一种冲压成型模具及成型工艺

技术领域

本发明涉及冲压技术领域，尤其涉及一种冲压成型模具及成型工艺。

背景技术

冲压件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的成形加工方法。冲压件加工完成后，为了进一步提高工件的性能，往往需要对工件进行电镀处理。如图1和图2所示的工件100，工件100的一侧具有向外凸出的凸点101，另一侧具有对应凸点101的内凹槽102，批量的工件100在电镀过程中，工件100往往会因凸点101与相邻工件100的内凹槽102发生卡嵌，从而重叠，且不易分离，进而容易导致工件100在电镀过程中发生不完全电镀的情况，电镀效果不好。

因此，需要在工件冲压成型的工程中，对工件的凸点和内凹槽冲压成型，使每个工件的凸点与内凹槽形成尺寸偏差，确保凸点不能嵌入内凹槽中。

发明内容

为了解决工件的凸点与相邻工件的凹槽容易嵌合的问题，本申请提供一种冲压成型模具及成型工艺。

本申请提供一种冲压成型模具，用于工件的冲压成型，所述冲压成型模具包括用于冲压料带以使所述工件成型的成型组件；

所述冲压成型模具包括上模板和下模板，所述上模板和所述下模板之间输送有料带，所述上模板和下模板之间设有多个第一导向柱，所述上模板通过所述第一导向柱朝向所述下模板压合；所述成型组件包括向上打凸工位；

所述向上打凸工位包括顶板和底板，所述顶板与所述上模板固定，并与所述上模板同步移动，所述底板位于所述顶部下方，并安装在所述下模板上；

所述顶板的下端设有凹槽，所述底板上安装有配合凹槽的顶杆，所述凹槽的中心轴线与所述顶杆的中心轴线重合，且所述顶杆的横截面积小于所述凹槽的横截面积。

通过采用上述技术方案，使得工件通过冲压成型模具在冲压成型过程中，利用向上打凸工位对工件进行向上打凸。其中，顶杆从工件下方向上顶出，并顶入顶部的凹槽内，使得的工件的部分区域通过顶杆发生形变，而形成向上凸起的凸点和凸点内对应的内凹槽，并且横截面积小于凹槽的横截面积，使得凸点在顶板的凹槽内充分扩展形变，确保凸点的横截面积大于内凹槽的横截面积，成型后工件的凸点也不易嵌入另一工件的内凹槽中。

进一步的，所述顶板与所述底板之间设有第二导向柱。

由于上模板与下模板压合过程中，通过第一导向柱进行导向压合，而上模板和下模板往往尺寸较大，在合模过程中，无法保证向上打凸工位的冲压精度。通过采用上述技术方案，在顶部和底板的压合过程中，利用第二导向柱进一步导向，以提高向上打凸工位的导向精度。

进一步的，所述顶板内设有上嵌块，所述底板内设有下嵌块，所述凹槽设置在所述上嵌块上，所述顶杆与所述下嵌块连接，其顶部朝向所述凹槽；

所述上嵌块的底端面超出所述顶板的底端面，所述下嵌块滑动安装所述顶杆上。

通过采用上述技术方案，通过上嵌块和下嵌块的设置，能够方便顶板与底板压合时，上嵌块能够压在下嵌块上，使得顶杆向上顶出，并将料带上的部分区域压入凹槽中，以形成工件的凸点和内凹槽。

进一步的，所述顶杆的下部固定在所述底板上，所述下嵌块滑动连接在所述顶杆的上部，所述下嵌块的侧边与所述底板之间设有可压缩的弹性件；

所述下嵌块中部设有用于连接顶杆的通孔，所述顶杆的上部沿所述通孔朝向所述下嵌块顶端面延伸。

通过采用上述技术方案，下嵌块能够沿着顶杆进行滑动，保证了向上打凸的精度，利用弹性件的设置，使得下嵌块能够通过上嵌块的压合进行下压，以及复位回弹，既实现了工件的打凸，也避免顶杆凸出底板表面，而影响料带的输送。

进一步的，所述成型组件还包括检测工位，所述检测工位沿所述料带的输送方向位于所述向上打凸工位的下游；

所述检测工位包括检测相机和安装检测相机的安装板，所述安装板活动安装在所述顶板上，所述顶板上还安装有用于调整所述安装板在竖直方向上移动的调节机构。

通过采用上述技术方案，通过检测相机对凸点进行拍照采集图像，以检测经过向上打凸形成的凸点横截面面积，同时还可利用调节机构对安装在安装板的检测相机进行位置调整，以检测凸点。

进一步的，所述顶板设有用于安装所述安装板的贯通式安装槽，所述检测相机固定安装在所述安装板底部；

所述调节机构包括蜗轮、蜗杆和套装蜗轮的连接轴，所述连接轴连接在所述安装板和所述上模板之间，且所述连接轴的下端与所述安装板螺纹连接，所述蜗杆与所述蜗轮传动连接，所述蜗杆的一端沿水平方向延伸至所述安装板外侧。

通过采用上述技术方案，利用蜗轮和蜗杆的传动连接，来调整安装板的高度位置，从而实现调节检测相机的高度位置，方便检测相机聚焦调整，确保检测精度。

进一步的，所述安装板外侧设有用于驱动所述蜗杆转动的齿轮传动组，所述齿轮传动组包括相互啮合的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮与所述蜗杆连接，所述小齿轮上连接有驱动其转动的手柄。

通过采用上述技术方案，利用齿轮传动组驱动蜗杆的转动，方便人工进行手工调节，齿轮传动组与蜗杆及蜗轮之间的多级传动，能够确保检测相机在调整过程中的精度要求。

进一步的，所述安装板的四角设有弧形导柱，所述安装槽的四角设有配合所述弧形导柱的导向槽，所述弧形导柱与所述安装板为一体式。

通过采用上述技术方案，在安装板移动的过程中，安装板四角的弧形导柱始终沿着导向槽移动，确保检测相机移动的精度，从而保证检测相机采集凸点俯视投影面的图像精度。

进一步的，所述冲压成型模具还包括控制单元、报警单元和急停单元，所述检测相机外接图像处理设备，所述图像处理设备与所述控制单元电连接，所述控制单元与所述报警单元和急停单元分别电连接。

通过采用上述技术方案，利用检测相机将采集的图像数据传输到图像处理设备，根据图像处理设备中预设的参数进行比对，来判断检测相机采集的凸点图像参数是否符合要求，并做出判断，给出判断信号至控制单元，并由控制单元控制报警单元和急停单元是否动作，实现工件在冲压成型过程中的在线检测，并给出信号信息，方便操作人员处理，避免批量不合格产品的产生。

本申请还提供一种成型工艺，用于工件的冲压成型，所述成型工艺使用上述的冲压成型模具，所述料带位于所述下模板上，并进入所述成型组件，所述成型组件包括沿料带输送方向依次设置的打扁工位、冲孔工位、粗切工位、向上打凸工位、检测工位、一次精切工位、向下打凸工位、二次精切工位、整形工位、终切工位和落料工位；

所述成型工艺包括以下步骤：

（1）向下打扁，通过所述打扁工位在料带的中部压扁出两个凹陷区域，形成工件前端部的边缘角，以在料带上依次确定多个用于形成工件的冲压成型区域；

（2）冲孔，通过所述冲孔工位，在料带上相邻两个冲压成型区域之间进行冲孔，用于料带的中心定位，以使料带依次经过成型组件的多个工位；

（3）粗切，通过所述粗切工位对料带的临近边缘区域进行粗切，切除冲压成型区域后端的部分废料和相邻两个冲压成型区域之间的部分废料；

（4）向上打凸，通过所述向上打凸工位对冲压成型区域进行打凸，使得冲压成型区域的中部生成向上凸起的凸点；

（5）检测，通过所述检测工位对经过步骤（4）的冲压成型区域中所述凸点进行尺寸检测；

（6）一次精切，通过所述一次精切工位将相邻两个冲压成型区域之间侧边的部分废料切除；

（7）向下打凸，通过所述向下打凸工位对冲压成型区域进行打凸，使得冲压成型区域的中部生成向下凸起的凸点；

（8）二次精切，通过所述二次精切工位，通过所述二次精切工位将冲压成型区域的后端与料带切除分离，并将相邻两个冲压成型区域之间侧边的废料切除；

（9）整形，通过所述整形工位将经过二次精切的冲压成型区域压边整形；

（10）终切，通过所述终切工位将经过步骤（9）的冲压成型区域前端与料带之间的大部分废料切除；

（11）落料，将经过步骤（10）的冲压成型区域通过所述落料工位从料带上切除分离，工件成型，并切除废料。

通过采用上述技术方案，能够对工件进行冲压成型处理，并在冲压成型处理过程中，通过向上打凸工位对料带进行向上打凸工序，以形成向上的凸点，并利用检测工位对凸点进行在线检测，确保凸点的横截面尺寸符合要求。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过在冲压成型模具中向上打凸工位的顶杆与凹槽所设置的尺寸差，能够将工件冲压过程中形成的凸点和内凹槽形成尺寸差，使得冲压成型后工件的凸点横截面积大于内凹槽的横截面积，避免两个工件之间发生嵌合，从而方便工件在电镀过程中，每个工件的外表面都能够充分进行电镀，保证产品质量。

同时，通过检测工位的检测相机对凸点的在线检测，相比于现有技术中常规的后期检测方式，更具有时效性，也避免批量性不合格产品的产生。而检测工位上的调节机构，能够通过多级传动对检测相机进行微调，保证了检测相机的移动精度，确保检测精度。

附图说明

图1为本发明提供的工件的俯视结构示意图；

图2为本发明提供的工件的侧视结构示意图；

图3为本发明提供的冲压成型模具结构示意图；

图4为本发明提供的向上打凸工位结构示意图；

图5为图4中的A部分放大图；

图6为本发明提供的检测工位结构示意图；

图7为本发明提供的检测工位另一视角结构示意图；

图8为本发明提供的调节机构安装结构示意图；

图9为本发明提供的料带经成型组件的成型变化过程图；

图10为本发明提供的成型组件与控制单元的逻辑关系图。

图中标号：100、工件；101、凸点；102、内凹槽；103、凹点；

1、料带；11、上模板；12、下模板；13、第一导向柱；2、成型组件；201、打扁工位；202、冲孔工位；203、粗切工位；204、向上打凸工位；205、检测工位；206、一次精切工位；207、向下打凸工位；208、二次精切工位；209、整形工位；210、终切工位；211、落料工位；31、顶板；32、底板；33、凹槽；34、顶杆；35、第二导向柱；36、上嵌块；37、下嵌块；38、弹性件；39、容腔；41、检测相机；42、安装板；43、安装槽；44、弧形导柱；45、导向槽；5、调节机构；51、蜗轮；52、蜗杆；53、连接轴；54、齿轮传动组；541、大齿轮；542、小齿轮；55、手柄；6、控制单元；7、报警单元；8、急停单元；9、图像处理设备。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请结合参阅图3、图4和图5所示，一种冲压成型模具，用于工件的冲压成型，冲压成型模具包括用于冲压料带1以使工件100成型的成型组件2；

冲压成型模具包括上模板11和下模板12，上模板11和下模板12之间输送有料带1，上模板11和下模板12之间设有多个第一导向柱13，上模板11通过第一导向柱13朝向下模板12压合；成型组件2包括向上打凸工位204；

向上打凸工位204包括顶板31和底板32，顶板31与上模板11固定，并与上模板11同步移动，底板32位于顶部下方，并安装在下模板12上；

顶板31的下端设有凹槽33，底板32内设有顶杆34，顶杆34的顶部与凹槽33配合，凹槽33的中心轴线与顶杆34的中心轴线重合，且顶杆34的横截面积小于凹槽33的横截面积，在本实施例中，顶杆34的顶部为直径0.7mm的圆柱，凹槽33为直径0.8mm的圆槽。

工件100通过冲压成型模具在冲压成型过程中，利用向上打凸工位204对工件100进行向上打凸。其中，顶杆34从工件100下方向上顶出，并顶入顶部的凹槽33内，使得的工件100的部分区域通过顶杆34发生形变，而形成向上凸起的凸点101和凸点101内对应的内凹槽102，并且横截面积小于凹槽33的横截面积，凹槽33的深度为0.3mm，使得凸点101在顶板31的凹槽33内充分扩展形变，确保凸点101的横截面积大于内凹槽102的横截面积，成型后工件100的凸点101也不易嵌入另一工件100的内凹槽102中。

此外，由于上模板11与下模板12压合过程中，通过第一导向柱13进行导向压合，而上模板11和下模板12往往尺寸较大，在合模过程中，无法保证向上打凸工位204的冲压精度，为此，在顶板31与底板32之间设有第二导向柱35。在顶部和底板32的压合过程中，利用第二导向柱35进一步导向，以提高向上打凸工位204的导向精度。

在本实施例中，顶板31内设有上嵌块36，底板32内设有下嵌块37，凹槽33设置在上嵌块36上，顶杆34与下嵌块37连接，其顶部朝向凹槽33；

上嵌块36的底端面超出顶板31的底端面，下嵌块37滑动安装顶杆34上。

具体的，顶杆34的下部固定在底板32上，下嵌块37滑动连接在顶杆34的上部，下嵌块37的侧边与底板32之间设有可压缩的弹性件38；

下嵌块37中部设有用于连接顶杆34的通孔，顶杆34的上部沿通孔朝向下嵌块37顶端面延伸。

其中，弹性件38为弹簧，在下嵌块37侧边的中部与其对应的底板32处均设有一个L型卡槽，两个卡槽相互配合并合围形成一个用于安装弹性件38的容腔39，上嵌块36在压合下嵌块37时，下嵌块37能够沿着顶杆34滑动，并压缩弹性件38，使得顶杆34超出下嵌块37的上端面，上嵌块36的持续下压能够使得顶杆34顶出料带1上的部分区域压入上嵌块36的凹槽33中。

通过上嵌块36和下嵌块37的设置，能够方便顶板31与底板32压合时，上嵌块36能够压在下嵌块37上，使得顶杆34向上顶出，并将料带1上的部分区域压入凹槽33中，以形成工件100的凸点101和内凹槽102，下嵌块37能够沿着顶杆34进行滑动，保证了向上打凸的精度，利用弹性件38的设置，使得下嵌块37能够通过上嵌块36的压合进行下压，以及复位回弹，既实现了工件100的打凸，也避免顶杆34凸出底板32表面，而影响料带1的输送。此外，上嵌块36超出顶板31的底端面的部分，其超出深度与凹槽33深度相近，深度尺寸都较小，对料带1的压合影响可忽略。

在另一实施例中，顶杆34底端固定安装在下模板12上，其上端插装在底板32上，底板32与下模板12之间设有现有技术中常规使用的弹性导柱，凹槽33对应顶杆34设置在顶板31上，在上模板11和下模板12合模时，顶板31压合在底板32上，底板32通过弹性导柱向下模板12压缩，同时，顶杆34延伸出底板32，并能够延伸至凹槽33内，实现对料带1的向上打凸。

如图6和图7所示，在本实施例中，为了确定料带1经过向上打凸工位204后的凸点101横截面积是否大于内凹槽102的横截面积，通过成型组件2还具有的检测工位205进行检测，检测工位205沿料带1的输送方向位于向上打凸工位204的下游；

检测工位205包括检测相机41和安装检测相机41的安装板42，安装板42活动安装在顶板31上，顶板31上还安装有用于调整安装板42在竖直方向上移动的调节机构5。

经过向上打凸工位204形成的凸点101在料带1上正向朝上，检测相机41的检测方向正向朝下，并正对应在凸点101上方，从而通过检测相机41对凸点101进行拍照采集图像，以检测经过向上打凸形成的凸点101横截面面积，同时还可利用调节机构5对安装在安装板42的检测相机41进行位置调整，方便检测相机41进行聚焦调节，以便检测凸点101。

如图7和图8所示，顶板31设有用于安装安装板42的贯通式安装槽43，检测相机41固定安装在安装板42底部；检测相机41能够正对应凸点101，以便检测相机41能够在凸点101的投影方向拍照，进行凸点101的图像采集。

调节机构5包括蜗轮51、蜗杆52和套装蜗轮51的连接轴53，连接轴53连接在安装板42和上模板11之间，且连接轴53的下端与安装板42螺纹连接，蜗杆52与蜗轮51传动连接，蜗杆52的一端沿水平方向延伸至安装板42外侧。

此外，安装板42外侧设有用于驱动蜗杆52转动的齿轮传动组54，齿轮传动组54包括相互啮合的大齿轮541和小齿轮542，大齿轮541与蜗杆52连接，小齿轮542上连接有驱动其转动的手柄55。

利用蜗轮51和蜗杆52的传动连接，来调整安装板42的高度位置，从而实现调节检测相机41的高度位置，方便检测相机41聚焦调整，确保检测精度，而且蜗轮51蜗杆52的自锁功能，保证了检测相机41经过调节后不会发生移动，确保检测精度。利用齿轮传动组54驱动蜗杆52的转动，方便人工进行手工调节，从底板32的侧边进行转动小齿轮542，传动大齿轮541转动，以驱动蜗杆52传动，来实现蜗轮51的转动，并同步带动连接轴53转动，通过连接轴53与安装板42的螺纹连接，使得安装板42在安装槽43内进行高度调整，实现了检测的高度调整，方便检测相机41对凸点101的聚焦微调，其中，大齿轮541与小齿轮542的齿数比为5:3，通过齿轮传动组54与蜗杆52及蜗轮51之间的多级传动，能够确保检测相机41在调整过程中的精度要求。

为了进一步提高检测相机41的移动精度，在移动过程中，不易发生角度偏移，在本实施例中，安装板42的四角设有弧形导柱44，安装槽43的四角设有配合弧形导柱44的导向槽45，弧形导柱44与安装板42为一体式。

在安装板42移动的过程中，安装板42四角的弧形导柱44始终沿着导向槽45移动，确保检测相机41移动的精度，从而保证检测相机41采集凸点101俯视投影面的图像精度。

在本实施例中，冲压成型模具还包括控制单元6、报警单元7和急停单元8，检测相机41外接图像处理设备9，图像处理设备9与控制单元6电连接，控制单元6与报警单元7和急停单元8分别电连接。

利用检测相机41将采集的图像数据传输到图像处理设备9，根据图像处理设备9中预设的参数进行比对，来判断检测相机41采集的凸点101图像参数是否符合要求，并做出判断，从而给出判断信号至控制单元6，并由控制单元6控制报警单元7和急停单元8是否动作，实现工件100在冲压成型过程中的在线检测，并给出信号信息，一旦检测相机41检测到的凸点101的尺寸要求不合格，控制单元6发出工作信号给急停单元8和报警单元7，冲压成型模具急停，报警单元7发出报警信息，方便操作人员处理，避免批量不合格产品的产生。

再如图9和图10所示，本申请还提供一种成型工艺，用于工件100的冲压成型，成型工艺使用上述的冲压成型模具，料带1位于下模板12上，并进入成型组件2，成型组件2包括沿料带1输送方向依次设置的打扁工位201、冲孔工位202、粗切工位203、向上打凸工位204、检测工位205、一次精切工位206、向下打凸工位207、二次精切工位208、整形工位209、终切工位210和落料工位211；

成型工艺包括以下步骤：

（1）向下打扁，通过打扁工位201在料带1的中部且偏向一侧处，压扁出两个凹陷区域，形成工件100前端部的边缘角，料带1在级进式送料过程中，能够依次通过打扁工位201确定出用于形成工件100的冲压成型区域，同时在料带1对应的另一侧同步压扁出两个凹陷区域，以便料带1在进入成型组件2的各个工位时，能同时进行2个工件100的冲压；

（2）冲孔，通过冲孔工位202，在料带1上相邻两个冲压成型区域之间进行冲孔，用于料带1的中心定位，以使料带1依次经过成型组件2的多个工位，冲孔工位202对料带1冲出多个间隔分布的中心孔，料带1在输送过程中，依次经过成型组件2的各个工位，中心孔能够辅助料带1在对应的工位处定位，从而方便后续的各个工位进行成型动作；

（3）粗切，通过粗切工位203对料带1的临近边缘区域进行粗切，切除冲压成型区域后端的部分废料和相邻两个冲压成型区域之间的部分废料；由于料带1为连续性，通过粗切能够切出工件100的初步成型区域；

（4）向上打凸，通过向上打凸工位204对冲压成型区域进行打凸，使得冲压成型区域的中部生成向上凸起的凸点101和凸点101另一侧对应的内凹槽102，经过向上打凸工位204的每个冲压成型区域上均具有2个凸点101；

（5）检测，通过检测工位205对经过步骤（4）的冲压成型区域中凸点101进行尺寸检测；其中，检测相机41将对应凸点101拍照采集的图像数据传输到图像处理设备9，图像数据包括凸点101的横截面尺寸，图像处理设备9根据采集的图像数据与预设的内凹槽102数据进行对比，确定采集的图像数据中凸点101横截面尺寸是否大于预设的内凹槽102数据中内凹槽102横截面尺寸，如果检测出凸点101横截面尺寸小于或等于内凹槽102横截面尺寸，控制单元6发出相应的控制信息控制报警单元7和急停单元8动作，操作人员进行处理，避免料带1继续进行冲压成型工序，而产生批量不合格产品；

（6）一次精切，通过一次精切工位206将相邻两个冲压成型区域之间侧边的部分废料切除，使得相邻两个冲压成型区域形成清楚的边际，初步形成工件100的外形轮廓；

（7）向下打凸，通过向下打凸工位207对冲压成型区域进行打凸，使得冲压成型区域的中部形成凹点103；

（8）二次精切，通过二次精切工位208，通过二次精切工位208将冲压成型区域的后端与料带1切除分离，并将相邻两个冲压成型区域之间侧边的废料切除，使得件外轮廓清晰成型；

（9）整形，通过整形工位209将经过二次精切的冲压成型区域压边整形，对工件100侧边边缘和后端边缘进行压边整形；

（10）终切，通过终切工位210将经过步骤（9）的冲压成型区域前端与料带1之间的大部分废料切除，由于工件100已基本成型，只有前端与料带1为一体，通过终切工位210切除工件100前端与料带1的连接部分，方便成型后的工件100能够从料带1上脱离；

（11）落料，将经过步骤（10）的冲压成型区域通过落料工位211从料带1上切除分离，由于工件100的前端与料带1的连接处经过步骤（10）已经大部分切除，再通过落料工位211可将工件100从料带1上完全切除分离，工件100成型；最后，再切除料带1的废料。

工件100在需要冲压成型时，将料带1输送至冲压成型模具中，进行级进式输送，依次经过成型组件2的打扁工位201、冲孔工位202、粗切工位203、向上打凸工位204、检测工位205、一次精切工位206、向下打凸工位207、二次精切工位208、整形工位209、终切工位210和落料工位211，实现工件100的冲压成型。在向上打凸工位204处，冲出工件100的凸点101，并由检测工位205对凸点101进行在线检测，确定凸点101的横截面尺寸大于内凹槽102的横截面尺寸，确保工件100在成型后，两个工件100重叠时，其中一工件100的凸点101不能与另一工件100的内凹槽102发生嵌合的情况，从而避免工件100在电镀时发生叠合而导致电镀不完全的情况。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。