专利名称：镶针式电极成形设备和成形方法
技术领域：
本发明涉及一种模具成形设备技术领域，特别是涉及一种镶(PIN)针式电极成形 设备及成形方法。
背景技术：
塑胶或压铸等型腔模具有很多顶杆，几乎超过全部模具零件的一半以上，有的单 个模具甚至多达300多支，而顶杆的头部形状必须跟随型腔。现有技术中，如此众多的小面 积曲面金属成形，一般按照传统加工方法进行处理1、电极设计——>CNC加工单个电极——> 顶杆长度测算与切割——> 单独放电加 工；2、电极设计——>CNC电极加工> 顶杆单个长度测算与切割——> 将顶杆整体 组装入模具——>尽量覆盖多一些顶杆进行复合加工。但是，现有技术中，众多的顶杆零件加工，一方面占用了大量的模具企业设计、加 工等人力资源；另一方面因总工序多，仅只工件的装拆就占用了大量的加工设备资源；而 且因制作流程长，增加了工厂的物流与生产管理复杂程度；并且会使用了很多中间工艺辅 料——电极，从而造成资源浪费。更进一步地，现有技术塑胶或压铸等型腔模具加工中，单个模具加工容易产生定 位误差或错误；而组合加工时若考虑不周到，又容易发生与周边结构的干涉，而且削弱了分 散加工具有的整体制作周期优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镶(PIN)针式电极成形设备，其简化了顶杆类模具零 件的加工工序，节省了电极材料。为实现本发明目的而提供的一种镶针式电极成形设备，一种镶针式电极成形设 备，其特征在于，包括三维图形零件识别与阵列式数据处理模块；带数控旋转头的三坐标调 校模组；PIN针阵列驱动盘；PIN针阵列放大托架；蜂窝状PIN针固定座；顶杆切割片和PIN 针长度测试基准块；在读取需加工零件的三维图形后，按三维图形零件识别与阵列式数据处理模块计 算结果提示的工件的装夹方向与定位方式装夹工件；带数控旋转头的三坐标调校模组分别驱动PIN针阵列驱动盘各螺旋阵列单元，使 螺旋阵列单元的螺旋块夹持的PIN针式电极向下伸出到蜂窝状PIN针固定座；在手动调校顶杆切割片的位置并将顶杆切断至指定长度后，推入PIN针长度测试 基准块，当PIN针式电极碰触到PIN针长度测试基准块时即检测到电极的长度；带数控旋转头的三坐标调校模组根据对应PIN针阵列的高度计算PIN针式电极的 回退距离，完成所有PIN针位置的调校后，得到曲面成形电极图形。较优地，所述的镶针式电极成形设备，还包括阵列吹气控制与平动控制单元，用于控制由PIN针阵列放大托架上方的孔内向PIN针阵列吹压缩空气；将PIN针阵列放大托架的两个侧边分别联接两个气缸，在阵列吹气控制与平动控 制单元的控制下，由PIN针阵列放大托架上方的孔内向PIN针阵列吹压缩空气，可实现共四 个位置的细微移动，使PIN针基本覆盖PIN阵列范围内所有位置。较优地，所述的镶针式电极成形设备，还包括倒置式电火花成形设备单元；在得到曲面成形电极图形，退出PIN针长度测试基准块后，启动倒置式电火花成 形设备单元开始工件的放电成形加工；倒置式电火花成形设备单元加工工件到曲面成形电极图形的指定高度，完成工件 的放电加工，然后拆卸工件。为实现本发明目的还提供一种镶针式电极成形方法，包括如下步骤步骤S100，读取需加工零件的三维图形后，按三维图形零件识别与阵列式数据处 理模块计算结果提示的工件的装夹方向与定位方式装夹工件；步骤S200，带数控旋转头的三坐标调校模组分别驱动PIN针阵列驱动盘各螺旋阵 列单元，使螺旋阵列单元的螺旋块夹持的PIN针式电极向下伸出到蜂窝状PIN针固定座；步骤S300，在手动调校顶杆切割片的位置并将顶杆切断至指定长度后，推入PIN 针长度测试基准块，当PIN针式电极碰触到PIN针长度测试基准块时即检测到了电极的长 度；步骤S400，带数控旋转头的三坐标调校模组根据对应PIN针阵列的高度计算PIN 针式电极的回退距离，完成所有PIN针位置的调校后，得到曲面成形电极图形。较优地，所述的镶针式电极成形方法，还包括如下步骤步骤S500，在得到曲面成形电极图形，退出PIN针长度测试基准块后，启动倒置式 电火花成形设备单元开始工件的放电成形加工；步骤S600，倒置式电火花成形设备单元加工工件到曲面成形电极图形的指定高 度，完成工件的放电加工，然后拆卸工件。较优地，所述步骤S200还包括下列步骤步骤S210，阵列吹气控制与平动控制单元控制由PIN针阵列放大托架上方的孔内 向PIN针阵列吹压缩空气，辅助PIN针式电极在弯道内伸缩。较优地，所述步骤S500还包括下列步骤步骤S510，根据光结度需要阵列吹气控制与平动控制单元的平动控制单元间歇性 推动PIN针阵列驱动盘、PIN针阵列放大托架、蜂窝状PIN针固定座至不同位置，带数控旋 转头的三坐标调校模组根据曲面落差对PIN针式电极阵列形状进行微调。本发明的PIN针式电极成形设备和成形方法，除组合了顶杆的切割功能外，还能 根据顶杆类零件的三维图形，换算成可无损耦合的PIN针阵列数据，并根据该数据自动测 试与调整每个PIN针的高度而组合成符合要求的电极形状，再使用通常的放电加工方法将 顶杆类零件电蚀至接近的形状。其简化了顶杆类模具零件的加工工序；节省了电极材料； PIN针的阵列加工效果增加了顶杆类零件曲面的美观度，并意外地达到了模具顶出时大粗 糙度的防滑效果；可形成模具工厂顶杆类零件加工工序及细小镶件的粗成形加工工序，即 专机化细分了加工工序的分工与协作，可显著改善企业的管理效率与提高模具制作质量; 大大减轻了电极设计与加工工序的工作量；大量的顶杆加工几乎不再占用其它昂贵的设备资源。
图1是本发明镶针式电极成形设备结构示意图；图2是本发明镶针式电极成形方法流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明的镶(PIN)针式电极成形设备和成形方法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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图所示，本发明实施例的镶(PIN)针式电极成形设备，包括三维图形零件识别 与阵列式数据处理模块1 ；带数控旋转头的三坐标调校模组2 ；PIN针阵列驱动盘3 ；PIN针 阵列放大托架4 ；蜂窝状PIN针固定座6 ;PIN针长度测试基准块10。在读取需加工零件的三维图形后，按三维图形零件识别与阵列式数据处理模块1 计算结果提示的工件的装夹方向与定位方式装夹工件；带数控旋转头的三坐标调校模组2分别驱动PIN针阵列驱动盘3各螺旋阵列单 元，使螺旋阵列单元的螺旋块夹持的PIN针式电极向下伸出到蜂窝状PIN针固定座6;在手动调校顶杆切割片9的位置并将顶杆切断至指定长度后，推入PIN针长度测 试基准块10，当PIN针式电极碰触到PIN针长度测试基准块10时即检测到电极的长度；带数控旋转头的三坐标调校模组2根据对应PIN针阵列的高度计算PIN针式电极 的回退距离，完成所有PIN针位置的调校后，得到曲面成形电极。所述三维图形零件识别与阵列式数据处理模块1，为基于UG(Unigraphice)三维 设计软件平台开发的外挂模块，用于对PIN针阵列进行定位，并计算出每个单PIN针的高 度，并将PIN针的位置和高度数据输出。较佳地，所述三维图形零件识别与阵列式数据处理模块1包括PIN针阵列定位模 块，PIN针高度计算模块和输出模块。所述PIN针阵列定位模块，用于对PIN针阵列进行定位；PIN针高度计算模块，用于用沿顶杆径向最小不干涉截面的方法求取单个PIN针 高度，并循环求出所有PIN针高度；输出模块，用于按PIN针序号输出PIN针高度数据。带数控旋转头的三坐标调校模组2，在通用的三坐标X、Y、Z数控单元的Z轴上加 装伺服电机的四轴系统，由X、Y坐标定位PIN针的阵列位置，Z轴根据记忆定位PIN针；旋 转头用于精确调整PIN针的高低；PIN针阵列驱动盘3，用于确定PIN针位置的联接深度。较佳地，所述PIN针阵列驱动盘3的每个PIN针位置为小型丝杠、丝母的驱动结 构，丝杠中间设计有电极丝的夹持机构，并且顶部设置了与带数控旋转头的三坐标调校模 组2的旋转头快速联接结构；PIN针阵列放大托架4为可弯曲电极丝的支撑部件，用于托住并支撑PIN针阵列。较佳地，本发明实施例的镶(PIN)针式电极成形设备，还包括阵列吹气控制与平
6动控制单元5，用于控制由PIN针阵列放大托架4上方的孔内向PIN针阵列吹压缩空气。将PIN针阵列放大托架4的两个侧边分别联接两个气缸，在阵列吹气控制与平动 控制单元5的控制下，由PIN针阵列放大托架上方的孔内向PIN针阵列吹压缩空气，可实现 共四个位置的细微移动，从而可使PIN针基本覆盖PIN阵列范围内所有位置；所述蜂窝状PIN针固定座6，用于桃直及固定电极丝。较佳地，所述蜂窝状PIN针固定座6为不锈钢等材料按PIN针大小及孔位加工得 到。较佳地，本发明实施例的镶(PIN)针式电极成形设备，还包括倒置式电火花成形 设备单元7。在得到曲面成形电极图形，退出PIN针长度测试基准块10后，启动倒置式电火花 成形设备单元7开始工件的放电成形加工；倒置式电火花成形设备单元7加工工件到曲面成形电极图形的指定高度，完成工 件的放电加工，然后拆卸工件。倒置式电火花成形设备单元7是取通用的立式电火花加工机床的机头部位，只是 在本设备上将其倒立安装；较佳地，本发明实施例的镶(PIN)针式电极成形设备，还包括工件固定单元8，所 述工件固定单元8由三爪卡盘(车床用)及定位座组成，定位座是按照顶杆大小及定位方 式设计的一系列组件，所谓一系列，是指类似于夹持不同大小铣刀的索咀(夹头)组合；所述顶杆切割片9是组合的顶杆切割装置，其可以是铣刀片(圆锯片)式、砂轮切 割片式、激光切割机等装置；较佳地，作为一种可实施方式，本发明实施例的PIN针式电极成形设备，为加快 PIN针阵列的调校速度，带数控旋转头的三坐标调校模组2和PIN针阵列驱动盘3合并，使 每个驱动单元使用独立的驱动与控制系统；较佳地，作为另一种可实施方式，所述带数控旋转头的三坐标调校模组2为电脑 数控单元(NC)，而PIN针阵列驱动盘3的丝杠、丝母副为直线电机，即由电脑数控单元(NC) 直接驱动直线电机轴上下运动来控制PIN针电极丝的伸縮；作为一种可实施方式，PIN针及阵列的大小、形状、数量可以不尽相同，例如若使 用细小的方形电极材料，蜂窝状PIN针固定座6可以不是蜂窝状，可能仅仅是个中空的框 形，而且此时阵列吹气控制与平动控制单元5的平动控制部份可以省略。相应地，本发明实施例还提供一种镶(PIN)针式电极成形方法，包括如下步骤步骤S100，读取需加工零件的三维图形后，按三维图形零件识别与阵列式数据处 理模块1计算结果提示的工件的装夹方向与定位方式装夹工件；较佳地，所述步骤SlOO包括下列步骤步骤Sl 10，对PIN针阵列进行定位；步骤S120，用沿顶杆径向最小不干涉截面的方法求取单个PIN针高度，并循环求 出所有PIN针高度；步骤S130，按PIN针序号输出PIN针高度数据。步骤S200，带数控旋转头的三坐标调校模组2分别驱动PIN针阵列驱动盘3各螺 旋阵列单元，使螺旋阵列单元的螺旋块夹持的PIN针式电极向下伸出到蜂窝状PIN针固定座6 ；较佳地，所述步骤S200还包括下列步骤步骤S210，阵列吹气控制与平动控制单元5控制由PIN针阵列放大托架上方的孔 内向PIN针阵列吹压缩空气，辅助PIN针式电极在弯道内伸缩。步骤S300，在手动调校顶杆切割片9的位置并将顶杆切断至指定长度后，推入PIN 针长度测试基准块10，当PIN针式电极碰触到PIN针长度测试基准块10时即检测到了电极 的长度；当电极丝向下伸縮，当碰到PIN针长度测试基准块10时接通电流，则可以判断其 PIN针的基准长度。步骤S400，带数控旋转头的三坐标调校模组2根据对应PIN针阵列的高度计算 PIN针式电极的回退距离，完成所有PIN针位置的调校后，得到如图所示的曲面成形电极图 形。进一步地，本发明的镶(PIN)针式电极成形方法还包括下列步骤步骤S500，在得到曲面成形电极图形，退出PIN针长度测试基准块10后，启动倒置 式电火花成形设备单元7开始工件的放电成形加工；所述步骤S500还包括下列步骤步骤S510，根据光结度需要阵列吹气控制与平动控制单元5的平动控制单元间歇 性推动PIN针阵列驱动盘3、PIN针阵列放大托架4、蜂窝状PIN针固定座6至不同位置，带 数控旋转头的三坐标调校模组2根据曲面落差对PIN针式电极阵列形状进行微调。步骤S600，倒置式电火花成形设备单元7加工工件到曲面成形电极图形的指定高 度，完成工件的放电加工，然后拆卸工件。下面通过一例子说明本发明的镶(PIN)针式电极成形设备和成形方法。首先用UG(Unigraphice)三维设计软件平台设计出支撑部件的立体图形，并均勻 求取三个以上的截面；设电极丝的直径为0. 8mm，铜管(但不限定为铜管)内径为0. 9mm，外径为1. 5mm。其后按照截面孔表位置，按直径1. 5mm加工薄铁板；然后将铜管按次序穿过薄铁板的各个孔位，并按截面位置固定铁板；最后用如环氧树脂等将铁板、铜管固定，并将其它部位加工成设计的形状；本实施例中的各个部件的描述，只是为了使本领域技术人员更好地理解和实现本 发明，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围，以权利要求所述为准。本发明实施例的PIN针式电极成形设备，简化了顶杆类模具零件的加工工序；节 省了电极材料；PIN针的阵列加工效果增加了顶杆类零件曲面的美观度，并意外地达到了 模具顶出时大粗糙度的防滑效果；可形成模具工厂顶杆类零件加工工序及细小镶件的粗成 形加工工序，即专机化细分了加工工序的分工与协作，可显著改善企业的管理效率与提高 模具制作质量；大大减轻了电极设计与加工工序的工作量；大量的顶杆加工几乎不再占用 其它昂贵的设备资源。最后应当说明的是，很显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变 型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要 求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
权利要求
一种镶针式电极成形设备，其特征在于，包括三维图形零件识别与阵列式数据处理模块(1)；带数控旋转头的三坐标调校模组(2)；PIN针阵列驱动盘(3)；PIN针阵列放大托架(4)；蜂窝状PIN针固定座(6)；顶杆切割片(9)和PIN针长度测试基准块(10)；在读取需加工零件的三维图形后，按三维图形零件识别与阵列式数据处理模块(1)计算结果提示的工件的装夹方向与定位方式装夹工件；带数控旋转头的三坐标调校模组(2)分别驱动PIN针阵列驱动盘(3)各螺旋阵列单元，使螺旋阵列单元的螺旋块夹持的PIN针式电极向下伸出到蜂窝状PIN针固定座(6)；在手动调校顶杆切割片(9)的位置并将顶杆切断至指定长度后，推入PIN针长度测试基准块(10)，当PIN针式电极碰触到PIN针长度测试基准块(10)时即检测到电板的长度；带数控旋转头的三坐标调校模组(2)根据对应PIN针阵列的高度计算PIN针式电极的回退距离，完成所有PIN针位置的调校后，得到曲面成形电极图形。
2.根据权利要求1所述的镶针式电极成形设备，其特征在于，所述三维图形零件识别 与阵列式数据处理模块(1)包括PIN针阵列定位模块，PIN针高度计算模块和输出模块；其中所述PIN针阵列定位模块，用于对PIN针阵列进行定位；PIN针高度计算模块，用于用沿顶杆径向最小不干涉截面的方法求取单个PIN针高度， 并循环求出所有PIN针高度；输出模块，用于按PIN针序号输出PIN针高度数据。
3.根据权利要求1所述的镶针式电极成形设备，其特征在于，所述PIN针阵列驱动盘 (3)的每个PIN针位置为小型丝杠、丝母的驱动结构，丝杠中间设计有电极丝的夹持机构， 并且顶部设置了与带数控旋转头的三坐标调校模组(2)的旋转头快速联接结构。
4.根据权利要求1所述的镶针式电极成形设备，其特征在于，还包括阵列吹气控制与 平动控制单元(5)，用于控制由PIN针阵列放大托架(4)上方的孔内向PIN针阵列吹压缩空 气；将PIN针阵列放大托架(4)的两个侧边分别联接两个气缸，在阵列吹气控制与平动控 制单元(5)的控制下，由PIN针阵列放大托架(4)上方的孔内向PIN针阵列吹压缩空气，可 实现共四个位置的细微移动，使PIN针基本覆盖PIN阵列范围内所有位置。
5.根据权利要求4所述的镶针式电极成形设备，其特征在于，还包括倒置式电火花成 形设备单元(7)；在得到曲面成形电极图形，退出PIN针长度测试基准块(10)后，启动倒置式电火花成 形设备单元(7)开始工件的放电成形加工；倒置式电火花成形设备单元(7)加工工件到曲面成形电极图形的指定高度，完成工件 的放电加工，然后拆卸工件。
6.一种镶针式电极成形方法，其特征在于，包括如下步骤步骤S100，读取需加工零件的三维图形后，按三维图形零件识别与阵列式数据处理模 块(1)计算结果提示的工件的装夹方向与定位方式装夹工件；步骤S200，带数控旋转头的三坐标调校模组(2)分别驱动PIN针阵列驱动盘(3)各螺 旋阵列单元，使螺旋阵列单元的螺旋块夹持的PIN针式电极向下伸出到蜂窝状PIN针固定 座(6)；步骤S300，在手动调校顶杆切割片(9)的位置并将顶杆切断至指定长度后，推入PIN针 长度测试基准块(10)，当PIN针式电极碰触到PIN针长度测试基准块(10)时即检测到了电 极的长度；步骤S400，带数控旋转头的三坐标调校模组(2)根据对应PIN针阵列的高度计算PIN 针式电极的回退距离，完成所有PIN针位置的调校后，得到曲面成形电极图形。
7.根据权利要求6所述的镶针式电极成形方法，其特征在于，还包括如下步骤步骤S500，在得到曲面成形电极图形，退出PIN针长度测试基准块(10)后，启动倒置式 电火花成形设备单元(7)开始工件的放电成形加工；步骤S600，倒置式电火花成形设备单元(7)加工工件到曲面成形电极图形的指定高 度，完成工件的放电加工，然后拆卸工件。
8.根据权利要求6或7所述的镶针式电极成形方法，其特征在于，所述步骤SlOO包括 下列步骤步骤S110，对PIN针阵列进行定位；步骤S120，用沿顶杆径向最小不干涉截面的方法求取单个PIN针高度，并循环求出所 有PIN针高度；步骤S130，按PIN针序号输出PIN针高度数据。
9.根据权利要求7所述的镶针式电极成形方法，其特征在于，所述步骤S200还包括下 列步骤步骤S210，阵列吹气控制与平动控制单元(5)控制由PIN针阵列放大托架(4)上方的 孔内向PIN针阵列吹压缩空气，辅助PIN针式电极在弯道内伸缩。
10.根据权利要求9所述的镶针式电极成形方法，其特征在于，所述步骤S400包括下列 步骤步骤S410，根据光结度需要阵列吹气控制与平动控制单元(5)的平动控制单元间歇性 推动PIN针阵列驱动盘(3)、PIN针阵列放大托架(4)、蜂窝状PIN针固定座(6)至不同位 置，带数控旋转头的三坐标调校模组(2)根据曲面落差对PIN针式电极阵列形状进行微调。
全文摘要
本发明公开一种镶针式电极成形设备和成形方法。该设备按三维图形零件识别与阵列式数据处理模块(1)计算结果提示的工件的装夹方向与定位方式装夹工件；带数控旋转头的三坐标调校模组(2)分别驱动PIN针阵列驱动盘(3)各螺旋阵列单元，使螺旋阵列单元的螺旋块夹持的PIN针式电极向下伸出到蜂窝状PIN针固定座(6)；推入PIN针长度测试基准块(10)，当PIN针式电极碰触到PIN针长度测试基准块(10)时检测到电极的长度；带数控旋转头的三坐标调校模组(2)完成所有PIN针位置的调校后，得到曲面成形电极图形。其简化了顶杆类模具零件的加工工序，节省了电极材料。
文档编号B23Q17/00GK101947673SQ20101022542
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者周得胜, 梁培志 申请人:东莞市中冠科技发展有限公司;周得胜;梁培志