CN103230980A - 冲孔机上的模具库 - Google Patents
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Abstract
一种冲孔机上的模具库，它包括冲压单元组件，其特征是冲压单元组件采用阵列式组合排列布置模具，冲压单元组件上的模具以冲压动力源为中心向四周分布并采用阵列式组合排列的方式进行模具布置，模具阵列沿纵梁送进方向或垂直纵梁送进方向进行自由组合。阵列组合式模具库具备结构尺寸紧凑、能降低冲压偏载力、选模简单稳定、压料效果好等特点，通过自动控制系统，为汽车纵梁数控冲孔生产线公称压力、冲孔精度、生产效率等性能指标的提升提供稳定的冲压核心保证。
Description
技术领域
本方案涉及汽车纵梁数控冲孔生产线冲孔主机的模具库结构。
背景技术
汽车纵梁数控冲孔生产线冲孔机的模具库内装有多种符合汽车纵梁制孔作业要求的模具，通过数控系统自动选模，配合冲压动力源完成纵梁冲孔作业。目前国内外汽车纵梁数控冲孔生产线冲孔机的模具库作为冲压核心，主要由冲压单元、换模单元和压料单元组成；冲压单元大多采用单排模具布置、双排模具布置或单双排沿纵梁送进方向组合式布置的模具排列方式，其模具在冲压中心呈左右分布，由于模具数量较多，使得该结构的模具库长度大，模具库两端的模具距离冲压中心较远，模具库进行冲压作业时，模具库两端模位上的模具相对与冲压中心会产生较大的冲压偏载力矩。偏载力矩的存在，使得主机需要提供抗偏载力矩的机构，偏载力矩越大，这套机构的成本投入就越高；模具库长亦会造成主机宽度加大，使得主机床身结构尺寸及重量都会因此加大，直接影响主机整体结构性能及运行速度的提升。换模单元均采用每个模位对应一个单位置气缸来实现的选模动作，鉴于模位数量多，使得气缸的数量多；气缸的活塞杆与打击垫块直联，缸体损坏严重，同时管线布置多、电气控制繁琐，设备调试和维修难度非常大；压料单元依托冲孔主机的床身，多采用转轴固定在主机床身，压料板随模具库运动的摆动压料的方式，该方式由于压料板处于摆动状态，无法保证压料板的压料面与纵梁工件表面的有效面接触，压料过程中对纵梁有侧向的推动力，压料效果差且及易影响纵梁冲孔精度；同时压料板的复位动作依托复位气缸或气囊实现，由于压料板的频繁摆动动作，复位气缸或气囊极易损伤而影响复位效果。已有的模具库结构只能安装在开式的C型床身上，随主机一起沿垂直送进方向移动进行冲孔作业，由于主机和模具库的重量很大，使得主机在该运动方向的运行性能无法提升。目前国内汽车纵梁的材料在向高强度钢板的趋势发展，板料的抗拉强度和屈服强度都在不断提高，使得汽车纵梁数控冲孔机的冲压公称压力也在不断提升，现有模具库结构的不足就越发的明显：偏载力矩大、选模结构不稳定、压料效果差、沿垂直送进方向的运行性能无法提升等问题，制约了冲孔机的公称压力、冲孔精度、生产效率等性能指标的提升。
发明内容
本方案目的是根据现有模具库的技术不足，提出了一种结构尺寸紧凑、能降低冲压偏载力、选模简单稳定、压料效果好的阵列组合式模具库，为汽车纵梁数控冲孔生产线公称压力、冲孔精度、生产效率等性能指标的提升提供稳定的冲压核心保证。
本方案所采用的技术方案是：一种冲孔机上的模具库，它包括冲压单元组件，其特征是冲压单元组件采用阵列式组合排列布置模具，冲压单元组件上的模具以冲压动力源为中心向四周分布并采用阵列式组合排列的方式进行模具布置，模具阵列沿纵梁送进方向或垂直纵梁送进方向进行自由组合。
本方案的具体特点还有，在冲压单元组件两侧对称设置换模单元组件和压料单元组件。
换模单元组件采用并列设置的多位置气缸完成多模位的选模动作，多位置气缸组件的气缸活塞杆与打击垫块的直线导向系统通过自对中活塞杆连接件连接在一起，有效的保护了气缸活塞杆；同时由于气缸的数量少，管线布置简单、电气控制简化，调试和维修更加便捷。压料单元组件不再依托主机床身，而是直接安装在冲压单元组件上，随冲压动作自主压料复位。
冲压单元组件包括上下布置的冲压单元上模机构组件和冲压单元下模机构组件；冲压单元上模机构组件包括上下布置的上导向座和下导向座，在下导向座上安装有模具顶柱，模具顶柱通过复位气缸顶压在下导向座内，复位气缸设置在上导向座内，上导向座与液压主油缸的液压主油缸活塞杆连接；在下导向座和上导向座之间设置有上挡板；模具顶柱的下方设置有凸模，凸模安装在上模座内；下导向座和上模座之间设置有下挡板；冲压单元下模机构组件包括下模座，其上设置有凹模。
换模单元组件包括支撑架，设置于支撑架上的气缸支架，气缸支架上安装有多位置气缸组件，多位置气缸组件的活塞杆连接有自对中活塞杆连接件，自对中活塞杆连接件与打击垫块连接；在支撑架上有导向座，其上安装有直线导向装置，打击垫块与直线导向装置连接；换模单元组件通过支撑架安装在冲压单元组件的下导向座上。
压料单元组件包括压料板，压料板上设置有过渡块；压料顶杆端头卡装在过渡块内，压料顶杆安装在压料缸筒内，压料缸筒的顶部安装有端盖；氮气缸通过螺钉与端盖装配后安装到缸筒上，氮气缸的活塞杆与压料顶杆的上顶面接触。压料板采用整体式压料板或者分体式压料板。压料单元组件通过压料缸筒安装在冲压单元组件的下导向座上。
本方案的技术方案的有益效果是，相同数量模位的模具库，经过模具的阵列式组合布置后，模具库长度大幅度减小，模具库外端的模具距离冲压动力源的距离也随之大幅度缩短，从而有效降低冲压的偏载力矩，也降低了冲孔机抵抗冲压偏载力矩装置的成本；模具库长度减小，整体结构紧凑，承载模具库的主机宽度尺寸减少，主机结构可以做到更加紧凑，降低主机重量的同时强化了主机结构，可更好的保证冲孔主机的公称压力的提升。
压料单元采用分体式（或整体式）压料板，利用氮气弹簧完成压料动作；压料单元直接安装在冲压单元上，压料过程压料板随冲压动作在冲压方向上垂直动作，可实现压料板的压料面与纵梁工件表面的有效面接触且不产生侧推力，有效的保证了压料效果和纵梁孔位精度。复位时随冲压单元的提升实现强制复位，由氮气弹簧的压缩力保证拔模的压料效果。
阵列组合式模具库的紧凑设计，使其可与液压主油缸的活塞杆连接，通过液压主油缸安装在开式床身上，实现随主机一起沿垂直送进方向移动进行冲孔作业，由于模具库结构紧凑，主机床身重量减小，使得主机在该运动方向的运行性能有一定的提升。或者，与液压主油缸活塞杆连接，通过液压主油缸及主机床身连接板安装在闭式床身上，此时模具库沿垂直送进方向移动进行冲孔作业，主机床身不动，冲孔机在该运动方向的运行性能可以在高冲压公称力下，实现运行性能的翻倍提升，从而更有效的提高冲孔主机的冲孔节拍、提高生产线的效率。阵列组合式模具库具备结构尺寸紧凑、能降低冲压偏载力、选模简单稳定、压料效果好等特点，通过自动控制系统，为汽车纵梁数控冲孔生产线公称压力、冲孔精度、生产效率等性能指标的提升提供稳定的冲压核心保证。
附图说明
图1是阵列组合式模具库与闭式主机连接实例；图2是阵列组合式模具库与C型主机连接实例；图3是阵列组合式模具库主视图；图4是阵列组合式模具库轴向视图；图5是阵列组合式模具库剖视图；
图中：1-上导向座；2-上档板；3-下导向座；4-下挡板；5-上模座；6-压料缸筒；7-过渡块；8-压料板；9-下模座；10-打击垫块；11-导向装置；12-多位置气缸组件；13-支撑架；14-直线导向装置；15-垫块；16-氮气弹簧；17-压料顶杆；18-导向套；19-凸模；20-凹模；21-凸模导向套；22-模具顶柱；23-导向套；24-复位气缸；25-板料；26-液压主油缸；27-主机床身；28-主机床身连接板；29-主油缸法兰连接板；30-模具库连接块；31-阵列组合式模具库组件；32-冲压单元组件；33-冲压单元上摸机构组件；34-换模单元组件；35-压料单元组件；36-冲压单元下摸机构组件；37-液压主油缸活塞杆；38-气缸支架；39-自对中活塞杆连接件；40-导向座；41-端盖；42-第一多位置气缸；43-第二多位置气缸；44-Ⅰ号模具；45-Ⅱ号模具；46-Ⅲ号模具；47-Ⅳ号模具。
具体实施方式
图1和2是阵列组合式模具库与液压主油缸及主机床身应用的实例，图1为通过主机床身连接板28将液压主油缸26通过主油缸法兰连接板29和与闭式床身的主机装配。图2为通过液压主油缸26的四周立面与开式床身的主机装配。
图1中阵列组合式模具库组件31的上导向座1通过模具库连接滑块30与安装在主油缸法兰连接板29上的液压主油缸26的液压主油缸活塞杆37进行安装，为阵列组合式模具库组件31提供冲压动力源；主油缸法兰连接板29与安装在主机床身27上的主机床身连接板28连接；下模座9与主机床身27刚性连接，从而实现矩阵式模具库组件31与液压主油缸26及主机床身27的安装；
如图2的应用实例，阵列组合式模具库组件31的上导向座1通过模具库连接滑块30与液压主油缸26的液压主油缸活塞杆37进行连接，液压主油缸26的四个方位垂直立面均可以与主机床身实现刚性连接；下模座9与主机床身刚性连接从而实现阵列组合式模具库组件31与液压主油缸26及主机床身的安装；
如图4所示，模具库采用阵列组合式布置，可根据汽车纵梁数控冲孔生产线冲孔主机的设计需要，自由进行模位的阵列组合式排列，一种阵列组合式模具库，它包括冲压单元组件32设置于冲压单元上的换模单元组件34和压料单元组件35。
冲压单元组件32具体结构如图3和4所示，冲压单元组件包括上下布置的冲压单元上模机构组件33和冲压单元下模机构组件36；如图5所示，冲压单元上模机构组件33包括上下布置的上导向座1和下导向座3，在下导向座3上安装有模具顶柱22，模具顶柱22通过复位气缸24顶压在下导向座3内，复位气缸24设置在上导向座1内，上导向座1与液压主油缸26的液压主油缸活塞杆37连接；在下导向座3和上导向座1之间设置有上挡板2；模具顶柱22的下方设置有凸模19，凸模19安装在上模座5内；下导向座3和上模座5之间设置有下挡板4；冲压单元下模机构组件36包括下模座9，其上设置有凹模20。
换模单元组件34包括安装在冲压单元组件32的下导向座3上的支撑架13，设置于支撑架13上的气缸支架38，气缸支架38上安装有多位置气缸12，多位置气缸12的气缸活塞杆连接有自对中活塞杆连接件39，自对中活塞杆连接件39与打击垫块10连接；在支撑架13上有导向座40，其上安装有直线导向装置14，打击垫块10与直线导向装置14连接，沿直线导向装置14的方向进行选模动作。自对中活塞杆连接件39为德国FESTO气动标准元件。
如图3所示，压料单元组件35通过压料缸筒6安装在冲压单元组件32的下导向座3上。压料单元组件35包括固定在下导向座3上的压料缸筒6，压料缸筒6的顶部安装有端盖41，氮气弹簧16的一端通过螺钉与端盖41装配后安装压料缸筒6内，在压料缸筒6中还设置有压料顶杆17，氮气弹簧16的另一端与压料顶杆17的上顶面接触。在压料板8上固定设置有过渡块7，压料顶杆17下端卡装固定在过渡块7上。
压料板8采用整体式压料板或者分体式压料板。
如图4所示的实例，模具数量22个，模具排布为三组阵列的组合排布，分别为2×4阵列、2×3阵列、2×4阵列；多位置气缸组件12对称布置在模具库的相对的2个安装面上（多位置气缸12可以根据设计的模具库阵列组合排列方式，安装在模具库周边的任意4个安装面上），每排模具对称布置2套多位置气缸，共计6排模具共12个多位置气缸。
如图4所示2×4阵列模具排列：1号多位置气缸42和2号多位置气缸43，其中1号多位置气缸42驱动打击垫块10分别完成Ⅰ号模具44和Ⅱ号模具45的选模工作，2号多位置气缸43驱动打击垫块10分别完成Ⅲ号模具46和Ⅳ号模具47的选模工作；如为2×3阵列模具排列，则1号多位置气缸42和2号多位置气缸43，其中1号多位置气缸42驱动打击垫块10分别完成Ⅰ号模具44和Ⅱ号模具45的选模工作，2号多位置气缸43驱动打击垫块10完成Ⅲ号模具46的选模工作；图4所示的多位置气缸组件12的工位数为1-2个，根据阵列的布置方案和多位置气缸选型，多位置气缸组件12的工位数最多可达5个。
从图5、图3、图4可以看出阵列组合式式模具库的具体结构组成。阵列组合式模具库组件31，由安装在冲压单元组件32上的换模单元组件34和压料单元组件35装配组成；冲压单元组件32分为冲压单元上模机构组件33和冲压单元下模机构组件36两部分，冲压单元上模机构组件33跟随液压主油缸26完成冲压过程的上、下行动作，冲压单元下模机构组件36则固定在主机床身27上，板料25位于冲压单元下模机构组件36上方。
待冲压状态时，冲压单元组件32中的复位活塞24通过冲压顶柱22将凸模19压紧在初始位置，同时换模单元组件34中的所有多位置选模气缸组件12均处在初始0号位置上。
冲压进行时，冲压单元组件32、换模单元组件34、压料单元组件35协调组合动作。板料25置于冲压单元组件32的凹模20上，凹模20可以选用圆形或者方形模具。安装在冲压单元组件32的换模单元组件34，在导向装置11导向作用下，多位置气缸组件12驱动打击垫块10移动到指定模位的模具顶柱22上方完成选模动作；然后冲压单元组件32的冲压单元上摸机构组件33在液压主油缸26的液压主油缸活塞杆37的驱动下，整体往冲压单元下摸机构组件36移动，当安装在冲压单元件32上的压料单元件35的压料板8最先接触冲压板料25后，由压料板8直线导向装置14导向，通过压料顶杆17挤压压料的氮气弹簧16，氮气弹簧16随着受压增大其输出力增大，反作用将压料板8紧紧压在板料25上。随着冲压单元件32的凸模19接触板料25后执行冲孔动作后，被选凸模19完成冲孔动作，其他凸模19因多位置气缸组件12没有将打击垫块10的推至其模具顶柱22上方，则未选凸模19沿着凸模导向套21被推入上模座5内，从而不参与冲孔作业。
冲压结束时，冲压单元件32的冲压单元上摸机构组件33在液压主油缸26的驱动下回程，压料单元组件35的压料板8在氮气弹簧16的作用下对板料25有持续压紧的作用，方便凸模19从板料25中完成拔模动作。氮气弹簧16回到初始位置后，通过压料板8上的过渡块7将压料板8强制提起，以方便模具库在板料25上方进行下次冲孔时的位置移动；换模单元组件的多位置气缸组件12驱动打击垫块10回到初始0号位置或者下一个位置，准备下一个冲压循环。
Claims (8)
1.一种冲孔机上的模具库，它包括冲压单元组件，其特征是冲压单元组件采用阵列式组合排列布置模具，冲压单元组件上的模具以冲压动力源为中心向四周分布并采用阵列式组合排列的方式进行模具布置，模具阵列沿纵梁送进方向或垂直纵梁送进方向进行自由组合。
2.根据权利要求1所述的冲孔机上的模具库，其特征是冲压单元组件包括上下布置的冲压单元上模机构组件和冲压单元下模机构组件；冲压单元上模机构组件包括上下布置的上导向座和下导向座，在下导向座上安装有模具顶柱，模具顶柱通过复位气缸顶压在下导向座内，复位气缸设置在上导向座内，上导向座与液压主油缸的液压主油缸活塞杆连接；在下导向座和上导向座之间设置有上挡板；模具顶柱的下方设置有凸模，凸模安装在上模座内；下导向座和上模座之间设置有下挡板；冲压单元下模机构组件包括下模座，其上设置有凹模。
3.根据权利要求1或2所述的冲孔机上的模具库，其特征是在冲压单元组件两侧对称设置换模单元组件和压料单元组件。
4.根据权利要求3所述的冲孔机上的模具库，其特征是换模单元组件采用并列设置的多个多位置气缸完成多模位的选模动作，多位置气缸组件的气缸活塞杆与打击垫块的直线导向系统通过自对中活塞杆连接件连接在一起。
5.根据权利要求3所述的冲孔机上的模具库，其特征是换模单元组件包括支撑架，设置于支撑架上的气缸支架，气缸支架上安装有多位置气缸组件，多位置气缸组件的活塞杆连接有自对中活塞杆连接件，自对中活塞杆连接件与打击垫块连接；在支撑架上有导向座，其上安装有直线导向装置，打击垫块与直线导向装置连接；换模单元组件通过支撑架安装在冲压单元组件的下导向座上。
6.根据权利要求3所述的冲孔机上的模具库，其特征是压料单元组件包括压料板，压料板上设置有过渡块；压料顶杆端头卡装在过渡块内，压料顶杆安装在压料缸筒内，压料缸筒的顶部安装有端盖；氮气缸通过螺钉与端盖装配后安装到缸筒上，氮气缸的活塞杆与压料顶杆的上顶面接触。
7.根据权利要求6所述的冲孔机上的模具库，其特征是压料单元组件通过压料缸筒安装在冲压单元组件的下导向座上。
8.根据权利要求6所述的冲孔机上的模具库，其特征是压料板采用整体式压料板或者分体式压料板。
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