一种冲压模具保护板的制作方法

本实用新型涉及冲压模具领域，具体涉及一种冲压模具保护板。

背景技术：

锂电池作为国家新能源战略中的一环，随着新能源战略发展的进一步深化，市场上对高质量、性能稳定、可靠性高的锂电池产品的需求量呈现出爆发式地增长。为响应锂电池需求，各大电池厂商也纷纷加码锂电池相关技术的研发和落地，比如作为锂电池的核心组成部分的三元锂、电解液和相关的隔膜产品。

然而，要生产性能稳定可靠的锂电池，除了核心部分的技术研发外，还离不开品质优良的外部保护结构，即电池壳，而质量好的电池壳能够有效避免大大提高锂电池使用过程中的安全性。电池壳的质量，一方面取决于壳体本身材质的好坏，比如原料钢或铝的强度、延展性等等；另一方面则决定于加工工艺的优良程度，好的加工工艺，其成型的电池壳结构一体化程度高、局部瑕疵少，在使用过程中不易出现因劳损而导致的局部破坏现象，而差的加工工艺则与上述相反。

电池壳的加工一般采用冲压成型工艺，而冲压成型工艺则是一种利用金属的可延展性，通过一定的压力作用将放置于冲压模具中的胚料压伸为所需要的形状的工艺，而此工艺的成型精度很大程度取决于模具的精度。与此同时，区别于其他大型的冲压制件，电池壳由于尺寸较小，其对模具精度的变化更为敏感，模具精度的微小变化都有可能导致成型后的电池壳出现致命的损伤，从而影响到其后续使用中的可靠性。

但是，冲压模具本身的工作环境具有震动程度较大、反复受强压力和强拔模力作用的特点，又由于冲压模具多通过螺栓结构固定在工位上且自身部件之间也多为螺栓或螺钉连接，因此在长时间工作下，极易出现固定机构松动、甚至失效的现象。这种情况下，就容易出现模具定位不精确、模具各部件之间配合不到位的问题，进而导致使得电池壳的加工精度受到影响；严重时，更会造成整个冲压工艺的失效，最终导致原材料的大量浪费。

针对上述问题，有人提出在冲压模具与安装底座之间设置多组竖直放置的弹簧，从而对冲压过程中产生的震动起到一定的缓冲吸收的作用。但是，上述结构中，由于弹簧本身在左右方向上不具有稳定的固定支撑作用，因此在实际的加工成型工程中，在压力的作用下极易发生左右晃动而导致模具失衡，进而使得电池壳的加工精度欠佳。作为改进，有人提出，在弹簧安装位置增设杆式活塞，利用活塞杆本身的刚性来控制模具的左右偏移。但是，这种方式下，任然存在两个问题，第一，活塞杆长时间受应力易失效，第二活塞杆本身刚性过大导致缓冲装置彻底失去左右偏移的能力。也就是说，改进方案中，虽然能够一定程度上解决单独使用弹簧时左右晃动的问题，但是却因刚性结构的引入而彻底丧失了左右方向上的缓冲能力，进而使得整个冲压模具的防震动保护机构失去了具有多维特点的全面保护特性。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种冲压模具保护板，以解决现有冲压模具弹簧液压杆防整栋结构只解决了竖直方向上的保护能力，而不能实现竖直和左右方向上多维保护的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种冲压模具保护板，包括底板、固定于底板四周边缘的边框、设置于底板和边框上方的移动板和设置于底板与移动板之间的支撑系统；所述支撑系统包括若干个呈均匀分布的支撑座；所述支撑座包括固定与移动板上且底部开有滚动槽的金属垫块、固定于底板上的且设有凹槽的底座、设置于凹槽底部的弹性垫板和设置于弹性垫板上的滚柱；所述滚柱的上部延伸至所述滚动槽内；所述滚柱与滚动槽的内壁和弹性垫板的上表面均滚动接触。

本技术方案的工作原理和过程如下：

当冲压机工作时，由于冲压机冲头上下运动以及与模具之间的反复接触和分离，会造成模具不同程度的震动进而使得模具存在相对与冲压机运动的趋势。这样的趋势可以分为两个大的维度，第一是竖直维度，即模具会随冲压机带来的震动而存在上下窜动的趋势；第二是水平维度，即模具会随着前述震动而存在左右晃动的趋势。上述两个维度是造成模具与冲压机之间固定连接以及模具本身的固定连接松动的主要原因，当不能有效预防时，极有可能使得模具的位移趋势发展为实际的位移，从而导致冲压机冲头与模具支架的配合关系出现偏差，最终导致冲压头与模具直接接触而造成模具和冲头的损坏。在工作过程中通过在冲压机与模具之间安装固定上本技术方案所述的保护板，在模具受震动而产生位移趋势，其位移趋势能够受到保护板的支撑系统所减缓或抵消，从而保护了模具相关固定结构在长时间工作下的可靠性和稳定性。

具体的，本技术方案用于解决上述问题的主要功能结构为支撑系统。

需要说明的是，本技术方案中的一种冲压模具保护板，其使用的方法为将所述保护板安装在模具与冲压机模具固定板之间。其中，移动板与模具的底部固定连接，底板与冲压机模具固定板固定连接。移动板与模具的固定连接可以采取但不限于，在移动板上开设不少于三个用于安螺母的通孔，然后在模具底面与前述通孔相对应的位置上开设螺纹孔，最后在通孔和螺纹孔位置出安装上螺母，从而完成移动板和模具之间的固定连接。底板与冲压机模具固定板的固定连接可以采用但不限于，直接将两者进行高强焊接固定、通过开螺纹孔后使用螺母或螺钉进行固定。工作前，将装有移动板的模具通过

完成前述的安装固定过程后，模具与保护板的移动板形成第一整体，冲压机与保护板的底板形成一个整体，而后者通过支撑系统对前者形成支撑。与此同时，由于支撑系统中的滚柱处于自由滚动的状态而非固定不动的状态，所以由于模具与冲压机之间具备了一定量的小范围移动能力。具体的，滚柱在垂直于其轴向中心线的方向能够利用其本身所具有的圆柱曲面实现滚动，同时由于与滚柱接触的弹性垫板具有一定的各向形变能力，因此滚柱在支撑系统中还被允许利用弹性垫板的形变能力在沿中心轴线方向上做一定的位移。综合上述中滚柱在水平面上的两个方向的位移能力，其能够帮助移动板实现水平方向位移的需要，从而对冲压过程中水平方向上产生的震动起到缓冲释放的作用，当然这里的缓冲作用是滚柱自由滚动和弹性垫板的形变能力共同作用的结果。不过需要强调的是，为了更进一步地实现滚柱在垂直中心轴线方向上的滚定的顺畅程度，本技术方案中所述若干个滚柱的中心轴线相互平行。然而，有些应用场景，为了减少移动板单一方向上移动的幅度，比如模具转运过程中减少模具重心偏移的幅度以保证转运过程的稳定性和安全性，可以适当地调整各滚柱的朝向，使滚柱中心轴线的方向并不平行，从而利用各滚柱之间相对运动的限制性来达到减少移动板单一方向的位移。需要强调的是，在进行水平方向上的震动缓冲时，由于与滚柱下部接触的为弹性垫板，滚柱的运动加上模具的重力作用，使得弹性垫板在滚柱的运动方向侧会出现一定量的堆积现象。而这一弹性垫板的堆积部分，一方面对滚柱的运动产生阻尼作用，从而吸收滚柱的前进能量，从而起到对模具水平方向位移能量的消弭作用；另一方面则由于堆积部分本身因为形变而内部弹性势能堆积，从而在震动消弭后能够逆作用与滚柱，从而通过滚柱带动整个模具回复原位，且由于弹性垫板的堆积程度较小，因此，这一过程较为迅速，从而使得模具能够快速回位并进入下次工作循环的准备状态。

保护板除了提供水平方向的位移缓冲能力外，还能依靠弹性垫板提供竖直方向的位移缓冲能力。具体的，当模具受震动作用而产生竖直方向上的位移趋势时，由于弹性垫板具有各向形变的能力，因此在模具上下震动时，能够利用弹性形变的吸能作用逐步消弭模具上下整栋的能量。此外，由于弹性垫板在受力产生弹性形变的过程中，形变是从滚柱与弹性垫板的接触面开始呈扇面向弹性垫板内部扩散，所以滚柱随着弹性垫板的形变而陷入后者中。正因如此，弹性垫板在起到对模具竖直方向上震动的缓冲作用的同时，还能够对滚柱起到水平方向上的阻尼支撑作用，以防止滚柱在水平方向上做过多的移动，从而避免了模具在水平方向上的过渡位移。

综上所述，本技术方案通过滚柱和弹性垫板的综合作用，共同起到了对可能造成模具固定件松动的各种类型震动起到优异的缓冲作用。其中，弹性垫板因其形变的特殊性，即具备各个方向上的缓冲能力，又具备各个方向上的支撑能力。因此，不但避免了现有技术中使用弹簧时，仅能够起到竖直方向的缓冲作用而不能很好的对水平方向实现支撑的问题，还解决了因活塞杆的引入而使得整个缓冲机构丧失水品方向上缓冲能力的弊端，从而真正实现了对模具震动的多维吸收缓冲。由于弹性垫板本身结构和受力模式的特点，其对震动的缓冲作用是从接触面相内扇状分布的，所以其对竖直方向震动的缓冲能力明显优于水平方向。针对这一现象，本技术方案中引入滚柱结构，使得在弹性垫板的基础上，通过滚柱的自由滚动能力，增强了保护板水平方向的位移能力，同时利用弹性垫板在水平方向上的阻力作用对滚柱的水平位移，即模具受到的水平维度上的震动冲击进行吸能缓冲。两相结合，使得本技术方案中的保护板在竖直和水平两个维度上对与模具模具受到的震动冲击均能够其到很好的缓冲消弭作用，从而真正实现了在长时间震动工况下对模具固定件的可靠性和稳定性的有力保障，进而延长了冲压模具的使用寿命，保证了电池壳冲压过程中的成型精度，大大提高了成型工艺的经济效益。

进一步地，所述弹性垫板的材质为高弹橡胶或热塑性聚酯弹性体。

进一步地，所述弹性垫板内均匀地嵌有若干个中轴线竖直向上的垫板弹簧。通过在弹性垫板中嵌入弹簧，能够很好地强化弹性垫板对竖直维度上的震动的缓冲吸收作用，进而大大提高弹性垫板的吸能效率，从而提高了其对模具震动的缓冲作用效果。此外，通过嵌入弹簧，能够利用弹簧在弹性垫板内所形成的局部的水平刚性结构，增强对滚柱水平滚动的支撑作用，从而增强了整个保护板在水平维度上的稳定性，进而保证了冲压加工过程中，模具的位置不会出现大的偏移。

进一步地，所述底座与底板之间还设置有旋转机构；所述旋转机构包括设置于底座中央且不与底板接触的旋转轴和套于旋转轴上的滚珠轴承；所述滚珠轴承的内环与旋转轴固定连接，外环与底板固定连接。由于滚柱是圆柱体，其能够自由滚动方向为垂直于其中心轴线的方向，故在对于模具受沿滚柱中心轴线方向上的震动影响时，只能依靠弹性垫板的形变能力去缓冲吸收，效率相对较慢。在底座与底板之间添加滚珠轴承组件后，当模具受到水平维度上的震动影响时，震动作用会通过相互作用力的形式通过移动板作用到支撑机构上，最终传导到滚珠轴承处。一旦前述作用力不垂直于滚柱中心轴线，那么在该作用力将会在沿滚柱中心轴线方向上产生一个分力，进而在支撑座上产生一个旋转力矩。该力矩使得支撑座能够利用滚珠轴承实现绕竖直中心轴旋转，并利用旋转将前述作用力的作用方向统一到滚柱中心轴线的水平垂直方向上来。这样，就使得保护板在水平维度的各个方向上具备等同缓冲能力，进而大大提高了保护板的缓冲吸能性能。

进一步地，移动板的底面还设置有固定环；所述固定环与边框之间连接有若干个绕固定环周向均匀分布的回位弹簧；所述固定环外壁到边框内壁的距离大于回位弹簧的自然长度，以使每一所述回位弹簧均处于拉伸状态。由于滚珠轴承的加入，使得移动板通过支撑系统得到了水平维度上各向相同的移动缓冲能力，但与此同时单依靠弹性垫板因形变而积蓄的弹性内势能并不能够完全宝成移动板的位置复原。因此，在原有技术方案的基础上引入由固定环和回位弹簧组成的回位机构，能够帮助移动板快速准确地会归原位，从而使得固定在移动板上的模具在经过保护板缓冲保护后能够准确、迅速地回到初始位置，进而保证冲压工艺的成型精度。

更进一步地，每一所述回位弹簧均水平设置。当回位弹簧处于水平状态时，一方面能够避免回位弹簧在非水平方向上产生分力，使得回位弹簧的回位能力最优化，另一方面能够不对支撑座的竖直方向产生压力，避免了对弹性垫板竖直维度的缓冲能力的占用，从而保证了弹性垫板竖直方向上缓冲能力的充分释放。

综上所述，本实用新型相较于现有技术的有益效果是：

(1)既能够在竖直和水平两个维度上对与模具模具受到的震动冲击均能够其到很好的缓冲消弭作用，又能够在上述两个维度上起到良好的支撑作用，从而真正实现了在长时间震动工况下对模具固定件的可靠性和稳定性的有力保障；

(2)通过对模具所受到的震动冲击进行充分吸收和消弭，大大延长了冲压模具的使用寿命，同时有力保证了电池壳冲压过程中的成型精度，显著提高了成型工艺的经济效益；

(3)能够在受到震动冲击后迅速回位，从而保证了后续工作循环的顺利进行，进而保证的整个成型工艺的生产效率；

(4)为单独模块化设计，能够适用于全类型的冲击模具的保护，且结构简单，易于维护，因此具备优异的推广价值。

附图说明

图1是一种冲压模具保护板的剖视结构示意图

图2是图1中部位A的局部放大示意图

图3是一种冲压模具保护板的俯视示意图

图4是一种冲压模具保护板的内部结构俯视示意图

图5是图4中部位B的局部放大示意图

图中标记为：1-移动板，2-垫块，3-滚柱，4-固定环，5-底板，6-底座，7-回位弹簧，8-边框，9-滚动槽，10-凹槽，11-滚珠轴承，12-旋转轴，13-垫板弹簧，14-弹性垫板。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合图1～5和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

如图1～5，一种冲压模具保护板，包括底板5、固定于底板5四周边缘的边框8、设置于底板5和边框8上方的移动板1和设置于底板5与移动板1之间的支撑系统；所述支撑系统包括若干个呈均匀分布的支撑座；所述支撑座包括固定与移动板1上且底部开有滚动槽9的金属垫块2、固定于底板5上的且设有凹槽10的底座6、设置于凹槽10底部的弹性垫板14和设置于弹性垫板14上的滚柱3；所述滚柱3的上部延伸至所述滚动槽9内；所述滚柱3与滚动槽9的内壁和弹性垫板14的上表面均滚动接触；所述弹性垫板14的材质为高弹橡胶。

其工作原理和过程如下：

模具与保护板的移动板1形成第一整体，冲压机与保护板的底板5形成一个整体，而后者通过支撑系统对前者形成支撑。与此同时，由于支撑系统中的滚柱3处于自由滚动的状态而非固定不动的状态，所以由于模具与冲压机之间具备了一定量的小范围移动能力。具体的，滚柱3在垂直于其轴向中心线的方向能够利用其本身所具有的圆柱曲面实现滚动，同时由于与滚柱3接触的弹性垫板14具有一定的各向形变能力，因此滚柱3在支撑系统中还被允许利用弹性垫板14的形变能力在沿中心轴线方向上做一定的位移。综合上述中滚柱3在水平面上的两个方向的位移能力，其能够帮助移动板1实现水平方向位移的需要，从而对冲压过程中水平方向上产生的震动起到缓冲释放的作用，当然这里的缓冲作用是滚柱3自由滚动和弹性垫板14的形变能力共同作用的结果。不过需要强调的是，为了更进一步地实现滚柱3在垂直中心轴线方向上的滚定的顺畅程度，本技术方案中所述若干个滚柱3的中心轴线相互平行。然而，有些应用场景，为了减少移动板1单一方向上移动的幅度，比如模具转运过程中减少模具重心偏移的幅度以保证转运过程的稳定性和安全性，可以适当地调整各滚柱3的朝向，使滚柱3中心轴线的方向并不平行，从而利用各滚柱3之间相对运动的限制性来达到减少移动板1单一方向的位移。需要强调的是，在进行水平方向上的震动缓冲时，由于与滚柱3下部接触的为弹性垫板14，滚柱3的运动加上模具的重力作用，使得弹性垫板14在滚柱3的运动方向侧会出现一定量的堆积现象。而这一弹性垫板14的堆积部分，一方面对滚柱3的运动产生阻尼作用，从而吸收滚柱3的前进能量，从而起到对模具水平方向位移能量的消弭作用；另一方面则由于堆积部分本身因为形变而内部弹性势能堆积，从而在震动消弭后能够逆作用与滚柱3，从而通过滚柱3带动整个模具回复原位，且由于弹性垫板14的堆积程度较小，因此，这一过程较为迅速，从而使得模具能够快速回位并进入下次工作循环的准备状态。

保护板除了提供水平方向的位移缓冲能力外，还能依靠弹性垫板14提供竖直方向的位移缓冲能力。具体的，当模具受震动作用而产生竖直方向上的位移趋势时，由于弹性垫板14具有各向形变的能力，因此在模具上下震动时，能够利用弹性形变的吸能作用逐步消弭模具上下整栋的能量。此外，由于弹性垫板14在受力产生弹性形变的过程中，形变是从滚柱3与弹性垫板14的接触面开始呈扇面向弹性垫板14内部扩散，所以滚柱3随着弹性垫板14的形变而陷入后者中。正因如此，弹性垫板14在起到对模具竖直方向上震动的缓冲作用的同时，还能够对滚柱3起到水平方向上的阻尼支撑作用，以防止滚柱3在水平方向上做过多的移动，从而避免了模具在水平方向上的过渡位移。

实施例2

基于实施例1，为了提高弹性垫板14长时间工作下的使用寿命，进行了如下改进：所述弹性垫板14的材质为热塑性聚酯弹性体。相较于高弹橡胶，热塑性聚酯弹性体在具备高弹性的同时，还具备更好的耐热性能。由于在实际工况下，反复的成型操作使得弹性垫板14会长时间处于反复压缩释放过程，一部分能量随弹性垫板14内部分子之间的摩擦而转变为弹性垫板14的内能，使得弹性垫板14的温度升高。因此，采用耐热性能更好的热塑性聚酯弹性体作为弹性垫板14的制作材料，能够使得弹性垫板14在自身温度升高额情况喜爱依旧保持良好的弹性，进而保证了整个保护板的缓冲能力在长时工作下的稳定性和可靠性。

实施例3

基于实施例1，如图1和2，为了提高弹性垫板14竖直维度上的缓冲能力和水平维度上的支撑稳固能力，进行了如下改进：所述弹性垫板14内均匀地嵌有若干个中轴线竖直向上的垫板弹簧13。通过在弹性垫板14中嵌入弹簧，能够很好地强化弹性垫板14对竖直维度上的震动的缓冲吸收作用，进而大大提高弹性垫板14的吸能效率，从而提高了其对模具震动的缓冲作用效果。此外，通过嵌入弹簧，能够利用弹簧在弹性垫板14内所形成的局部的水平刚性结构，增强对滚柱3水平滚动的支撑作用，从而增强了整个保护板在水平维度上的稳定性，进而保证了冲压加工过程中，模具的位置不会出现大的偏移。

实施例4

基于实施例1，如图1、2、4和5，为了提高保护板水平维度上缓冲能力的均一性，进行了如下改进：所述底座6与底板5之间还设置有旋转机构；所述旋转机构包括设置于底座6中央且不与底板5接触的旋转轴12和套于旋转轴12上的滚珠轴承11；所述滚珠轴承11的内环与旋转轴12固定连接，外环与底板5固定连接。由于滚柱3是圆柱体，其能够自由滚动方向为垂直于其中心轴线的方向，故在对于模具受沿滚柱3中心轴线方向上的震动影响时，只能依靠弹性垫板14的形变能力去缓冲吸收，效率相对较慢。在底座6与底板5之间添加滚珠轴承11组件后，当模具受到水平维度上的震动影响时，震动作用会通过相互作用力的形式通过移动板1作用到支撑机构上，最终传导到滚珠轴承11处。一旦前述作用力不垂直于滚柱3中心轴线，那么在该作用力将会在沿滚柱3中心轴线方向上产生一个分力，进而在支撑座上产生一个旋转力矩。该力矩使得支撑座能够利用滚珠轴承11实现绕竖直中心轴旋转，并利用旋转将前述作用力的作用方向统一到滚柱3中心轴线的水平垂直方向上来。这样，就使得保护板在水平维度的各个方向上具备等同缓冲能力，进而大大提高了保护板的缓冲吸能性能。

实施例5

基于实施例4，如图1、3和4，为了保障保护板在装配滚珠轴承11后的良好回位能力，进行了如下改进：移动板1的底面还设置有固定环4；所述固定环4与边框8之间连接有若干个绕固定环4周向均匀分布的回位弹簧7；所述固定环4外壁到边框8内壁的距离大于回位弹簧7的自然长度，以使每一所述回位弹簧7均处于拉伸状态。由于滚珠轴承11的加入，使得移动板1通过支撑系统得到了水平维度上各向相同的移动缓冲能力，但与此同时单依靠弹性垫板14因形变而积蓄的弹性内势能并不能够完全宝成移动板1的位置复原。因此，在原有技术方案的基础上引入由固定环4和回位弹簧7组成的回位机构，能够帮助移动板1快速准确地会归原位，从而使得固定在移动板1上的模具在经过保护板缓冲保护后能够准确、迅速地回到初始位置，进而保证冲压工艺的成型精度。

实施例6

基于实施例5，如图1，为了提高回位弹簧7的工作效率，同时避免回位弹簧7对弹性垫板14竖直方向缓冲能力的占用，进行了如下改进：每一所述回位弹簧7均水平设置。当回位弹簧7处于水平状态时，一方面能够避免回位弹簧7在非水平方向上产生分力，使得回位弹簧7的回位能力最优化，另一方面能够不对支撑座的竖直方向产生压力，避免了对弹性垫板14竖直维度的缓冲能力的占用，从而保证了弹性垫板14竖直方向上缓冲能力的充分释放。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。