一种钣金件自动化冲压设备及冲压方法

技术领域

本发明具体涉及钣金加工技术领域，具体是一种钣金件自动化冲压设备及冲压方法。

背景技术

钣金是针对金属薄板（通常在6mm以下）一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。钣金具有重量轻、强度高、导电（能够用于电磁屏蔽）、成本低、大规模量产性能好等特点，在电子电器、通信、汽车工业、医疗器械等领域得到了广泛应用，例如在电脑机箱、手机、MP3中，钣金是必不可少的组成部分，随着钣金的应用越来越广泛，钣金件的设计变成了产品开发过程中很重要的一环。

钣金冲压件多采用板材冲压的方式进行生产，为了提高生产效率，现有技术中一般采用连续冲压工艺，但连续冲压对冲压头的质量要求较高，冲压头在高频率工作时温度上升严重，现有技术中的冲压设备缺少对冲压头降温的冷却机构，导致冲压头损坏率较高，冲压头需要频繁更换，影响冲压生产效率的同时提高了生产的经济成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钣金件自动化冲压设备及冲压方法，以解决上述背景技术中提出的冲压头在高频率工作时温度上升严重，现有技术中的冲压设备缺少对冲压头降温的冷却机构，导致冲压头损坏率较高，冲压头需要频繁更换的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钣金件自动化冲压设备，用于将板材加工为冲压件，包括下模机构、可移动的上模机构和升降机构，所述下模机构和上模机构之间设置有连接组件，还包括有可旋转的冲压机构，其中：

所述上模机构包括上模板和控制冲压机构转动的旋转驱动组件，上模板的左右两侧对称安装有两块侧板；

所述冲压机构包括翻转座和对称安装在翻转座两侧的冲压头，翻转座通过旋转轴转动安装在两块侧板之间，冲压前，旋转驱动组件驱动冲压机构旋转，控制处于第一位置的冲压头旋转至第二位置，处于第二位置的冲压头旋转至第一位置，以更换冲压头，所述第一位置为翻转座朝向下模机构的一侧，第二位置为翻转座远离下模机构的一侧；

还包括有冷却机构，所述冷却机构包括固定座和冷却座，所述冷却座设置于上模板朝向冲压机构的一侧，所述固定座设置于上模板的另一侧，冷却座通过连接件与上模板连接，冷却座朝向冲压机构的一侧开设有冷却槽，冷却座位于冷却槽的上方开设有冷却腔，冷却腔与冷却槽之间设置有导热层，且冷却腔的内部存储有冷却剂，冷却剂通过导热层与卡入冷却槽中的冲压头换热。

作为本发明进一步的方案：所述旋转驱动组件包括滑动安装在所述侧板上的机架、固定安装在所述机架内侧的第二齿条、固定安装在旋转轴端头处的第二齿轮以及控制所述机架滑动的升降机构，所述第二齿条与所述第二齿轮啮合，第二齿条包括齿板和若干均匀设置的活动齿，若干活动齿通过转动轴转动安装在齿板上，转动轴上设置有限制活动齿转动方向的扭簧，活动齿的转动方向为顺时针方向；所述侧板上设置有限制旋转轴转动方向的棘轮机构，旋转轴的转动方向为逆时针方向。

作为本发明再进一步的方案：所述升降机构包括升降板、固定安装在所述升降板底部的推杆，所述推杆与上模板滑动连接，且推杆的下端与机架固定连接；此外，所述升降板上连接有至少一根第二顶杆，所述第二顶杆与伸缩机构连接。

作为本发明再进一步的方案：还设置有定位机构，所述定位机构包括与机架固定连接的定位杆以及安装在旋转轴上的定位套，定位套处于定位杆的正下方，定位套上开设有与所述定位杆相配合的定位孔；所述定位杆的下端与第二齿条的上端处于同一高度。

作为本发明再进一步的方案：所述冷却座上设有储料箱和至少一个循环泵，所述储料箱通过软管与冷却腔连通，所述循环泵的进液口与冷却腔连通，循环泵的出液口与储料箱连通。

作为本发明再进一步的方案：还设置有顶升机构，所述顶升机构包括插杆、套筒和滑块，所述套筒与冷却座固定连接，所述插杆的一端与升降板固定连接，插杆的另一端滑动插入套筒内部，所述滑块滑动安装在套筒的内部，且滑块通过连接弹簧与套筒底部连接。

作为本发明再进一步的方案：所述下模机构包括下模板，下模板中开设有成型槽，下模板的一侧开设有供成型后的板材移出的出料槽，所述出料槽与成型槽连通，下模板的底部还设置有开口槽，所述开口槽的内部设置有将成型后的板材从出料槽移出的推料组件。

作为本发明再进一步的方案：所述推料组件包括推料板和滑动座，滑动座滑动安装在开口槽内部，且滑动座尾部通过复位弹簧与开口槽连接，所述推料板通过至少一根弹簧柱与滑动座连接，推料板的底部设有凸台，滑动座开设有供凸台穿过的开口，所述凸台的底部固定安装有第一齿条，所述开口槽的内部转动安装有第一齿轮。

作为本发明再进一步的方案：所述下模板的外侧还固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端通过连接轴与第一齿轮固定连接，用于驱动第一齿轮旋转。

作为本发明再进一步的方案：所述连接组件包括导向杆和支撑柱，所述支撑柱为空心结构，支撑柱的内部开设有与所述导向杆相适配的导向槽，所述导向杆的一端与上模机构固定连接，导向杆的另一端贯穿下模机构并伸入导向槽内部，导向杆伸入导向槽的一端通过弹性件与导向槽的底部连接。

一种钣金件自动化冲压设备的冲压方法，包括以下步骤：

S101、将待冲压板材放置于下模机构上，控制上模机构朝向下模机构移动，上模机构控制冲压机构挤压板材，使板材成型为所需的冲压件；

S102、冲压结束后启动推料组件，利用推料组件实现成型板材的自动出料；

S103、在下模机构上继续添加待冲压板材，通过旋转驱动组件控制冲压头旋转，利用未使用的冲压头替换已使用的冲压头；

S104、替换完成后，控制上模机构朝向下模机构移动，以完成板材冲压；

S105、重复步骤102-104，即可持续进行冲压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过控制冲压机构的冲压头旋转，以更换相邻两个冲压工序中所使用的冲压头，避免同一个冲压头持续进行冲压作业，增加冲压头的冷却时间，提高冲压头的使用寿命；

本发明还设置有冷却机构，冷却机构包括固定座和冷却座，冷却座开设有冷却槽和冷却腔，冷却腔与冷却槽之间设置有导热层，利用冷却腔内部的冷却剂通过导热层与冲压头进行换热，快速降低冲压头的温度，在提高冲压头工作寿命的同时进一步提高散热效率。

附图说明

图1为钣金件自动化冲压设备的结构示意图。

图2为钣金件自动化冲压设备中上模机构的结构示意图。

图3为钣金件自动化冲压设备中上模机构的正视图。

图4为钣金件自动化冲压设备的侧视图。

图5为图4中A处的局部放大示意图。

图6为钣金件自动化冲压设备中冷却座的结构示意图。

图7为钣金件自动化冲压设备中顶升机构的结构示意图。

图8为钣金件自动化冲压设备中下模机构的结构示意图。

图9为钣金件自动化冲压设备中下模机构的剖视图。

图10为钣金件自动化冲压设备中推料组件的结构示意图。

图中：10-下模机构、11-下模板、111-成型槽、112-出料槽、113-开口槽、12-支撑柱、13-推料组件、131-推料板、132-滑动座、133-第一齿条、134-第一齿轮、135-弹簧柱、14-驱动电机、20-上模机构、21-上模板、22-第一顶杆、23-侧板、24-旋转驱动组件、241-机架、242-第二齿条、2421-活动齿、243-第二齿轮、25-定位杆、30-升降机构、31-升降板、32-第二顶杆、33-推杆、34-顶升机构、341-插杆、342-套筒、343-滑块、344-连接弹簧、40-冲压机构、41-翻转座、42-冲压头、43-旋转轴、44-定位套、50-板材、60-冷却机构、61-固定座、62-循环泵、63-储料箱、64-连接件、65-冷却座、651-冷却槽、652-冷却腔、70-导向杆。

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。

冲压件多采用板材冲压的方式进行生产，为了提高生产效率，现有技术中一般采用连续冲压工艺，但连续冲压对冲压头的质量要求较高，冲压头在高频率工作时温度上升严重，现有技术中的冲压设备缺少对冲压头降温的冷却机构，导致冲压头损坏率较高，冲压头需要频繁更换，影响冲压生产效率的同时提高了生产的经济成本。

基于此，请参阅图1-图7，本发明实施例中，一种钣金件自动化冲压设备，用于将板材50冲压加工成型为所需形状和尺寸的冲压件，该钣金件自动化冲压设备包括下模机构10、可移动的上模机构20和升降机构30，所述下模机构10和上模机构20之间设有连接组件，上模机构20朝向下模机构10的一侧设有冲压机构40，冲压机构40包括两个可旋转的冲压头42，所述下模机构10用于放置待冲压板材50，上模机构20朝向下模机构10移动时，冲压机构40挤压板材50，使板材50成型为所需的冲压件，板材50的材料为冷轧板、热轧板、镀锌板或不锈钢，可以理解的是，冲压机构40冲压头42的形状与成型得到的冲压件形状相同，具体形状本实施例在此不做限定，此外，冲压过程中，冲压机构40通过旋转更换冲压头42，使相邻两个冲压工序中所使用的冲压头42相互替换，避免同一个冲压头42持续进行冲压作业，提高冲压头42的使用寿命；

请参阅图1，在本申请实施例中，所述连接组件包括导向杆70和支撑柱12，所述支撑柱12为空心结构，支撑柱12的内部开设有与所述导向杆70相适配的导向槽，所述导向杆70的一端与上模机构20固定连接，导向杆70的另一端贯穿下模机构10并伸入导向槽内部，此外，导向杆70伸入导向槽的一端通过弹性件与导向槽的底部连接，上模机构20朝向下模机构10移动时，弹性件受到挤压后长度缩短，上模机构20远离下模机构10移动后，弹性件带动上模机构20复位，本实施例中，弹性件可选用弹簧或弹簧柱。

请再次参阅图1-3，在本申请实施例中，所述上模机构20包括上模板21和旋转驱动组件24，所述上模板21的左右两侧对称安装有两块侧板23，所述冲压机构40还包括翻转座41以及与翻转座41固定连接的旋转轴43，所述翻转座41通过旋转轴43转动安装在两块侧板23之间，两个冲压头42对称安装在翻转座41的两侧，冲压前，旋转驱动组件24驱动旋转轴43旋转，控制处于第一位置的冲压头42旋转至第二位置，处于第二位置的冲压头42旋转至第一位置，所述第一位置为翻转座41朝向下模机构10的一侧，第二位置为翻转座41远离下模机构10的一侧，处于第一位置的冲压头42为上个冲压工序中所使用的冲压头，该冲压头42与板材50碰撞后表面温度升高，持续冲压将会提高冲压头42损坏率，因此将已使用的冲压头42翻转，利用未使用的冲压头42替代已使用的冲压头42，降低冲压头42的使用频率，使得冲压头42具有降低其表面温度的冷却时间，提高冲压头42的使用寿命；

请参阅图3-图5，所述旋转驱动组件24包括滑动安装在所述侧板23上的机架241、固定安装在所述机架241内侧的第二齿条242、固定安装在旋转轴43端头处的第二齿轮243以及控制所述机架241滑动的升降机构30，所述第二齿条242与所述第二齿轮243啮合，第二齿条242包括齿板和若干均匀设置的活动齿2421，若干活动齿2421通过转动轴转动安装在齿板上，转动轴上设置有限制活动齿2421转动方向的扭簧（图中未示出），活动齿2421的转动方向为顺时针方向，如图5中的左侧箭头所示，所述侧板23上设置有限制旋转轴43转动方向的棘轮机构（图中未示出），旋转轴43的转动方向为逆时针方向（旋转轴43的转动方向即为第二齿轮243的转动方向），如图5中的右侧箭头所示，冲压前，升降机构30控制机架241远离上模板21滑动时，第二齿条242驱动第二齿轮243逆时针旋转，以带动旋转轴43以及与旋转轴43固定连接的翻转座41转动，使处于第一位置的冲压头42旋转至第二位置，冲压后，升降机构30控制机架241靠近上模板21滑动，第二齿条242与第二齿轮243接触时，由于第二齿轮243无法顺时针转动，活动齿2421在第二齿轮243挤压作用下逆时针旋转，此时翻转座41保持原有位置不发生转动直至下一冲压工序。

请再次参阅图1-3，在本申请实施例中，所述升降机构30包括升降板31、固定安装在所述升降板31底部的推杆33，所述推杆33与上模板21滑动连接，且推杆33的下端与机架241固定连接；此外，所述升降板31上连接有至少一根第二顶杆32，所述第二顶杆32与伸缩机构连接，具体的，伸缩机构为液压杆、气缸杆等，伸缩机构通过第二顶杆32带动升降板31上升或下降，以控制推杆33带动机架241上下移动。

此外，本实施例中上模机构20的驱动装置可采用现有技术的驱动机构，例如活塞驱动装置、液压驱动装置以及以凸轮连杆为主的机械驱动装置，驱动机构的主要目的是带动上模板21间歇性的上下运动，驱动机构通过与上模板21固定连接的第一顶杆22控制上模板21运动，该部分为现有技术，本申请在此不做赘述；还需要说明的是，机架241与冲压头42之间并不是贴合设置的，在实际使用中，技术人员有能力对下模机构10的下模板11进行尺寸调节，使下模板11的长度小于两块侧板23之间的距离，避免出现机架241在下降过程中与下模板11发生碰撞的情况，防止冲压头42无法进入下模机构10的成型槽111内部。

由于翻转座41通过旋转轴43转动安装在侧板23上，为了避免冲压头42在跟随上模板21上下移动过程中发生窜动，还设置有定位机构，如图2和图3所示，所述定位机构包括与机架241固定连接的定位杆25以及固安装在旋转轴43上的定位套44，所述定位套44和定位杆25处于同一竖直面上，图2和图3中，定位套44处于定位杆25的正下方，定位套44上开设有与所述定位杆25相配合的定位孔，定位孔可以为通孔结构，即，定位孔贯穿定位套44；所述定位杆25的下端与第二齿条242的上端处于同一高度，机架241在升降机构30的驱动作用下带动第二齿条242向下移动，以驱动第二齿轮243旋转，第二齿轮243旋转完成后，第二齿条242与第二齿轮243脱离，此时定位孔靠近定位杆25，升降机构30继续控制机架241向下移动，控制定位杆25插入定位孔中，实现对旋转轴43的转动位置的定位；以此可知，升降机构30控制机架241向下运动包括以下两个运动过程，过程一，升降机构30控制机架241向下运动第一距离，第二齿条242驱动第二齿轮243旋转，旋转轴43发生转动；过程二，升降机构30控制机架241继续向下运动第二距离，定位杆25插入定位孔，对旋转轴43进行定位，可以理解的是，机架241向下运动第一距离时，第二齿条242同步运动第一距离，此时第二齿轮243旋转180°。

请再次参阅图1-3以及图6，在本申请实施例中，为了进一步提高冲压头42的冷却效果，还包括有冷却机构60，所述冷却机构60包括固定座61和冷却座65，所述冷却座65设置于上模板21朝向冲压机构40的一侧，所述固定座61设置于上模板21的另一侧，冷却座65通过连接件64与上模板21连接，连接件为弹性结构，冷却座65朝向冲压机构40的一侧开设有冷却槽651，冷却座65位于冷却槽651的上方开设有冷却腔652，冷却腔652与冷却槽651之间设置有导热层，且冷却腔652的内部存储有冷却剂，冲压头42翻转后卡入冷却槽651中，由冷却剂通过导热层与冲压头42进行换热，快速降低冲压头42的温度，在提高冲压头42工作寿命的同时提高散热效率；

为了向冷却腔652提供冷却剂，所述冷却座65上设有储料箱63和至少一个循环泵62，所述储料箱63通过软管与冷却腔652连通，所述循环泵62的进液口与冷却腔652连通，循环泵62的出液口与储料箱63连通，循环泵62不断抽送冷却剂，使冷却腔652内部的冷却剂保持流动状态，进一步提高冷却效果，此外，可以在储料箱63内部设置换热装置对循环泵62抽出的冷却剂进行降温，使冷却剂能够持续的循环使用。

请参阅图7，本实施例中，还设置有顶升机构34，所述顶升机构34包括插杆341、套筒342和滑块343，所述套筒342与冷却座65固定连接，所述插杆341的一端与升降板31固定连接，插杆341的另一端滑动插入套筒342内部，所述滑块343滑动安装在套筒342的内部，且滑块343通过连接弹簧344与套筒342底部连接；所述插杆341和滑块343之间的距离为第一距离，可以理解的是，升降机构30控制机架241向下运动第一距离（过程一），冲压头42翻转完成，插杆341与滑块343接触，升降机构30继续向下运动第二距离后，插杆341挤压滑块343和连接弹簧344，控制套筒342带动冷却座65向下移动，使冲压头42卡入冷却座65的冷却槽651内部。

请参阅图1以及图8-10，在本申请实施例中，所述下模机构10包括下模板11，下模板11中开设有成型槽111，下模板11的一侧开设有供成型后的板材50移出的出料槽112，所述出料槽112与成型槽111连通，下模板11的底部还设置有开口槽113，所述开口槽113的内部设置有将成型后的板材50从出料槽112移出的推料组件13，以实现成型板材50的自动出料，避免产生人工出料导致的人力资源浪费和人员受伤等问题，此外，如若需要对板材50进行定位，定位机构可采用现有技术中的定位装置，例如导柱，以避免板材50在冲压过程中窜动。

进一步的，所述推料组件13包括推料板131和滑动座132，滑动座132滑动安装在开口槽113内部，且滑动座132尾部通过复位弹簧与开口槽连接，所述推料板131通过至少一根弹簧柱135与滑动座132连接，推料板131的底部设有凸台，滑动座132开设有供凸台穿过的开口，所述凸台的底部固定安装有第一齿条133，所述开口槽113的内部转动安装有第一齿轮134，所述第一齿轮134与第一齿条133相适配，板材50成型前，推料板131在弹簧柱135的弹力作用下伸入成型槽111内部，此时第一齿轮134与第一齿条133分离；板材50成型后，板材50在自身重力作用下挤压推料板131，推料板131带动第一齿条133向下运动，第一齿条133和第一齿轮134接触啮合，处于旋转状态中的第一齿轮134控制第一齿条133、推料板131和滑动座132整体向开口槽113外部移动，推料板131在摩擦力作用下将板材50从出料槽112推出，板材50推出后，弹簧柱135复位，第一齿条133和第一齿轮134分离，滑动座132在复位弹簧拉动下复位，推料板131同步复位以进行下一冲压周期的推料工序。

再进一步的，在本申请实施例中，所述下模板11的外侧还固定安装有驱动电机14，所述驱动电机14的输出端通过连接轴与第一齿轮134固定连接，用于驱动第一齿轮134旋转。

本发明还公开了一种钣金件自动化冲压设备的冲压方法，包括以下步骤：

S101、将待冲压板材50放置于下模机构10上，控制上模机构20朝向下模机构10移动，上模机构20控制冲压机构40挤压板材50，使板材50成型为所需的冲压件；

S102、冲压结束后启动推料组件13，利用推料组件13实现成型板材50的自动出料，完成首次板材冲压；

S103、在下模机构10上继续添加待冲压板材50，通过旋转驱动组件24控制冲压头42旋转，利用未使用的冲压头42替换已使用的冲压头42；

S104、替换完成后，控制上模机构20朝向下模机构10移动，以完成板材冲压；

S105、重复步骤102-104，即可持续冲压。

综上所述，本发明通过控制冲压机构40的冲压头42旋转，以更换相邻两个冲压工序中所使用的冲压头42，避免同一个冲压头42持续进行冲压作业，增加冲压头42的冷却时间，提高冲压头42的使用寿命；本发明还设置有冷却机构60，冷却机构60包括固定座61和冷却座65，冷却座65开设有冷却槽651和冷却腔652，冷却腔652与冷却槽651之间设置有导热层，利用冷却腔652内部的冷却剂通过导热层与冲压头42进行换热，快速降低冲压头42的温度，在提高冲压头42工作寿命的同时进一步提高散热效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。