CN105127280B - 一种多功能管件成形一体机及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能管件成形一体机及其加工工艺，属于管件成形技术领域，旨在提供一种能在同一工作台面上利用同一个控制系统同时进行多道工序加工的设备及工艺方法。与现有技术中的整套管件成形生产线相比，本发明的多功能管件成形一体机占地面积小，节省了控制系统的成本和管理成本，提高了工作效率，并且可以自动排废料，在提高了安全性的同时也进一步提升了工作效率，而且在本发明的冲孔机构中，可以实现多个孔的同时冲孔，大大提高了冲孔的精度，改善了管件的成形质量。

Description

一种多功能管件成形一体机及其加工工艺

技术领域

本发明涉及管件加工技术领域，特别是涉及一种能够在一个工作台面上同时进行管件的冲孔、缩口、切割等多种成形工艺的多功能一体机。

背景技术

现有技术中，管件的切割、冲孔、缩口工序通常是通过由专门的切割机、冲孔机以及缩口机组成的生产线来进行的，例如在专利号为201210196691.8的中国发明专利中就公开了这么一种管件下料冲孔缩口自动化生产线，包括切管机，用于切割管件；进料机，其进料端与切管机的出料端连接，进料机的一侧与冲床连接，进料机将切割好的管件传送到冲床上进行冲槽，冲床将冲好槽的管件推送回进料机；传送机，与进料机的出料端连接；缩口机，与传送机的出料端连接，将传送机传送的管件进行倒圆角处理；控制系统，分别与切管机、进料机、冲床、传送机及缩口机电连接，用于控制各设备的动作。

但是，采用这种生产线也存在着不足之处：

一、占地面积大：切割机、冲孔机、缩口机以及其他的成形设备出于安全生产的角度考虑都是独立设置的，并且相互具有一定的间隔，导致整条生产线的各个设备占用面积较大；

二、成本高、工作效率低下：现有的管件成形生产线中，切割机、冲孔机、缩口机等都需要配备独立的控制系统分别对其进行控制，这就提高了系统的控制成本，另外多个独立系统之间的衔接不良也会造成工作效率的降低。

三、加工精度不高：现有技术中的冲孔机，在对管件进行多孔加工时，通常是采用依次冲孔的方式，由于冲孔时冲头会造成孔周边管壁发生一定的塌边现象，进而导致管壁局部减薄，如果采用依次冲孔的方式，就造成了冲孔次数的增加，降低了整体的加工精度。另外，在实际加工过程中，所需冲的孔不一定都在一个平面上，有时候需要在管件的侧面乃至底面冲孔，如果采用现在的设备进行冲孔，则需要将管件多次装夹、多次翻转定位，这也势必影响加工的精度。

四、排废料耗时长：冲孔后，在冲压凹模中会残留废料，现在通常是采用人工的方式将这些废料倒出，为了便于让工人将冲压凹模取下清洁，需要设备停机，浪费了时间，也降低了工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种可以在一个台架上同时进行管件冲孔、缩口等多个工序加工的多功能管件成形一体机。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种多功能管件成形一体机，包括有机架，其特征在于：在所述机架上成形有一个水平的工作台面，在所述的工作台面上间隔地固定有冲孔机构和缩口机构，

所述的冲孔机构包括有冲压模具、用于固定管件的夹具、排废料机构和抽芯机构，所述冲压模具包括有上模座和下模座，所述下模座固定在所述工作台面上，在所述下模座的上表面开设有型腔，待冲孔的管件被夹持在所述型腔中；

在所述下模座上固定有竖直的导柱，所述的上模座套设在所述导柱上并且能沿所述导柱上下滑动，在所述上模座的顶部固定有第一油缸，所述第一油缸能提供驱动力驱动上模座沿所述导柱下压，在所述上模座底部固定有若干竖直的冲头；

在所述上模座上还设置侧向的冲头，在所述上模座顶部设置有用于驱动所述侧向冲头下压的第二油缸，在所述的下模座上嵌设有第三油缸，在所述第三油缸上也固定有冲头，由所述第三油缸提供驱动力驱动所述冲头上顶；

所述的夹具固定在所述下模座上且位于所述型腔的两侧；

所述抽芯机构包括有支架、芯棒和用于抽送芯棒的驱动装置，所述支架固定在所述的工作台面上，并且位于所述冲压模具的一侧，所述芯棒支承在所述支架上，所述芯棒的高度与待冲孔的管件的高度一致，并且能被所述的驱动装置推动至管件中，在所述芯棒上开设有若干个安装孔，在所述安装孔内可拆地固定有冲压凹模，当芯棒推送至所述管件中时，所述的冲压凹模与所述上模座上的竖直冲头正对；

所述的排废料机构包括顶杆和气缸，所述气缸通过气缸架固定在所述工作台面上，在所述气缸的气缸杆上固定有顶板，所述顶板上间隔地固定若干顶杆；

所述缩口机构设置在冲孔机构的一侧，包括有缩口模具和工件固定台。

作为本发明的改进，在所述下模座上还设置有两个定位爪，所述的定位爪设置在所述型腔的两侧，在所述机架上设置有能驱动所述的两个定位爪升降的升降气缸。

作为本发明的优选，所述的夹具包括有夹爪和转角油缸，所述转角油缸固定在所述的工作台面上，所述夹爪固定在所述的转角油缸上。

作为本发明的具体技术方案，在所述工作台面上还固定有基准块，所述的基准块与所述抽芯机构的支架对向设置在所述冲压模具的两侧，所述基准块具有竖直的侧面并且与所述芯棒相互垂直。

一种采用上述的多功能管件成形机进行管件加工的工艺，包括有如下步骤：

1）、先将待加工的管件放置到定位爪上，随后启动升降气缸，驱动定位爪下降至与所述型腔的高度齐平，从而将管件放入到型腔中；

2）、启动转角油缸，由转角油缸提供驱动力给夹爪，使得夹爪可以将管件压紧在型腔中；

3）、启动抽芯机构，由抽芯机构将芯棒推到管件中，直至芯棒与基准块接触；

4）、由第一油缸驱动上模座沿所述的导柱下压合模，上模座上的多个竖直冲头可以利用一次的合模力同时实现多个孔的冲孔加工，由此提高了冲孔的精度；

5）、继续保持上模座和下模座的合模状态，同时启动第二油缸、第三油缸，驱动侧向冲头由斜上方向着管件下压冲斜孔，以及驱动冲头上顶进行底部冲孔；

6）、待冲孔完毕，开模，启动抽芯机构沿原推送路径将芯棒抽出，等到芯棒上的冲压凹模移动至排废料机构的顶杆上方时，此时暂停芯棒的回抽，由气缸驱动顶板上顶，进而带动所有的顶杆上顶，将冲压凹模中的废料排出；

7）、驱动定位爪上升，将管件托起，随后采用机械手或者人工取料的方式将管件取下，并将管件装夹到缩口机构中；

8）、在缩口机构上，对管件进行缩口加工，同时在冲孔机构的下模座上重新装夹上一根新的管件，并重复前7个步骤的加工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：占地面积小，节省了控制系统的成本和管理成本，提高了工作效率，并且可以自动排废料，在提高了安全性的同时也进一步提升了工作效率，而且在本发明的冲孔机构中，可以实现多个孔的同时冲孔，大大提高了冲孔的精度，改善了管件的成形质量。

附图说明

图1为本发明实施例中多功能管件成形一体机的结构示意图；

图2为图1所示实施例中的俯视图；

图3为本发明实施例中芯棒的结构示意图；

图4为本发明实施例中冲压模具的结构示意图；

图5为本发明实施例中排废料机构的结构示意图；

图6为本发明实施例中夹具的结构示意图。

附图标记：

1、机架；11、工作台面；2、冲孔机构；21、冲压模具；211、下模座；2111、第三油缸；2112、冲头；2113、导柱；212、上模座；2121、第一油缸；2122、竖直冲头；2123、侧向冲头；2124、第二油缸；22、夹具；221、夹爪；222、转角油缸；23、排废料机构；231、顶杆；232、气缸；2321、气缸架；2322、顶板；24、抽芯机构；241、支架；242、芯棒；2421、冲压凹模；243、驱动装置；3、缩口机构；31、缩口模具；32、工件固定台；4、管件；5、基准块；6、定位爪。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1-图6所示，本实施例为一种多功能管件成形一体机，包括有机架1，在机架上成形有一个水平的工作台面11，在工作台面上分别间隔固定有冲孔机构2和缩口机构3（也可以为管端成型机构、切割机构等，这里仅以上述的两个机构作为实施例进行说明），

所述的冲孔机构2包括有冲压模具21、用于固定管件的夹具22、排废料机构23和抽芯机构24，具体的，上述的冲压模具包括了下模座211和上模座212，下模座固定在工作台面上，在其上开设有型腔，待加工的管件4被夹具固定在型腔中，所述的夹具22包括有夹爪221和转角油缸222，所述转角油缸固定在所述的工作台面上，所述夹爪固定在所述的转角油缸上，（夹爪的夹紧力通常由转角油缸提供，当然这里的转角油缸也可以替换为其他驱动装置），在下模座上固定有导柱2113，上模座套设在导柱上，上模座的顶部固定有第一油缸2121，第一油缸可提供驱动力驱动上模座下压，在上模座底部固定有若干竖直冲头2122，这样就可以利用上下模座一次合模的力同时带动多个冲头下压进行冲孔，提高了冲孔的精度。

所述抽芯机构24包括有支架241、芯棒242和用于抽送芯棒的驱动装置243，所述支架固定在所述的工作台面上，并且位于所述冲压模具的一侧，所述芯棒支承在所述支架上，所述芯棒的高度与待冲孔的管件的高度一致，并且能被所述的驱动装置推动至管件中，这里所说的驱动装置可以为气缸、油缸或者电机等。

在所述芯棒242上开设有若干个安装孔，在所述安装孔内可拆地固定有冲压凹模2421，当芯棒推送至所述管件中时，所述的冲压凹模与所述上模座上的竖直冲头正对。由于冲压凹模是可拆卸地固定在芯棒上的，使得在加工不同管件或者在同一管件上冲压不同尺寸的孔时，不需要再重新定制与之配套的冲压凹模和芯棒，只需要将芯棒上的冲压凹模更换成所需的型号即可，节省了成本的同时也缩短了拆装时间，提高了工作效率。

为了进一步提高冲孔的精度，在管件一端设置有基准块5，该基准块是固定不动的，其侧面为竖直平面并且与芯棒相互垂直，工人可以通过手动方式或者程控方式将芯棒推送至与基准块触碰，由于受到了基准块的阻挡，芯棒无法继续向前移动，这样就能确保芯棒的精确定位。

在实际加工过程中，所需冲的孔不一定都在一个平面上，有时候需要在管件的侧面乃至底面冲孔，如果采用现在的设备进行冲孔，则需要将管件多次装夹、多次翻转定位，这势必影响加工的精度，针对于此，作为一种延伸方案，可以在上模座上设置有侧向冲头2123，在上模座顶部设置有用于驱动侧向冲头的第二油缸2124，这种设计的目的在于，当需要在管件上冲斜孔时，由于上模座上的冲头是竖直设置的，在上模座下压时，无法利用这些冲头直接在管件上冲出斜孔，而在设置侧向冲头后，当冲压模具合模之后，可以启动第二油缸，利用第二油缸的驱动力驱动侧向冲头由侧上方向管件冲压，从而成形出斜孔。

与之同理，作为进一步的改进，也可以在下模座上嵌设第三油缸2111，在第三油缸上也固定有冲头2112，当冲压模具合模后，可以启动上述的第三油缸，驱动冲头对管件的下侧面进行冲孔，不需要再将管件进行翻转，节省了时间，提高了效率。

在冲孔后，冲压凹模中会残留冲孔出来的废料，为了清除冲压凹模中的废料，在工作台面上还固定有专门的排废料机构23，包括顶杆231和气缸232，所述气缸通过气缸架2321固定在所述工作台面上，在所述气缸的气缸杆上固定有顶板2322，所述顶板上间隔地固定若干顶杆231；在冲孔完毕后，抽芯机构往回抽送芯棒，当芯棒上的冲压凹模平移至顶杆的正上方时，此时气缸驱动顶杆上顶，将冲压凹模中的废料顶出。相对于人工取下冲压凹模清理的方式，采用排废料机构不需要停机去取冲压凹模，节省了排废料时间和拆装冲压凹模的时间，大大提高了工作效率。

为了便于将管件取下，在机架上还设置有两个可升降的定位爪6，定位爪设置在型腔的两侧，并且将管件托在其上，在进行管件成形时，定位爪下降至与型腔高度齐平，等到管件加工完毕，可以由升降汽缸或者其他驱动装置驱动定位爪上升，从而将管件悬空托起，方便机械手或者人工取料。

此外，在工作台面上还设置有缩口机构3（或者管端成型装置、墩头装置、管口切割装置等），上述的缩口机构设置在冲孔机构的一侧，包括有缩口模具31和工件固定台32，冲孔后的管件可以通过人工或者机械手抓取等方式被放置到工件固定台上，随后由工件固定台上的夹具将管件夹紧，再由驱动电机等驱动缩口模具对管端进行缩口成形。

为了避免进行缩口的管件与上述的芯棒发生干涉，管件在工件固定台上的高度要低于或高于芯棒的高度，这样就使得不同管件的冲孔和缩口可以同时进行。另外，为了减小工作台面所占用的面积，固定在缩口机构上的管件与固定在冲孔机构上的管件是相互垂直设置的。

具体的，采用上述的多功能管件一体机对管件进行成形的工艺包括有如下的步骤：

1）、先将待加工的管件放置到定位爪上，随后启动升降气缸，驱动定位爪下降至与所述型腔的高度齐平，从而将管件放入到型腔中；

2）、启动转角油缸，由转角油缸提供驱动力给夹爪，使得夹爪可以将管件压紧在型腔中；

3）、启动抽芯机构，由抽芯机构将芯棒推到管件中，直至芯棒与基准块接触；

4）、由第一油缸驱动上模座沿所述的导柱下压合模，上模座上的多个竖直冲头可以利用一次的合模力同时实现多个孔的冲孔加工，由此提高了冲孔的精度；

5）、继续保持上模座和下模座的合模状态，同时启动第二油缸、第三油缸，驱动侧向冲头由斜上方向着管件下压冲斜孔，以及驱动冲头上顶进行底部冲孔；

6）、待冲孔完毕，开模，启动抽芯机构沿原推送路径将芯棒抽出，等到芯棒上的冲压凹模移动至排废料机构的顶杆上方时，此时暂停芯棒的回抽，由气缸驱动顶板上顶，进而带动所有的顶杆上顶，将冲压凹模中的废料排出；

7）、驱动定位爪上升，将管件托起，随后采用机械手或者人工取料的方式将管件取下，并将管件装夹到缩口机构中；

8）、在缩口机构上，对管件进行缩口加工，同时在冲孔机构的下模座上重新装夹上一根新的管件，并重复前7个步骤的加工。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种多功能管件成形一体机，包括有机架，其特征在于：在所述机架上成形有一个水平的工作台面，在所述的工作台面上间隔地固定有冲孔机构和缩口机构，

所述的冲孔机构包括有冲压模具、用于固定管件的夹具、排废料机构和抽芯机构，所述冲压模具包括有上模座和下模座，所述下模座固定在所述工作台面上，在所述下模座的上表面开设有型腔，待冲孔的管件被夹持在所述型腔中；

在所述下模座上固定有竖直导柱，所述的上模座套设在所述导柱上并且能沿所述导柱上下滑动，在所述上模座的顶部固定有第一油缸，所述第一油缸能提供驱动力驱动上模座沿所述导柱下压，在所述上模座底部固定有若干竖直的冲头；

在所述上模座上还设置有侧向冲头，在所述上模座顶部设置有用于驱动所述侧向冲头下压的第二油缸，在所述的下模座上嵌设有第三油缸，在所述第三油缸上也固定有冲头，由所述第三油缸提供驱动力驱动所述冲头上顶；

所述的夹具固定在所述下模座上且位于所述型腔的两侧；

所述抽芯机构包括有支架、芯棒和用于抽送芯棒的驱动装置，所述支架固定在所述的工作台面上，并且位于所述冲压模具的一侧，所述芯棒支承在所述支架上，所述芯棒的高度与待冲孔的管件的高度一致，并且能被所述的驱动装置推动至管件中，在所述芯棒上开设有若干个安装孔，在所述安装孔内可拆地固定有冲压凹模，当芯棒推送至所述管件中时，所述的冲压凹模与所述上模座上的竖直冲头正对；

所述的排废料机构包括顶杆和气缸，所述气缸通过气缸架固定在所述工作台面上，在所述气缸的气缸杆上固定有顶板，所述顶板上间隔地固定若干顶杆；

所述缩口机构设置在冲孔机构的一侧，包括有缩口模具和工件固定台；在所述工作台面上还固定有基准块，所述的基准块与所述抽芯机构的支架对向设置在所述冲压模具的两侧，所述基准块具有竖直的侧面并且与所述芯棒相互垂直。

2.根据权利要求1所述的多功能管件成形一体机，其特征在于：在所述下模座上还设置有两个定位爪，所述的定位爪设置在所述型腔的两侧，在所述机架上设置有能驱动所述的两个定位爪升降的升降气缸。

3.根据权利要求1所述的多功能管件成形一体机，其特征在于：所述的夹具包括有夹爪和转角油缸，所述转角油缸固定在所述的工作台面上，所述夹爪固定在所述的转角油缸上。

4.一种采用如权利要求1所述的多功能管件成形一体机进行管件加工的工艺，包括有如下步骤：

1）、先将待加工的管件放置到定位爪上，随后启动升降气缸，驱动定位爪下降至与所述型腔的高度齐平，从而将管件放入到型腔中；

2）、启动转角油缸，由转角油缸提供驱动力给夹爪，使得夹爪可以将管件压紧在型腔中；

3）、启动抽芯机构，由抽芯机构将芯棒推到管件中，直至芯棒与基准块接触；

4）、由第一油缸驱动上模座沿所述的导柱下压合模，上模座上的多个竖直冲头可以利用一次的合模力同时实现多个孔的冲孔加工，由此提高了冲孔的精度；

5）、继续保持上模座和下模座的合模状态，同时启动第二油缸、第三油缸，驱动侧向冲头由管件的斜上方朝向管件下压，在管件上冲出斜孔，以及驱动冲头上顶对着管件进行底部冲孔；

6）、待冲孔完毕，开模，启动抽芯机构沿原推送路径将芯棒抽出，等到芯棒上的冲压凹模移动至排废料机构的顶杆上方时，此时暂停芯棒的回抽，由气缸驱动顶板上顶，进而带动所有的顶杆上顶，将冲压凹模中的废料排出；

7）、驱动定位爪上升，将管件托起，随后采用机械手或者人工取料的方式将管件取下，并将管件装夹到缩口机构中；

8）、在缩口机构上，对管件进行缩口加工，同时在冲孔机构的下模座上重新装夹上一根新的管件，并重复前7个步骤的加工。