本發(fā)明涉及零部件檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種沖壓模具及表面形貌檢測的方法。

背景技術(shù)：

產(chǎn)品外觀的漆膜質(zhì)量和鮮艷性直接影響著產(chǎn)品的外覆蓋件的表面質(zhì)量，一般地，外覆蓋件的主要用料有鋼鐵板材、鋁合金板材、鎂合金板材、塑料板材等，影響外覆蓋件表面質(zhì)量的主要因素是該零件材料的表面形貌。

表面形貌的主要指標(biāo)有中心線平均粗糙度Ra值、最大峰谷距Rmax值、峰值數(shù)Pc值和波紋度Wca值。由于表面形貌指標(biāo)的測量對材料表面的平整度和直線度要求較高，因此，傳統(tǒng)的測量都是拿未變形前的原板材進(jìn)行測量，但該測量結(jié)果不能反映最終變形后覆蓋件的表面形貌，對產(chǎn)品質(zhì)量開發(fā)和評估造成影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種沖壓模具及表面形貌檢測的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中表面形貌檢測結(jié)果不準(zhǔn)確而對產(chǎn)品開發(fā)和評估造成不良影響的問題。

依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種沖壓模具，包括：凹模、設(shè)置于凹模上的壓邊圈、以及與凹模相配合的凸模；其中，凸模的沖壓端面為平面，沖壓端面上設(shè)置有一空腔結(jié)構(gòu)。

其中，凸模的截面為正多邊形或圓形。

其中，凸模相對于沖壓端面的一端為實(shí)心結(jié)構(gòu)。

依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種采用如上所述的沖壓模具進(jìn)行表面形貌檢測的方法，該方法包括：

通過沖壓模具對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理，得到與沖壓端面的結(jié)構(gòu)和尺寸相對應(yīng)的沖壓件；

對沖壓件中沖壓時(shí)位于空腔結(jié)構(gòu)中的部分進(jìn)行取樣，得到檢測樣本；

對檢測樣本進(jìn)行表面形貌檢測。

其中，通過沖壓模具對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理的步驟包括：

通過沖壓模具的壓邊圈將待檢測板材固定于凹模上；

控制凸模和凹模對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理。

其中，對檢測樣本進(jìn)行表面形貌檢測的步驟包括：對檢測樣本進(jìn)行表面粗糙度、峰值密度、表面波紋度中的至少一項(xiàng)進(jìn)行檢測。

其中，控制凸模和凹模對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理的步驟之前，還包括：

在待檢測板材的外表面均勻涂覆潤滑劑。

其中，對檢測樣本進(jìn)行表面形貌檢測的步驟之前，還包括：對檢測樣本進(jìn)行清洗和干燥處理。

本發(fā)明的實(shí)施例的有益效果是：

通過沖壓模具對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理，得到與沖壓端面的結(jié)構(gòu)和尺寸相對應(yīng)的沖壓件；對沖壓件中沖壓時(shí)位于空腔結(jié)構(gòu)中的部分進(jìn)行取樣，得到檢測樣本；對檢測樣本進(jìn)行表面形貌檢測，這樣即可實(shí)現(xiàn)對變形后的表面指標(biāo)進(jìn)行測量，得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，保證了產(chǎn)品開發(fā)與研究的有效性和高效性。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明的沖壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2表示本發(fā)明的沖壓模具的圓柱形凸模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3表示本發(fā)明的沖壓模具的方形柱凸模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4表示本發(fā)明的表面形貌檢測方法的流程示意圖。

其中圖中：1、凹模，2、壓邊圈，3、凸模；

31、沖壓端面，32、空腔結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

實(shí)施例一

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種沖壓模具，包括：凹模1、壓邊圈2和凸模3。

其中，凹模1亦稱為型腔，是成型塑件外表面的主要零件，凹模1可在定模上安裝，亦可在動模上安裝。

壓邊圈2設(shè)置在凹模1上，在凹模1和凸模3之間邊緣部分設(shè)置的圈形壓緊裝置。在沖壓過程中，壓邊圈2的主要作用是防止工件口緣部分因失穩(wěn)而起皺的問題。

凸模3又叫沖針、沖頭、陽模、上模等，主要用于成型制品內(nèi)表面的零件。其中，凸模3的形狀與凹模1的形狀相匹配。鑒于表面形貌各指標(biāo)值只能在平整度和直線度較高的條件下才能測量，為保證沖壓后有比較平整的測量面，凸模3頂部的沖壓端面31設(shè)計(jì)為一個(gè)平面；為了進(jìn)一步避免材料與模具接觸的摩擦等對材料表面形貌的影響，該凸模3的沖壓端面31上設(shè)置有一空腔結(jié)構(gòu)32。

可選地，凸模3可根據(jù)需要設(shè)計(jì)為不同的形狀，例如：凸模3可設(shè)計(jì)為圓柱形、矩形、正四邊形、正六邊形等柱形體結(jié)構(gòu)，即凸模3的截面為正多邊形或圓形。

進(jìn)一步地，為了提高凸模3的強(qiáng)度和沖壓力，在凸模3相對于沖壓端面31的另一端為實(shí)心結(jié)構(gòu)。

利用該沖壓模具可對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理，可模仿實(shí)際應(yīng)用中板材進(jìn)行沖壓后的板材形態(tài)，經(jīng)過該沖壓模具進(jìn)行沖壓處理后能夠得到一平整的待檢測面，對該待檢測面進(jìn)行取樣檢測即可得到?jīng)_壓處理板材的表面形貌參數(shù)。

實(shí)施例二

以上實(shí)施例一介紹了本發(fā)明的沖壓模具，下面本實(shí)施例將結(jié)合附圖和具體應(yīng)用場景對采用該沖壓模具進(jìn)行的表面形貌檢測的方法做進(jìn)一步介紹說明。

具體地，如圖4所示，該表面形貌檢測的方法包括以下步驟：

步驟401：通過沖壓模具對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理，得到與沖壓端面的結(jié)構(gòu)和尺寸相對應(yīng)的沖壓件。

其中，該沖壓模具包括：凹模、設(shè)置于凹模上的壓邊圈、以及與凹模相配合的凸模；其中，凸模的沖壓端面為平面，沖壓端面上設(shè)置有一空腔結(jié)構(gòu)。在汽車的生產(chǎn)制造中，有60％-70％的金屬零部件需經(jīng)塑性加工成形，沖壓加工是完成金屬塑性成形的一種重要手段，它是最基本、最傳統(tǒng)、最重要的金屬加工方法之一。如車身上的各種覆蓋件、車內(nèi)支撐件、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，還有大量的汽車零部件，如發(fā)動機(jī)的排氣彎管及消聲器、空心凸輪軸、油底殼、發(fā)動機(jī)支架、框架結(jié)構(gòu)件、橫縱梁等等，都是經(jīng)沖壓成形技術(shù)正向精密、多功能、高效節(jié)能、安全清潔的生產(chǎn)方向發(fā)展，沖壓工件的制造工藝水平及質(zhì)量，在較大程度上對汽車制造質(zhì)量和成本有直接的影響。

為了模擬實(shí)際制造過程中的沖壓成型后的零部件的表面形貌，本發(fā)明采用上述沖壓模具對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理。其中，沖壓工藝性是指沖壓件對工藝品的適應(yīng)性，即所設(shè)計(jì)的沖壓件在尺寸大小、尺寸精度與基準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)形狀等是否符合沖壓加工的工藝要求。為了保證沖壓工藝性，待檢測板材可從被測量的薄板上切割下的、滿足上述沖壓模具所需的片狀式樣，其厚度以薄板的厚度為準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，通過沖壓模具對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理的步驟具體包括：通過沖壓模具的壓邊圈將待檢測板材固定于凹模上；控制凸模和凹模對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理，以得到?jīng)_壓件。為了保護(hù)沖壓過程待檢測板材的表面，在沖壓之前在待檢測板材的外表面均勻涂覆潤滑劑，以避免沖壓過程中對待檢測板材表面的損壞。此外，在沖壓過程中為了防止待檢測板材起皺，要有足夠的壓邊力保證凸模頂部的沖壓端面的材料不起皺，使凸模的沖壓端面的材料保持良好的平整度。

步驟402：對沖壓件中沖壓時(shí)位于空腔結(jié)構(gòu)中的部分進(jìn)行取樣，得到檢測樣本。

由于經(jīng)該沖壓模具進(jìn)行沖壓處理后得到的沖壓件具有一平整的端面，該平整端面對應(yīng)于沖壓模具的凸模的空腔結(jié)構(gòu)位置處，對該平整端面進(jìn)行取樣即可得到檢測樣本。具體可將凸模頂部并且在凸?？涨唤Y(jié)構(gòu)部位的試樣切割下來，切割的時(shí)候保持試樣的平整度。

為了保證檢測樣本的整體潔凈，將切割下來的檢測樣本進(jìn)行進(jìn)行清洗和干燥處理，為后續(xù)檢測提供較好的檢測樣本。

步驟403：對檢測樣本進(jìn)行表面形貌檢測。

其中，表面形貌包括：表面粗糙度、峰值密度(最大峰谷距值Rmax和峰值數(shù)Pc等)、表面波紋度等多項(xiàng)參數(shù)。對檢測樣本進(jìn)行表面形貌檢測具體為：對檢測樣本進(jìn)行表面粗糙度、峰值密度、表面波紋度中的至少一項(xiàng)進(jìn)行檢測。下面將分別就以上參數(shù)的檢測過程做進(jìn)一步介紹說明。

零件表面經(jīng)過加工后，看起來很光滑，經(jīng)放大觀察卻凹凸不平。表面粗糙度是指加工后的零件表面上具有的較小間距和微小峰谷所組成的微觀幾何形狀特征，一般是由所采取的加工方法和/或其他因素形成的。零件表面的功用不同，所需的表面粗糙度參數(shù)值也不一樣。零件圖上要標(biāo)注表面粗糙度代號(符號)，用以說明該表面完工后須達(dá)到的表面特性。其中，表面粗糙度的參數(shù)有3種：輪廓算術(shù)平均偏差Ra、微觀不平度十點(diǎn)高度Rz和輪廓最大高度Ry。其中，輪廓算術(shù)平均偏差為在取樣長度內(nèi)，沿測量方向(Y方向)的輪廓線上的點(diǎn)與基準(zhǔn)線之間距離絕對值的算術(shù)平均值。微觀不平度十點(diǎn)高度是指在取樣長度內(nèi)5個(gè)最大輪廓峰高的平均值和5個(gè)最大輪廓谷深的平均值之和。輪廓最大高度是指在取樣長度內(nèi)，輪廓最高峰頂線和最低谷底線之間的距離。一般機(jī)械制造工業(yè)中主要選用Ra。Ra值按下列公式計(jì)算：

或近似為

其中式中，Y為輪廓線上的點(diǎn)到基準(zhǔn)線(中線)之間的距離；l為取樣長度。

進(jìn)一步地，表面粗糙度的檢測，我們最常用的有以下幾種方法：

一是顯微鏡比較法，具體地，將被測表面與表面粗糙度比較樣塊靠近在一起，用比較顯微鏡觀察兩者被放大的表面，以樣塊工作面上的粗糙度為標(biāo)準(zhǔn)，觀察比較被測表面是否達(dá)到相應(yīng)樣塊的表面粗糙度；從而判定被測表面粗糙度是否符合規(guī)定，但值得指出的是，采用此方法并不能測出粗糙度參數(shù)值。

二是光切顯微鏡測量法，具體地，光切顯微鏡(雙管顯微鏡)是利用光切原理測量表面粗糙度的方法，從目鏡觀察表面粗糙度輪廓圖像，用測微裝置測量Rz值和Ry值。也可通過測量描繪出輪廓圖像，再計(jì)算Ra值。

三是電動輪廓儀比較法，具體地，電動輪廓儀屬于觸針式儀器，測量時(shí)儀器觸針尖端在被測表面上垂直于加工紋理方向的截面上，做水平移動測量，從指示儀表直接得出一個(gè)測量行程Ra值?；蛘哂脙x器的記錄裝置，描繪粗糙度輪廓曲線的放大圖，再計(jì)算Ra或Rz值。

四是干涉顯微鏡測量法，具體地，涉顯微鏡是利用光波干涉原理，以光波波長為基準(zhǔn)來測量表面粗糙度的。被測表面有一定的粗糙度就呈現(xiàn)出凸凹不平的峰谷狀干涉條紋，通過目鏡觀察、利用測微裝置測量這些干涉條紋的數(shù)目和峰谷的彎曲程度，即可計(jì)算出表面粗糙度的Ra值。

其中，最大峰谷距Rmax值和峰值數(shù)Pc值可在粗糙度檢測過程中檢測計(jì)算得到。

零件表面的幾何形狀總誤差由表面粗糙度、波紋度和形狀誤差三部分組成。平面的表面特征一般由表面粗糙度、表面波紋度和表面幾何形狀誤差三個(gè)參數(shù)確定，其中表面粗糙度屬微觀量，通常波長小于1mm，相應(yīng)的測量儀器有輪廓儀等；表面幾何形狀誤差屬宏觀量，波長在10mm以上，相應(yīng)的測量儀器有電子測微儀及其它的大型測量設(shè)備；表面波紋度介于微觀量和宏觀量之間波長在1～10mm。在測量截面輪廓曲線時(shí)，采取一定的濾波方式，以限制和減弱加工表面的粗糙度和形狀誤差成分，從而所獲得的測量曲線稱為波紋度曲線。波紋度的數(shù)值是指在垂直于基準(zhǔn)面的各截面上獲得，如果未規(guī)定一定的測量方向，則波紋度的數(shù)值是指在垂直于基準(zhǔn)面并沿著加工紋理方向的截面上獲得(在一般情況下，由振動產(chǎn)生的波紋度，其最大波幅值是發(fā)生在加工紋理方向上)。

測量前，先將平面表面波紋度測量裝置放置在標(biāo)準(zhǔn)平面上，將數(shù)顯千分表在該裝置的測量基準(zhǔn)線位置清零。清零后將該裝置放置在被測面上，測量方向的選擇應(yīng)使數(shù)顯千分表的測量頭移動方向與被測面的加工痕跡方向垂直，將游標(biāo)零點(diǎn)與標(biāo)尺零點(diǎn)的重合位置作為測量頭移動的起始點(diǎn)，滑動帶游標(biāo)的工字型滑塊，帶動測量頭移動，在移動的過程式中，分別記錄數(shù)顯千分表的拐點(diǎn)值即波峰波谷相對于標(biāo)準(zhǔn)半圓桿測量基準(zhǔn)線的變化量h1、h2、h3…，并同時(shí)通過標(biāo)尺和游標(biāo)記錄在每個(gè)拐點(diǎn)處測量頭的移動量即波紋的波長值L1、L2、L3…。上述過程即是測量數(shù)據(jù)的收集過程，依據(jù)數(shù)據(jù)處理方法的不同，波紋度參數(shù)有幾種不同的表達(dá)方式，如波紋度輪廓最大高度W1、波紋度輪廓不平的平均高度WC等，可以依據(jù)客戶不同的檢測需求做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。

通過沖壓模具對待檢測板材進(jìn)行沖壓處理，得到與沖壓端面的結(jié)構(gòu)和尺寸相對應(yīng)的沖壓件；對沖壓件中沖壓時(shí)位于空腔結(jié)構(gòu)中的部分進(jìn)行取樣，得到檢測樣本；對檢測樣本進(jìn)行表面形貌檢測，這樣即可實(shí)現(xiàn)對變形后的表面指標(biāo)進(jìn)行測量，得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，保證了產(chǎn)品開發(fā)與研究的有效性和高效性。

以上所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通人員來說，在不脫離本發(fā)明所述的原理前提下還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。