CN101767146B - U型钢数控液压三面冲孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种U型钢数控液压三面冲孔装置，其自送料至出料方向依次设置有前托料辊装置、腹板冲孔机、侧翼板冲孔机和后托料辊装置，其中，前托料辊装置的侧面安装有用于送料的送进小车，腹板冲孔机用于冲制U型钢料腹板上的不同直径的孔；侧翼板冲孔机用于冲制U型钢料两个侧翼上的孔，其冲孔主机可水平移动，两侧的冲头组件可分别对U型钢的两个侧翼进行冲孔。利用本发明进行冲孔作业时，U型钢料的侧翼朝上放置在料辊上，通过送进小车上的夹紧机构夹持U型钢侧翼进行送进，冲制过程中采用一次性装夹，不需要重新装夹。本发明结构简单，单元机配置少，造价低，冲制工艺简单，可广泛应用于汽车U型大梁加工和钢结构U型钢材加工。

Description

U型钢数控液压三面冲孔装置

技术领域

本发明涉及一种U型钢冲孔装置，特别是U型钢的三面冲孔装置，主要用于对U型钢的腹板和两侧翼板进行冲孔。 

背景技术

在U型钢(汽车行业用作汽车纵梁又称大梁)加工过程中，经常需要在U型钢的腹板和两个侧翼板上进行冲孔作业。现有技术中，完成U型钢上的全部的冲孔作业，一般需要多个加工步骤，加工过程中要进行多次装夹、定位。通常有以下几种工艺流程：(一)、个别经济效益好的厂家采用四线四机，即两台大梁腹板冲孔机分别用于冲制大直径孔和小直径孔，两台侧翼冲孔机分别用于冲制两侧翼上的孔；(二)、经济实力弱一些的生产厂家只冲制大梁腹板上的孔，而对侧翼板加工采用钻孔的方式；(三)全部采用钻模钻孔的方式。上述的加工方式，都存在工件在加工过程中需要多次装夹、定位的问题，其影响了加工精度和加工速度，生产无法实现连续化、自动化，生产效率低下。而近年来国外在汽车纵梁孔的生产中引进数控冲孔技术，在汽车纵梁数控三面冲孔生产线中，其包括4台冲孔主机，4台主机按以下顺序排列：冲腹板大孔机、冲内侧翼板孔机、冲腹板其他孔机、冲外侧翼板孔机，工件按上述顺序第次完成整个纵梁的冲孔作业，实现了冲孔自动化，该种生产线由于在加工过程中U型钢的开口是向下的，即U型钢的两翼板向下，在冲孔作业时两侧翼板与下模座之间存在一个最小间隙问题，其限制了下模座的外型尺寸，因而为了解决冲大孔的问题，只能在生产线上增加一台冲大孔的机床，整条生产线的设备结构复杂，造价昂贵，而且由于生产线上有多达4台主机进行作业，因而占地面积大，并不适用于众多中小企业；其次，在现有技术中，其U型钢送进(X轴方向)采用液压夹钳夹持U型钢腹板的夹持方式，在送进过程中，为了避让夹钳体，其部分托料辊需要由气缸控制摆动90°进行避让，这种结构形式复杂，也使控制更加繁琐，不利于整机效率的提高。 

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种新的U型钢数控液压三面冲孔装置，其很好地解决了U型钢三面冲孔的技术问题，而且整套装置结构简单、造价低。 

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种U型钢数控液压三面冲孔装置，其自送料至出料方向依次设置有前托料辊装置、腹板冲孔机、侧翼板冲孔机和后托料辊装置，所述前托料辊装置包括料辊、料辊架，在料辊架的侧面设有齿条和滑轨，滑轨上安装有能沿送料方向运动的送进小车，送进小车上设有用于夹紧U型钢侧翼的夹紧机构；所述腹板冲孔机包括机座、能沿设置在机座上的Y向导轨移动的机架，所述机架上设有液压冲头组件，液压冲头组件下方设有与该机架连接的下滑座，每组液压冲头组件设有至少2个冲头；所述侧翼板冲孔机包括上部设有直线导轨的机座和滑设于上述直线导轨上的主机拖板，主机拖板的下部设有拖板移动气缸，其两端水平设有两组相对的液压冲头组件，每组冲头组件设有至少2个冲头，两组冲头组件之间设有与主机拖板固定连接的小工作台，在主机拖板的两侧分别设有一块立板，中心垫块位于小工作台上方，其两端分别与主机拖板两侧的立板连接，中心垫块的两侧各设有一个可沿其上下移动的模架，冲头组件的冲头杆穿过模架上相应的孔并可随模架上下移动，模架的提升机构位于中心垫块的上部，每个模架与小工作台之间各设一压紧滑块，其滑设于固定在主机拖板上的导轨上，每个压紧滑块的两端各设有一个与其连接的压料油缸；所述后托料辊装置包括托料辊、机架。 

本发明中的前托料辊装置用于托送U型钢料，U型钢料在送进过程中两侧翼向上放置，通过托料辊架侧面安装的送进小车上的夹紧机构夹持U型钢料的其中一侧的侧翼并随送进小车沿送料方向送进。腹板冲孔机用于冲制U型钢料腹板上的不同直径的孔。侧翼板冲孔机用于冲制U型钢料两个侧翼上的孔，其冲孔主机可水平移动，由压紧滑块对工件进行定位并在侧面压紧工件，设在主机拖板两端的液压冲头组件可同时或单独完成U型钢两侧的冲孔作业，因而加工件不需要重新装夹、定位。为了适于加工不同高度的孔，侧翼板冲孔机的模架及冲头部可上下移动，模架由模架提升机构提升，冲头部可随模架上下移动，模架提升机构可采用现有技术，如利用伺服电机和丝杠提升模架。后托料辊装置用于托起、承载成品U型钢材。 

本发明中安装在送进小车上的用于夹紧U型钢侧翼的夹紧机构可采用如下结构：其包括上部设有导轨的夹钳座和设在夹钳座上部的夹钳体，所述夹钳座滑设在一导轨上，其后端与气缸的缸杆连接，所述夹钳体包括下夹钳和上夹钳，下夹钳滑设在所述夹钳座上的导轨上，上夹钳包括滑块和设在滑块 前端的夹钳头，滑块的另一端通过接杆与固定在夹钳座上的液压缸的缸杆连接。该夹紧机构可通过气缸带动其沿导轨整体移动，上夹钳可通过液压油缸带动其动作，从而与下夹钳配合夹紧U型钢的一侧的侧翼。 

为了适应不同规格尺寸的U型钢的翼板高度的变化，本发明将夹钳口设计为可移动式，即：上夹钳的滑块的侧面带有竖直方向的导轨，夹钳头的一端滑设于该导轨上，夹钳头的上部与固定在滑块顶端的气缸的缸杆连接。通过气缸可带动上夹钳的夹钳头沿所述导轨上下移动，使夹钳口可随U型钢翼板高度的变化而随意移动装夹位置。 

为了适应U型钢几何形状的变化和消除在冲孔作业时因U型钢几何形状的变化而造成的震动对夹钳体的危害，本发明将夹钳体设计为浮动式结构。其具体可采用如下结构形式：在夹钳座的前端和下夹钳之间设置弹簧，使整个夹钳体为浮动状态。当U型钢的几何形状有变化时，可通过压缩弹簧来消除其带来的不利影响。 

本发明与已有技术相比，其结构简单，单元机配置少，用两台冲孔主机即可完成U型钢的全部冲孔作业。本发明在冲制工艺上突破了传统的U型钢冲孔工艺方式，通过将U型钢翼板向上放置的方式，解决了传统的冲制工艺中大直径孔和小直径孔不能在同一台机台上完成冲制作业的技术难题，使原来需要在两个机台上完成的工作在一个机台上即可完成，简化了工艺流程，节约了成本，整套装置造价低廉，符合市场需求。此外，两侧翼板的全部冲孔作业由于可在一台机台上完成，不需要重新装夹、定位，亦同样简化了工艺流程，同时提高了加工精度，减少了加工误差。本发明通过改变工件装夹方式，采用夹持U型钢外侧翼板平面的装夹方式，使工件在送进过程中远离托料辊道，从而省去了现有技术中设置的为避让夹钳体而设置的托料辊避让装置，使整个装置更加简单。另外，本发明的送料机构由于采用了一次性装夹，完成全部送料作业的送料方式，送料过程中不需要重新装夹、定位，与现有技术中的二次装夹定位方式相比，既省却了一套伺服送料机构，又避免了因二次装夹所造成的精度误差。因此，本发明采用了简单的结构方式，解决了U型钢三面冲孔的技术问题，且整机造价低、制造周期短，适应和解决 了广大中小企业的迫切需求。 

附图说明

图1是本发明后部的结构示意图； 

图2是本发明前部的结构示意图(送进小车上不带夹紧机构)； 

图3是图2中A向示意图(带有夹紧机构)； 

图4是图1中腹板冲孔机的主视图； 

图5是图4的侧视图； 

图6是图1中侧翼板冲孔机的B向示意图(不包括机架)； 

图7是图6的俯视图； 

图8是图6的侧视图。 

图中，1、后托料辊装置，2、侧翼板冲孔机，3、腹板冲孔机，4、前托料辊装置，5、送进小车，6、液压缸，7、连接板，8、接杆，9、滑块，10、气缸，11、夹钳头，12、下夹钳，13、弹簧，14、夹钳座，15、齿条，16滑轨，17齿轴，18、同步齿形带轮，19、料辊架，20、伺服电机，21、气缸，22、导轨I，23、液压缸，24、压头，25、垫块，26、冲头，27、凹模，28、下滑座，29、机架，30、丝杠副，31、导轨，32、机座，33、气缸，34、中心垫块，35、吊钩，36、伺服电机，37、立板，38、气缸，39、模架，40、垫块，41、冲头，42、压头，43、主油缸，44、导轨，45、压紧滑块，46、导轨，47、主机拖板，48、气缸，49、连接板，50、拖板移动气缸，51、连接板，52、凹模，53、小工作台，54、机座，55、滑块，56、直线导轨，57、压料油缸，58、立板，59、导轨II，60、支座。 

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例并结合附图对本发明作进一步的说明： 

如附图1-图8所示，一种U型钢数控液压三面冲孔装置，其自送料至出料方向依次设置有前托料辊装置4、腹板冲孔机3、侧翼板冲孔机2和后托料辊装置1。所述前托料辊装置包括料辊、料辊架19，在料辊架19的一个侧面沿料辊架19长度方向安装有齿条15和滑轨16，滑轨16上安装有送进小车5，送进小车5可沿送料方向运动，其包括送进系统及夹紧系统，其送进系统包括伺服电机20、同步齿形带轮、一端带有齿轮的齿轴17，同步齿形带轮18安装在齿轴17的一端，齿轴17带有齿轮的一端与齿条15相啮合。伺服电机20通过同步带带动同步齿形带轮转动，从而带动齿轴17转动，齿轴17与齿 条15啮合传动并带动送进小车5沿导轨16送进。送进小车5在送进过程中，通过设在齿条15上端两侧的导向轮进行导向。送进小车5上设有用于夹紧U型钢侧翼的夹紧机构，该夹紧机构包括上部设有导轨I 22的夹钳座14和设在夹钳座14上部的夹钳体，夹钳座14滑设于设置在支座60上的导轨II 59上，支座60与送进小车5的车架固连，夹钳座14后端与安装在支座60上的气缸21的缸杆连接。所述的夹钳体包括下夹钳12和上夹钳，下夹钳12滑设在导轨I 22上，上夹钳包括滑块9和设在滑块9前端的夹钳头11，滑块9的侧面带有竖直方向的导轨，夹钳头11的一端滑设于该导轨上，滑块9的另一端通过接杆8与固定在夹钳座14上的液压缸6的缸杆连接，夹钳头11上部与固定在滑块9顶端的气缸10的缸杆连接，夹钳座14的前端和下夹钳12之间设有弹簧13。所述夹紧机构可通过气缸21带动其沿导轨II 59整体移动，上夹钳可通过液压油缸6带动其动作，从而与下夹钳12配合夹紧U型钢的一侧的侧翼。本实施例中的夹钳口设计为可移动式，夹钳口可随U型钢翼板高度的变化而随意移动装夹位置。为了适应U型钢几何形状的变化和消除在冲孔作业时因U型钢几何形状的变化而造成的震动对夹钳体的危害，可通过弹簧13来消除其带来的不利影响；所述腹板冲孔机3包括机座32，机座32上设有Y向导轨31，机架29滑设在导轨31上，其通过与其连接的滚珠丝杠副30带动其移动，机架29上设有液压冲头组件，液压冲头组件下方设有与机架29连接的下滑座28，液压冲头组件包括液压油缸23、与液压油缸23连接的压头24和至少2个安装在冲头杆上的冲头26，在压头24和每个冲头杆之间设有垫块机构，其通过气缸33带动与气缸杆头部连接的垫块25动作，以便控制不同的冲头动作。下滑座28上设有一排不同直径的凹模27；所述侧翼板冲孔机2包括机座54，机座54上设有两条水平直线导轨56，主机拖板47通过滑块55滑设于直线导轨56上，主机拖板47上固定有两块立板37、58，主机拖板47的两端水平设有两组相对的液压冲头组件，每组液压冲头组件包括主油缸43、与主油缸43连接的压头42和至少2个安装在冲头杆上的冲头41，主油缸43通过连接板与两侧的立板37、立板58固定在一起，压头42的侧面设有至少3个垂直导轨44，冲头杆的尾座可在导轨44之间的导轨槽内上下滑动，压头42的上部设有相应的垫块机构，其通过气缸38带动与气缸杆头部连接的垫块40动作，以便控制不同的冲头动作。两组液压冲头组件之间设有与主机拖板47固定连接的小工作台53，中心垫块34位于小工作 台53的上部，其两端分别与立板37、立板58固定连接，中心垫块34两侧各设有一个模架39。中心垫块34与每个模架39配合的侧面上均设有垂直的滑槽，每个滑槽内设有可沿该滑槽上下滑动的吊钩35，吊钩35的下端为钩状，模架39安装在吊钩35上，其安装面下端带有与吊钩35相配合的凹槽，吊钩35的上端与模架提升机构连接。每个模架39上设有与冲头数量相应的通孔，液压冲头组件的冲头杆穿过模架39上相应的通孔。所述的模架提升机构位于中心垫块34的上部，其通过伺服电机36传动滚珠丝杠副，通过滚珠丝杠带动吊钩35上下移动，从而带动模架39上下移动。中心垫块34的内部设有废料储料仓，该储料仓的侧壁上设有倾斜向下的废料孔道，该孔道与设在模架上的凹模52的中心孔相通。带动主机拖板47移动的拖板移动气缸50设在主机拖板47的下部，其气缸杆头部通过连接板51与主机拖板47连接，其尾端与气缸48的尾端串接，气缸48的缸杆头部与机座54连接，其设有位置调整装置，通过调整丝杠来调整。每个模架39与小工作台53之间各设一压紧滑块45，其滑设于导轨46上，导轨46固定在主机拖板47上，每个压紧滑块45的两端各设有一个压料油缸57，压料油缸57的缸杆头部与压紧滑块45的端部连接，通过两侧的压料油缸57带动压紧滑块45沿导轨46移动；所述后托料辊装置1包括托料辊和机架。 

本发明还包括液压系统、电气控制系统和气动系统，液压系统为整台设备提供液压动力及在微机控制下完成各种动作，气动系统为整机的气动元件提高动力及在微机控制下完成各种动作，电气控制系统由微机模块、各电气原件组成，通过编程及各元器件控制整机各部，准确无误地完成各种作业动作。本发明的所有作业程序完全由计算机控制，实现自动化作业。 

本发明的其他部分采用已有技术，在此不再赘述。 

利用本发明加工U型工件时，U型钢料开口朝上地放置在料辊上，送进小车上的夹紧机构动作，夹持U型钢料的一侧翼板向前送进至腹板冲孔机，进行腹板孔的冲制，然后工件继续送进至侧翼板冲孔机，侧翼板冲孔机的拖板移动气缸50动作，带动主机拖板47及工件移动，使工件的待加工面靠向中心垫块34，压料油缸57带动压紧滑块45动作，对工件进行定位并在侧面将工件压紧，主油缸43带动冲头对工件进行冲孔。两组液压冲头组件可同时或分别对工件进行冲孔作业。当所加工的孔的高度发生变化时，模架39由模架提升机构带动其上下移动至加工位，冲头杆及冲头也随模架沿导轨槽相应 地上下移动，然后进行相应的冲孔作业。加工过程中，当工件需要往前送进时，气缸48动作，其带动主机拖板及工件移动，使工件脱离开中心垫块，以便于工件送进。完成侧翼板上的冲孔作业后，工件继续由送进小车送进到后托料辊装置，完成所有作业。 

上述的实施例仅作为对本发明的说明，并非对其的限制。本领域的技术人员还可以在此基础上做出变化。 

本发明结构简单，单元机配置少，用两台冲孔主机即可完成U型钢的全部冲孔作业，其造价低，自动化程度高，可广泛应用于汽车U型大梁加工和钢结构U型钢材加工。 

Claims (4)

1.一种U型钢数控液压三面冲孔装置，其特征是：其自送料至出料方向依次设置有前托料辊装置(4)、腹板冲孔机(3)、侧翼板冲孔机(2)和后托料辊装置(1)，所述前托料辊装置(4)包括料辊、料辊架(19)，在料辊架(19)的侧面设有齿条(15)和滑轨(16)，滑轨(16)上安装有能沿送料方向运动的送进小车(5)，送进小车(5)上设有用于夹紧U型钢侧翼的夹紧机构，所述用于夹紧U型钢侧翼的夹紧机构包括上部设有导轨I(22)的夹钳座(14)和设在夹钳座(14)上部的夹钳体，所述夹钳座(14)滑设在导轨II(59)上，其后端与气缸(21)的缸杆连接，所述夹钳体包括下夹钳(12)和上夹钳，下夹钳(12)滑设在导轨I(22)上，上夹钳包括滑块(9)和设在滑块(9)前端的夹钳头(11)，滑块(9)的另一端通过接杆与固定在夹钳座(14)上的液压缸(6)的缸杆连接；所述腹板冲孔机(3)包括机座(32)、能沿设置在机座(32)上的Y向导轨(31)移动的机架(29)，机架(29)上设有液压冲头组件，液压冲头组件下方设有与机架(29)连接的下滑座(28)，每组液压冲头组件设有至少2个冲头；所述侧翼板冲孔机(2)包括上部设有直线导轨(56)的机座(54)和滑设于直线导轨(56)上的主机拖板(47)，主机拖板(47)的下部设有拖板移动气缸(50)，其两端水平设有两组相对的液压冲头组件，每组冲头组件设有至少2个冲头，两组冲头组件之间设有与主机拖板(47)固定连接的小工作台(53)，在主机拖板(47)的两侧设有立板(37、58)，中心垫块(34)位于小工作台(53)上方，中心垫块(34)的两端分别与设在主机拖板(47)两侧的立板(37、58)连接，中心垫块(34)两侧各设有一个可沿其上下移动的模架(39)，冲头组件的冲头杆穿过模架(39)上相应的孔并可随模架上下移动，模架(39)的提升机构位于中心垫块(34)的上部，每个模架(39)与小工作台(53)之间各设一压紧滑块(45)，其滑设于固定在主机拖板(47)上的导轨(46)上，每个压紧滑块(45)的两端各设有一个与其连接的压料油缸(57)；所述后托料辊装置(1)包括托料辊、机架。

2.根据权利要求1所述的U型钢数控液压三面冲孔装置，其特征是：滑块(9)的侧面带有竖直方向的导轨，夹钳头(11)的一端滑设于该导轨上，夹钳头(11)的上部与固定在滑块(9)顶端的气缸(10)的缸杆连接。

3.根据权利要求1或2所述的U型钢数控液压三面冲孔装置，其特征是：所述夹钳体为浮动式机构。

4.根据权利要求3所述的U型钢数控液压三面冲孔装置，其特征是：所述浮动式结构是在夹钳座(14)的前端和下夹钳(12)之间设置弹簧(13)。

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