纳弹簧的孔段直径为5mm时，弹簧的外径可以是略大于5mm，如此设置，一方面可以确保弹簧在通孔内顺利实现压缩以及回弹，另外一
方面还可以确保弹簧在压缩以及回弹时不会出现轴向的摆动。
75.参见图2和图3，采用上述技术方案的情况下，在针头120外套设弹性件14，且当顶针12在气相压力的作用下向下推进时，弹性件14被压缩以储能。而当气动助力部停止向顶针12提供气相压力时，被压缩的弹性件14逐渐回弹，以使得在先储存的能量被释放，被释放的能量推动顶针12向上缩回至通孔11内。也就是说，本实用新型实施例提供的冲头1所包括的顶针12向下推进时采用气动推进的方式，而向上回弹时采用弹性件14反弹的方式。如此设置，使得推进时具有较好的稳定性，而回程时则具有结构简单且能耗低的优点。
76.参见图2，作为一种可能的实现方式，冲头1还包括辅助压头15，辅助压头15与针尾121远离针头120的端面紧固连接，并容纳在通孔11内。当针尾121为圆柱状结构时，辅助压头15可以是与针尾121直径基本相当的圆柱状结构。辅助压头15与针尾121的紧固连接方式多种多样，例如，可以是焊接、粘结、榫卯插接或螺纹连接等任意一种。本实用新型实施例提供的冲头1在实际应用中一般是竖直装配在冲压机构上，此时，在针尾121上方设置辅助压头15，即辅助压头15所具有的重量加载至顶针12上，一方面可以降低冲头1在装配过程中，顶针12在通孔11内发生摆动的风险，基于此，可以降低冲头1装配完成后，顶针12在气相压力驱动下与通孔11内壁发生干涉的风险。第二方面，辅助压头15所具有的重量加载至顶针12上后，可以对弹性件14施加一定的压力，即弹性件14在辅助压头15重量的作用下具有预压紧力。在此基础上，当压缩气体通过上述气路将气相压力施加至辅助压头15上时，有利于顶针12顺利的进入向下推进的行程。需要进一步解释的是，辅助压头15压至针尾121并在辅助压头15的重力作用下压缩弹性件14以及推动顶针12小距离移动后，顶针12的端部并未凸出于通孔11之外。
77.参见图2，作为一种示例，当顶针12、弹性件14、辅助压头15和气管接头130均装配至通孔11内，且冲头处于非冲压背面胶膜的时刻，针头120的大部分容纳在第二孔段内，针头120用于套设弹性件的部分容纳在第一孔段内。气管接头130和辅助压头15之间具有一定的距离，用于传送压缩气体。
78.参见图5和图6，第二方面，本实用新型还提供一种冲压模具，包括静态上模座2、冲头1和静态下模座(图中未示出)，静态上模座1和静态下模座之间具有工件传输通道，贯穿静态上模座开设冲孔20，冲头1贯穿冲孔20可控的与工件接触或分离。静态下模座与冲头1相对的位置开设落料孔。落入落料孔内的废料，在冲头1所包括的顶针12的驱动下，从落料孔清理出。冲头1为第一方面和/或第一方面任意一种实现方式提供的冲头。
79.在实际应用中，冲压模具应用在冲压机构上，冲压机构包括工作台。此时，静态上模座2可以固定在工作台的上方，至于固定方式则是多种多样，在此不做具体的限定。而静态下模座则可以固定在工作台上。此时，在静态上模座和静态下模座之间形成工件传送的通道，工件在传送时覆盖在静态下模座上。
80.当需要在工件上冲孔时，工件静止在上述传送通道内，此时，可以控制冲头1贯穿冲孔20并将冲压力施加在工件上。在冲压形成通孔时产生的废料后，控制顶针12下移以将废料首先推入落料孔，然后再继续从落料孔内推出，至此实现工件的冲孔以及废料的同步清理。
81.与现有技术相比，本实用新型实施例提供的冲压模具的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的冲头的有益效果相同，在此不做赘述。
82.第三方面，本实用新型实施例还提供一种冲压机构，包括第二方面提供的冲压模具以及用于驱动冲头按照预设频率做往复直线运动的驱动单元。
83.上述驱动单元可以是液压缸或气压缸，在实际应用中，液压缸或气压缸的缸体可以固定在冲压机构所具有的承载架上，而液压缸或气压缸所包括的活塞杆与冲头所包括的柄部同轴紧固连接在一起。冲头随动这活塞杆的伸缩按照预设的频率做往复直线运动。
84.当本实用新型实施例提供的冲压机构应用于背面胶膜的冲孔时，需要利用夹爪机构进行拉料，直至拉至设备设定的参数位置，该参数位置可以是需要在背面胶膜上打孔的位置。此时，可以控制液压缸或气压缸的活塞杆驱动冲头向下移动，直至冲头在背面胶膜上冲压形成引线孔。与此同时，控制冲头所具有的顶针向下推进直至将冲孔所产生的废料清理出。冲孔以及废料清理完成后，可以同时控制顶针缩回至通孔内以及控制活塞杆向上拉以带动冲头向上移动至背面胶膜的上方。
85.第四方面，本实用新型还提供一种控制系统，控制系统应用于第三方面和/或第三方面任意一种实现方式提供的冲压机构。控制系统包括处理单元，处理单元配置有驱动单元进程控制指令、驱动单元回程控制指令、气动助力部启动指令和气动助力部停止指令。控制系统还包括通信单元，通信单元用于接收并向冲压机构发送驱动单元进程控制指令、驱动单元回程控制指令、气动助力部启动指令和气动助力部停止指令。冲压机构具有冲孔阶段和回程阶段，当冲压机构处于冲孔阶段时，在第一时刻，通信单元向冲压机构发送驱动单元进程控制指令，驱动单元在驱动单元进程控制指令的控制下，控制冲头冲压工件，此时，形成通孔和废料。在第二时刻，通信单元向冲压机构发送气动助力部启动指令，气动助力部在气动助力部启动指令的控制下，驱动顶针将废料从落料孔中顶出。当冲压机构处于回程阶段时，在第三时刻，通信单元同时向冲压机构发送驱动单元回程控制指令和气动助力部停止指令，此时，驱动单元驱动冲头向远离工件的方向移动，气动助力部关闭，顶针复位至通孔内。
86.作为一种可能的实现方式，第二时刻与第一时刻之间具有时间差
△
t，0s＜
△
t≤0.5s。例如，
△
t＝0.1s、
△
t＝0.3s、
△
t＝0.5s。
87.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
88.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。