多工位锻压成形模具的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种多工位锻压成形模具，包括与多个工位相对应的多个模组件，这多个模组件并排安装在压力机滑块和工作台之间，每个模组件均包括上模座和上模，在上模座与对应的上模之间设有上垫板，在该上垫板上安装有用以实时显示对应模组件的荷载情况的检测组件，该检测组件包括设置在上垫板侧表面上的标准检测块、固定在该标准检测块表面的电阻应变片、利用导线与该电阻应变片连接的信号放大器以及与该信号放大器电连接的控制单元。利用检测组件能够实时监控每一工位的模组件的受力情况，有利于生产过程的监控，同时方便进行工艺及模具调试和研究。
【专利说明】多工位锻压成形模具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多工位锻压成形模具。
【背景技术】
[0002]图1所示是一种典型的多工位齿轮锻压成形通用模具，四个成形工位由镦粗、预锻、终锻、切边组成，工件一般由步进梁机械手夹持，在模具的四个成形工位之间依次传送。根据金属塑性加工的规律和实践，镦粗、预锻、终锻等不同的成形工位的成形载荷差别很大，且各个工位的载荷都会随着坯料的体积变化、以及模芯的磨损甚至开裂而出现变化。利用图1所示的模具锻压成形过程中，第三工位终锻的成形载荷一般会明显大于第一工位镦粗的成形载荷，模具因偏载而会出现倾斜趋势，这一倾斜趋势一般是由模具的导柱导套、以及设备导轨承受。如果模具导柱导套和设备的刚性不足，则会导致模具轻微错模，严重时不但会影响成形工件的精度，还对模具和设备的使用寿命产生影响。
[0003]另外，在下料时如果坯料的体积超出正差，在模锻时成形力可能会显著上升，造成模具应力增大，积累至一定程度，模具会出现开裂趋势；在下料时如果坯料的体积超出负差，模具会充型不满，载荷下降；在热模锻和温锻中，如果工件加热后的始锻温度不够，也会出现成形载荷的明显增高；另外，生产中工模具的磨损不可避免，随着某一工位模具的磨损，工件可能会出现充型不满而形成废品，此时成形载荷可能会出现轻微波动等。在新产品的工艺开发过程中，上述成形载荷及其变化的读取更为重要，例如，在设计时通常会将载荷大的工位尽量放在中间以避免设备偏载，但实际生产中可能会出现工况变化，从而影响这一设计思想的实现，严重时会造成设备和模具寿命的降低。虽然目前的压力机基本都可以实现成形载荷的显示，但在多工位锻压成形中，压力机所显示的载荷是多个工位的总载荷，而每一工位的载荷是无法在设备上读取的。
[0004]总之，在多工位连续锻压成形的工艺调试和生产过程中，偏载是无法完全避免的，用户希望能够尽量减少因偏载而造成的模具倾斜，同时可以实时监控每一成形工位的受力情况，在目前的通用热模锻压力机或冷锻压力机等生产设备上是难以实现的。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型的主要目的在于，提供一种能够实时监控每一工位模组件的荷载情况的多工位锻压成形模具。
[0006]为达到上述目的，本实用新型提出了一种多工位锻压成形模具，包括与多个工位相对应的多个模组件，这多个模组件并排安装在压力机滑块和工作台之间，其特征在于，每个模组件均包括上模座和上模，在所述上模座与对应的上模之间设有上垫板，在该上垫板上安装有用以实时显示对应模组件的荷载情况的检测组件。
[0007]采用上述结构，由于在与每一工位相对应的多个模组件的上垫板上安装有检测组件，该检测组件实时显示对应模组件的荷载情况，也就是能够实时监控每一工位的模组件的受力情况，有利于生产过程的监控，同时方便进行工艺及模具调试和研究。
[0008]优选的，所述检测组件包括设置在所述上垫板侧表面上的标准检测块、固定在该标准检测块表面的电阻应变片、利用导线与该电阻应变片连接的信号放大器以及与该信号放大器电连接的控制单元。
[0009]采用上述结构，模具工作过程中，所述标准检测块因压力等因素产生变形，所述电阻应变片随之发生相同的微小变形使其电阻值发生相应地变化，电流的微小变化通过信号放大器在控制单元上形成压力-变形量的变化曲线，实现在控制单元中实时监控和记录各个工位的成形力峰值和变化值，从而实时监控每一工位的模组件的受力情况。上述检测组件的制作成本低、灵敏度度高、更换安装方便，具有很高的通用性和实用性价值，易于实现。
[0010]优选的，所述上垫板为上下端面磨平并具有一定厚度的钢板，在该上垫板的侧表面上形成有平面部，在该平面部上开设有与所述标准检测块相对应的标准安装孔，所述标准检测块与该标准安装孔过渡配合。
[0011]优选的，所述电阻应变片包括沿所述标准检测块的高度方向设置的第一电阻应变片和沿所述标准检测块的宽度方向设置的第二电阻应变片，其中，所述第一电阻应变片用于测量所述标准检测块在其高度方向上的微小变形量，所述第二电阻应变片用于对第一电阻应变片的测量数值进行补偿。
[0012]采用上述结构，由于沿所述标准检测块的高度方向和宽度方向均设有第一电阻应变片和第二电阻应变片，通过第二电阻应变片能够对第一电阻应变片的测量数值进行补偿，如此能够保证检测精准度。
[0013]优选的，在所述上垫板与对应的上模之间设有由隔热材料制成的隔热层。
[0014]采用上述结构，由于在所述上垫板与对应的上模之间设有由隔热材料制成的隔热层，通过该隔热层可防止上垫板因传热而导致温度升高，有利于确保安装在上垫板上的检测组件的检测精准度。
[0015]优选的，每个模组件均包括下模座和下模，多个模组件的上模座/下模座连接在一起构成集成上模座/集成下模座，在所述集成上模座和集成下模座的四个角部边缘部分于彼此相对的一侧形成相对置的上承压块和下承压块，在所述下承压块上开设有安装孔，在该安装孔内设有顶端能与所述上承压块相抵接的至少一只氮气弹簧。
[0016]采用上述结构，所述氮气弹簧提供的工作力作用在模具的边缘部分，可以实现最大的防倾覆力矩，可以有效的抵消或者部分抵消成形过程中因为各工位成形力不同而形成的偏载力矩，有效的减少模具的倾斜趋势、导柱导套/设备导轨的磨损，以及错模现象发生的程度，提高模具的使用寿命和弓箭成形质量。
[0017]优选的，所述氮气弹簧包括缸体、配置在该缸体内并顶端从所述缸体伸出的柱塞，所述缸体置于所述安装孔内并其顶端低于所述下承压块的顶端端面，所述柱塞的顶端高于所述下承压块的顶端端面。
[0018]采用上述结构，由于所述氮气弹簧的柱塞的顶端高于所述下承压块的顶端端面，使所述氮气弹簧的柱塞与上承压块接触时，各工位没有达到最大成形力。
[0019]优选的，所述多个模组件包括依次与镦粗、预锻、终锻和切边工位相对应的镦粗模组件、预锻模组件、终锻模组件和切边模组件。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为现有多工位齿轮锻压成形模具；
[0021]图2为本实用新型所示多工位锻压成形模具。
【具体实施方式】
[0022]下面参照图2对本实用新型所述的多工位锻压成形模具的【具体实施方式】进行详细的说明。
[0023]如图2所示，多工位锻压成形模具包括依次与镦粗、预锻、终锻和切边工位相对应的镦粗模组件、预锻模组件、终锻模组件和切边模组件，这多个模组件由左至右并排安装在压力机滑块和工作台之间。以镦粗模组件为例，镦粗模组件包括镦粗上模组件和镦粗下模组件，其中，镦粗上模组件包括通过连接件固定在压力机滑块上的镦粗上模座11、与该镦粗上模座11连接的镦粗上模12、用以紧固镦粗上模12的镦粗上模锁紧套13，在镦粗上模座11与镦粗上模12之间还设有镦粗上垫板14 ;镦粗下模组件包括通过连接件固定在模具的工作台上的镦粗下模座21、置于镦粗下模座21上并与前述镦粗上模12相对置的镦粗下模22、用以紧固镦粗下模22的镦粗下模锁紧套23，在镦粗下模座21与镦粗下模22之间设有镦粗下垫板24，镦粗上模12与镦粗下模22彼此相对置的一侧均形成与工件坯料相抵接的平面部。
[0024]类似地，预锻模组件包括预锻上模座、预锻上垫板、预锻上模、预锻上模锁紧套、预锻下模座、预锻下垫板、预锻下模和预锻下模锁紧套，在预锻上模与预锻下模彼此相对置的一侧分别形成与工件培料被预锻后所形成的形状相对应的预锻型腔，正对该预锻型腔还分别设有用以实现半成品工件脱模的预锻上顶杆和预锻下顶杆。终锻模组件与预锻模组件的结构基本相同，不同之处在于，在终锻上模与终锻下模彼此相对置的一侧分别形成与工件形状相对应的终锻型腔，终锻模组件亦包括位于终锻上模座与终锻上模之间的终锻上垫板。切边模组件亦包括位于切边上模座与切边上模之间的切边上垫板，切边模组件与前述三个模组件的不同之处在于，在切边上模和切边下模相对的一侧设有用以实现切边的零部件。
[0025]对于多工位锻压成形模具，它的镦粗模组件、预锻模组件、终锻模组件和切边模组件这四个模组件的位于同侧的上模座/下模座通常通过连接件集成连接在一起形成集成上模座/集成下模座，该集成上模座与成形模具的压力机滑块连接，集成下模座固定在成形模具的工作台上，成形模具工作时，在各个模组件的型腔处放置对应的工件坯料或半成品工件，在压力机的一次冲压作用下就能同时完成多道工序。上述仅对镦粗模组件、预锻模组件、终锻模组件和切边模组件的结构进行了简单描述，仅涉及与本实用新型相关的结构部分，这些模组件的具体结构为现有技术，并不局限于上述描述，可采用现有技术中的其他结构进行同等替换。
[0026]本实用新型的改进之处在于，在集成上模座和集成下模座的四个角部的边缘部分(具体是指镦粗模组件和切边模组件这两者的上模座、下模座)于彼此相对的一侧分别形成对准设置的固定在上模座上的上承压块31和固定在下模座上的下承压块32，在下承压块32上开设有安装孔33，在该安装孔33内设有一只或数只氮气弹簧34，该氮气弹簧34包括缸体34a和配置在该缸体34a内并顶端从缸体34a伸出的柱塞34b，其中，缸体34a置于安装孔33内，该缸体34a的顶端低于下承压块32的顶端端面，柱塞34b的顶端高于下承压块32的顶端端面，该柱塞34b高于下承压块32的高度使柱塞34b与上承压块31接触时各工位没有达到最大成形力。氮气弹簧34的工作力是根据计算得出的成形工艺的偏载力矩来选择的。
[0027]在镦粗模组件、预锻模组件、终锻模组件和切边模组件上分别安装有用以实时显示对应模组件的荷载情况的检测组件。下面以镦粗模组件为例对检测组件进行具体描述。检测组件主要包括标准检测块41、固定在该标准检测块41表面的电阻应变片42、利用导线与该电阻应变片42连接的信号放大器43以及与该信号放大器43电连接的控制单元44。
[0028]标准检测块41为上下端面磨平的矩形高韧性钢质标准块。在本实施例中，标准检测块41安装在镦粗上垫板14上，该镦粗上垫板14为上下端面磨平并具有一定厚度的淬火态钢板，在镦粗上垫板14的侧表面上形成一平面部，在该平面部处开设有与标准检测块41的轮廓尺寸相对应的标准安装孔。标准检测块41与标准安装孔过渡配合,安装时将标准检测块41轻轻敲入标准安装孔内即可。
[0029]电阻应变片42粘贴在标准检测块41的外表面上，在本实施例中，该电阻应变片42包括沿标准检测块41的高度方向设置的第一电阻应变片和沿标准检测块41的宽度方向设置的第二电阻应变片，其中，第一电阻应变片用于测量标准检测块41在其高度方向上的微小变形量，第二电阻应变片用于对第一电阻应变片的测量数值进行补偿。
[0030]信号放大器43为电流反馈型信号放大器，它利用导线与电阻应变片42电连接。控制单元44利用导线与信号放大器43电连接，该控制单元44由现有技术中的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)构成,它采用一类可编程的存储器,用于内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
[0031]上述检测组件在安装之前需利用标准吨位计或定值加载装置对标准检测块41进行标定，即在标准吨位计或定值加载装置的定值压力和一定的加载速度下得到一定的标准检测块的弹性变形量，电阻应变片42随之发生相同的微小变形，其电阻值也发生相应变化，电流的微小变化通过电流反馈型信号放大器传至控制单元44上并在控制单元44上记录电流变化曲线，通过回归分析得到压力和变形量的变化曲线。多工位锻压成形模具工作过程中，标准检测块41因外界作用而产生形变，该形变所引起的电信号变化依次通过电阻应变片42和信号放大器43传至控制单元44，控制单元44依据预先标定得出的变化曲线能得出模组件的荷载情况，即实时监控和记录各个工位的成形力峰值和变化值。另外，还可在控制单元44上设定各个模组件的成形力波动范围，当超过这一范围时，可以认为生产出现异常而发出报警，提醒工人对模具、工件等情况进行检查，可以在一定程度上避免出现模具损伤、工件的批量超差等不必要的损失。
[0032]此外，在上述四个模组件的上垫板与对应的上模之间分别设有由隔热材料制成的隔热层，通过该隔热层可防止上模在工作中所产生的热量传到上垫板上导致该上垫板温度升高而影响检测组件的检测效果，如此能够保证检测组件的检测精准度。
[0033]由上，由于在多工位锻压成形模具的相对置的上模座和下模座的边缘部分设有氮气弹簧34，该氮气弹簧34提供的工作力作用在模具的边缘部分，可以实现最大的防倾覆力矩，可以有效的抵消或者部分抵消成形过程中因为各工位成形力不同而形成的偏载力矩，有效的减少模具的倾斜趋势、导柱导套/设备导轨的磨损，以及错模现象发生的程度，提高模具的使用寿命和弓箭成形质量。另外，由于氮气弹簧34具有响应速度快、弹顶力大、结构紧凑、一致性好等优点，将其与模架上的承压块设置在一起，可以满足在冷锻压力机、温/热模锻压力机等机械压力机上高速连续锻压的要求。
[0034]由于在与每一工位相对应的多个模组件的上垫板上安装有检测组件，该检测组件实时显示对应模组件的荷载情况，也就是能够实时监控每一工位的模组件的受力情况，有利于生产过程的监控，同时方便进行工艺及模具调试和研究。
[0035]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种多工位锻压成形模具，包括与多个工位相对应的多个模组件，这多个模组件并排安装在压力机滑块和工作台之间，其特征在于，每个模组件均包括上模座和上模，在所述上模座与对应的上模之间设有上垫板，在该上垫板上安装有用以实时显示对应模组件的荷载情况的检测组件。
2.根据权利要求1所述的多工位锻压成形模具，其特征在于，所述检测组件包括设置在所述上垫板侧表面上的标准检测块、固定在该标准检测块表面的电阻应变片、利用导线与该电阻应变片连接的信号放大器以及与该信号放大器电连接的控制单元。
3.根据权利要求2所述的多工位锻压成形模具，其特征在于，所述上垫板为上下端面磨平并具有一定厚度的钢板，在该上垫板的侧表面上形成有平面部，在该平面部上开设有与所述标准检测块相对应的标准安装孔，所述标准检测块与该标准安装孔过渡配合。
4.根据权利要求2所述的多工位锻压成形模具，其特征在于，所述电阻应变片包括沿所述标准检测块的高度方向设置的第一电阻应变片和沿所述标准检测块的宽度方向设置的第二电阻应变片，其中，所述第一电阻应变片用于测量所述标准检测块在其高度方向上的微小变形量，所述第二电阻应变片用于对第一电阻应变片的测量数值进行补偿。
5.根据权利要求1所述的多工位锻压成形模具，其特征在于，在所述上垫板与对应的上模之间设有由隔热材料制成的隔热层。
6.根据权利要求1所述的多工位锻压成形模具，其特征在于，每个模组件均包括下模座和下模，多个模组件的上模座/下模座连接在一起构成集成上模座/集成下模座，在所述集成上模座和集成下模座的四个角部边缘部分于彼此相对的一侧形成相对置的上承压块和下承压块，在所述下承压块上开设有安装孔，在该安装孔内设有顶端能与所述上承压块相抵接的至少一只氮气弹簧。
7.根据权利要求6所述的多工位锻压成形模具，其特征在于，所述氮气弹簧包括缸体、配置在该缸体内并顶端从所述缸体伸出的柱塞，所述缸体置于所述安装孔内并其顶端低于所述下承压块的顶端端面，所述柱塞的顶端高于所述下承压块的顶端端面。
8.根据权利要求1所述的多工位锻压成形模具，其特征在于，所述多个模组件包括依次与镦粗、预锻、终锻和切边工位相对应的镦粗模组件、预锻模组件、终锻模组件和切边模组件。
【文档编号】B21J9/20GK203917762SQ201420259810
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】边翊, 沈智, 钟志平, 邱德花 申请人:北京机电研究所