适用于板状金属工件的冲压设备及其冲压控制方法与流程

本发明涉及一种冲压设备及其冲压方法，具体涉及一种适用于板状金属工件的冲压设备及其冲压控制方法，属于金属冲压技术领域。

背景技术：

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。

冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品工件的生产技术。

现有的冲压加工设备，尤其是针对板状金属工件往往采用速度较高的冲头进行冲压加工，这样对冲床的操作者要求很高，虽然在相关技术中提供相应的防护措施或设备，但是由于冲床本身的加工机制，在冲头速度较高时仍存在安全风险。

另外，对板状金属进行冲压时，往往并不需要较高的冲压速度，而需要冲压合模时压力，而且这种压力所需要与冲头进程相配合，而现有的冲压设备冲压动作较为简单无法实现较为复杂的冲压加工。

技术实现要素：

一种适用于板状金属工件的冲压设备，包括：主液压装置、冲头、顶板、缓冲装置、安装板、支撑柱、检测装置、下模座、缸座、下模板、若干调高活塞柱、推出活塞杆和底板；主液压装置包括主液压缸和主液压杆，主液压缸固定设置在顶板上方；主液压杆与主液压缸构成滑动连接，主液压杆的底端穿过顶板后连接至安装板；冲头安装至安装板的下方；缓冲装置包括：缓冲导杆、缓冲螺旋弹簧和缓冲缸筒；顶板设有供缓冲导杆通过的通过孔；缓冲导杆贯穿通过孔并与顶板构成沿竖直方向的滑动连接；缓冲导杆设有缓冲杆腔，缓冲杆腔的顶部封闭，缓冲杆腔的底部设有腔口；缓冲缸筒设有缓冲筒腔，缓冲缸筒的底部封闭，缓冲筒腔的顶部设有腔口；缓冲导杆的底部设置于缓冲缸筒的缓冲筒腔的内部且与缓冲缸筒构成沿竖直方向的滑动连接；缓冲缸筒的底部固定连接至安装板；缓冲螺旋弹簧设置于顶板的顶部，缓冲导杆穿过缓冲螺旋弹簧，缓冲导杆顶部设有导杆限位结构，缓冲螺旋弹簧的两端分别抵住顶板和导杆限位结构；检测装置包括：电机、联动板、导向套、传动丝杆、传动螺母、伸缩臂和摄像机，电机固定连接至联动板顶部；联动板固定连接至安装板以使联动板与安装板同步升降；导向套设有导向腔，传动丝杆至少部分设置在导向腔中且能相对导向套转动，传动丝杆的顶部与电机的电机轴承构成止转连接以使电机驱动传动丝杆转动；传动螺母设置在导向套的导向腔中且套装配合至传动丝杆，传动螺母与导向套构成止转连接；伸缩臂的顶部插入至导向套的导向腔中且伸缩臂与导向套构成沿竖直方向的滑动连接，伸缩臂的底部设置在导向腔的外部，伸缩臂的顶部固定连接至传动螺母以使伸缩臂随传动螺母同步移动；摄像机安装在伸缩臂的底部；下模座设有模腔，下模板设置在模腔中并能在模腔中上下移动；缸座形成有调高缸腔、推出缸腔；调高活塞柱的底部滑动的设置在调高缸腔中，调高活塞柱的顶部连接至模座底部；推出活塞杆底部滑动的设置在推出缸腔中，推出活塞杆的顶部穿过下模座并连接至下模板的底部；下模座与缸座构成沿竖直方向的滑动连接，下模座设有模座限位结构，缸座设有与模座限位结构配合的缸座限位结构以限制下模座与缸座的相对滑动；缸座固定连接在底板上方。

进一步地，缸座设有调高缸管，调高缸管与调高缸腔连通以连接外部压力源。

进一步地，缸座设有推出缸管，推出缸管与推出缸腔连通以连接外部压力源。

进一步地，调高活塞柱的运动方向平行于推出活塞杆的运行方向。

进一步地，推出活塞杆部分设置于两个调高活塞柱之间。

进一步地，适用于板状金属工件的冲压设备还包括：支撑螺旋弹簧，支撑螺旋弹簧设置在缸座和下模座之间。

进一步地，调高活塞柱穿过支撑螺旋弹簧。

进一步地，调高缸腔连接至一个液压压力源。

进一步地，推出缸腔连接至一个气压压力源。

进一步地，摄像机为一个红外摄像机。

作为本申请另一方面，提供一种基于以上所介绍的适用于板状金属工件的冲压设备的冲压控制方法。该冲压控制方法包括如下步骤：摄像机采集冲头下方图像；判断摄像机所采集的图像中是否存在异物；检测冲头、下模座和下模板的位置；判断冲头、下模座和下模板是否处于预设位置；当图像中没有异物且冲头、下模座和下模板处于预设位置时，执行冲压动作。

本申请的有益之处在于：提供一种在冲压行程可调且能对冲压区域进行监控的适用于板状金属工件的冲压设备及其冲压控制方法。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的适用于板状金属工件的冲压设备的结构示意图；

图2是图1所示实施例中局部剖视结构示意图；

图3是图1所示实施例中检测装置的结构示意图；

图4是图1所示实施例中检测装置中局部的结构示意图；

图5是根据本申请一种实施例的冲压控制方法的步骤示意框图。

图中附图标记的含义：

适用于板状金属工件的冲压设备100，主液压装置101，主液压缸1011，主液压杆1012，冲头102，顶板103，缓冲装置104，缓冲导杆1041，缓冲螺旋弹簧1042，缓冲缸筒1043，安装板105，支撑柱106，检测装置107，电机1071，联动板1072，导向套1073，传动丝杆1074，传动螺母1075，伸缩臂1076，摄像机1077，下模座108，模腔1081，缸座109，调高缸腔1091，推出缸腔1092，调高缸管1093，推出缸管1094，下模板110，调高活塞柱111，推出活塞杆112，底板113，支撑螺旋弹簧114。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至图4所示，适用于板状金属工件的冲压设备100包括：主液压装置101、冲头102、顶板103、缓冲装置104、安装板105、支撑柱106、检测装置107、下模座108、缸座109、下模板110、若干调高活塞柱111、推出活塞杆112和底板113。

其中，顶板103、底板113和支撑柱106构成设备框架以支撑设备的其余部分。具体而言，支撑柱106设置在顶板103和底板113之间以使它们之间具有一定的空间。

主液压装置101包括：主液压缸1011和主液压杆1012。主液压装置101主要用于实现冲压加工主要冲压动作，提供冲压的所需的压力。

主液压缸1011固定设置在顶板103上方，主液压杆1012与主液压缸1011构成滑动连接，主液压杆1012的底端穿过顶板103后连接至安装板105；冲头102安装至安装板105的下方。安装板105作用主要在于安装冲头102，使冲头102能被主液压杆1012所驱动。在进行工作时，通过控制主液压缸1011连接的液压源从而控制冲头102运动。

作为优选方案，为了获得足够冲压动力，主液压缸1011连接至一个油压装置。

如图2所示，缓冲装置104包括：缓冲导杆1041、缓冲螺旋弹簧1042和缓冲缸筒1043。作为具体方案，顶板103设有供缓冲导杆1041通过的通过孔；缓冲导杆1041贯穿通过孔并与顶板103构成沿竖直方向的滑动连接；缓冲导杆1041设有缓冲杆腔，缓冲杆腔的顶部封闭，缓冲杆腔的底部设有腔口；缓冲缸筒1043设有缓冲筒腔，缓冲缸筒1043的底部封闭，缓冲筒腔的顶部设有腔口；缓冲导杆1041的底部设置于缓冲缸筒1043的缓冲筒腔的内部且与缓冲缸筒1043构成沿竖直方向的滑动连接；缓冲缸筒1043的底部固定连接至安装板105；缓冲螺旋弹簧1042设置于顶板103的顶部，缓冲导杆1041穿过缓冲螺旋弹簧1042，缓冲导杆1041顶部设有导杆限位结构，缓冲螺旋弹簧1042两端分别抵住顶板103和导杆限位结构。

缓冲装置104的作用在于在冲头102下压和上升时，作用于安装板105，从而缓冲冲头102在运动反向时受到的冲击。本申请冲压设备主要需要的是在冲头102进入模腔1081后接触板状工件时压力，区别于由电机1071带动冲头102需要相当的速度才能完成冲压，本申请的冲压设备则无需较快的冲压速度而获得相应的压力。主液压缸1011冲压要较大压力，所以在液压驱动方向变化时，需要进行缓冲处理，以免较大的作用力影响设备寿命。

缓冲杆腔和缓冲筒腔连通之后在其中填充缓冲液，从而进一步通过液体流动压力进行缓冲。

如图3所示，检测装置107包括：电机1071、联动板1072、导向套1073、传动丝杆1074、传动螺母1075、伸缩臂1076和摄像机1077。其中，电机1071固定连接至联动板1072顶部；联动板1072固定连接至安装板105以使联动板1072与安装板105同步升降；导向套1073设有导向腔，传动丝杆1074至少部分设置在导向腔中且能相对导向套1073转动，传动丝杆1074的顶部与电机1071的电机1071轴承构成止转连接以使电机1071驱动传动丝杆1074转动；传动螺母1075设置在导向套1073的导向腔中且套装配合至传动丝杆1074，传动螺母1075与导向套1073构成止转连接；伸缩臂1076的顶部插入至导向套1073的导向腔中且伸缩臂1076与导向套1073构成沿竖直方向的滑动连接，伸缩臂1076的底部设置在导向腔的外部，伸缩臂1076的顶部固定连接至传动螺母1075以使伸缩臂1076随传动螺母1075同步移动；摄像机1077安装在伸缩臂1076的底部。

采用这样的方案，可以通过伸缩臂1076的移动调整摄像机1077的位置，这样能够根据具体冲压工艺以及冲头102冲程和下模座108位置的变化，调整摄像机1077的位置。同时在调整摄像机1077位置之后，摄像机1077跟随联动板1072同步升降以对冲头102下方区域进行检测，并将检测到图片发送到一个控制设备进行判断，如果图像中没有异常物体，比如操作者的手臂，则认为冲压区域安全从而控制冲头102开始冲压，并且在冲压过程中始终监测冲头102下方区域，保证冲压安全。

如图4所示，作为可选方案，传动螺母1075可以开槽，导向套1073设有凸块，它们相互配合可以导向传动螺母1075的滑动。

如图2所示，下模座108设有模腔1081，下模板110设置在模腔1081中并能在模腔1081中上下移动；缸座109形成有调高缸腔1091、推出缸腔1092；调高活塞柱111的底部滑动的设置在调高缸腔1091中，调高活塞柱111的顶部连接至模座底部；推出活塞杆112底部滑动的设置在推出缸腔1092中，推出活塞杆112的顶部穿过下模座108并连接至下模板110的底部；下模座108与缸座109构成沿竖直方向的滑动连接，下模座108设有模座限位结构，缸座109设有与模座限位结构配合的缸座109限位结构以限制下模座108与缸座109的相对滑动；缸座109固定连接在底板113上方。

调高活塞柱111能够调整模腔1081的位置，下模板110也可以同步进行调整，这样就能使设备适用于不同的冲压冲程的不同工艺。在冲压完成后，下模板110会被推出活塞杆112推出从而将工件顶出，从而方便操作者取出和更换工件。

作为扩展方案，下模板110下方设有压力传感器，其能检测下模板110收到压力。另外，为了保证下模座108的位置固定，适用于板状金属工件的冲压设备100还包括：支撑螺旋弹簧114，支撑螺旋弹簧114设置在缸座109和下模座108之间以实现对下模座108的支撑。在冲压时，调高缸腔1091中液压保持不变从而确定下模座108的位置。作为具体方案，冲头102处设有第一位置传感器、下模座108设有第二位置传感器、下模板110设有第三位置传感器。控制设备根据第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器的相对距离，判断冲压冲程是否满足，从而控制冲头102的位置以及下模座108和下模板110的位置从而保证加工精度。

作为具体方案，缸座109设有调高缸管1093，调高缸管1093与调高缸腔1091连通以连接外部压力源。缸座109设有推出缸管1094，推出缸管1094与推出缸腔1092连通以连接外部压力源。调高活塞柱111的运动方向平行于推出活塞杆112的运行方向。推出活塞杆112至少设置于两个调高活塞柱111之间。调高缸腔1091连接至一个液压压力源。推出缸腔1092连接至一个气压压力源。

采用缸座109构造缸腔的方式比单独采用分别液压活塞杆装置而言，其能承受的压力更大，并且更节约空间。

如图5所示，基于以上的方案，作为一种优选方案，本申请提供一种冲压控制方法，具体包括如下步骤：摄像机1077采集冲头102下方图像；判断摄像机1077所采集的图像中是否存在异物；检测冲头102、下模座108和下模板110的位置；判断冲头102、下模座108和下模板110是否处于预设位置；当图像中没有异物且冲头102、下模座108和下模板110处于预设位置时，执行冲压动作。

具体而言，摄像机1077检测冲头102下方区域：判断是否存在具有安全隐患的物体，如果有则进行报警并保持冲头102使其不能向下冲压，如果否，则获取第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器的位置；判断第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器是否满足预设条件，如果满足则进行冲压动作，如果不满足，则驱动气源调整冲头102、下模座108、下模板110的位置。

在冲压完毕之后，检测第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器的位置，并判断是否满足预设条件，如果满足，提示用户完成冲压，如果不满足则提供用户可能存在冲压问题。这样用户可以将提示的工件进行拿到专用模具进行修整。

作为具体方案，摄像机1077为一个红外摄像机1077。这样可以降低图像判断难度和耗费时间提高效率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。