CN107855404B - 一种调节辊式冲孔间距的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调节辊式冲孔间距的装置，包括两个上下压接的导料压辊、两个上下压接的冲孔压辊、两个上下压接的修正压辊，板料依次穿过导料压辊、冲孔压辊和修正压辊，冲孔压辊的两侧分别设置有压料辊，冲孔压辊与修正压辊之间设置有测速辊；位于上方的冲孔压辊表面均匀设置有凸模，位于下方的冲孔压辊表面设置有与凸模一一对应的凹模，凸模顶部设置有切割条，切割条外侧固定有橡胶外沿，切割条和橡胶外沿与凹模的内侧壁滑动贴合，凹模顶部设置有橡胶凸缘，橡胶凸缘顶部设置有凹槽，凹槽内壁设置有若干个环形橡胶片。本发明能够改进现有技术的不足，提高了冲孔位置精确度。

Description

一种调节辊式冲孔间距的装置与方法
技术领域
本发明涉及塑性加工技术领域，尤其是一种调节辊式冲孔间距的装置与方法。
背景技术
辊式冲孔工艺是将多组成对凸凹模安装在轧辊上，通过轧辊同步且相向旋转达到高速连续冲裁的目的。它具有生产效率高、冲裁力低、噪音小、占地面积小与投资小等优点，适用于厚度小于3.0mm的金属卷料，能够实现冲孔、落料、切边与切口等工序，在建筑、仓储、包装与汽车等领域展现出广阔的应用前景。
查阅现有文献资料，可知板带依靠其与轧辊间的摩擦力做前进运动，因此板带前进速度与轧辊旋转线速度相同。故模具在轧辊上的排布情况就决定了实际产品的冲孔间距，即一种模具排布情况对应于一种冲孔间距。这样极大地限制了模具的应用范围，即使是生产不同冲孔间距的同种冲孔类型产品，也需要更换具有不同模具排布的轧辊，不但费时费力，生产效率低，而且增加成本。中国发明专利申请CN 105745036A公开了一种可变孔距冲孔装置，利用材料与旋转冲头的速度差实现冲孔位置的调整。但是，这种冲孔装置在变速调整时，对于板材的传输位置控制不精确，容易导致冲孔位置偏移。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种调节辊式冲孔间距的装置与方法，能够解决现有技术的不足，提高了冲孔位置精确度。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种调节辊式冲孔间距的装置，包括两个上下压接的导料压辊、两个上下压接的冲孔压辊、两个上下压接的修正压辊，板料依次穿过导料压辊、冲孔压辊和修正压辊，冲孔压辊的两侧分别设置有压料辊，冲孔压辊与修正压辊之间设置有测速辊；位于上方的冲孔压辊表面均匀设置有凸模，位于下方的冲孔压辊表面设置有与凸模一一对应的凹模，凸模顶部设置有切割条，切割条外侧固定有橡胶外沿，切割条和橡胶外沿与凹模的内侧壁滑动贴合，凹模顶部设置有橡胶凸缘，橡胶凸缘顶部设置有凹槽，凹槽内壁设置有若干个环形橡胶片。
作为优选，导料压辊表面设置有第一橡胶压条，第一橡胶压条以导料压辊的径向方向布置，第一橡胶压条内设置有金属内芯，金属内芯与第一橡胶压条底部之间连接有弧形金属片，第一橡胶压条底部设置有第一空腔，第一空腔底部设置有滑槽，弧形金属片外侧连接有支撑杆，支撑杆的底部滑动插接在滑槽内。
一种上述的调节辊式冲孔间距的装置的方法，包括以下步骤：
A、按板料前进方向，依次输入待生产产品上的冲孔间距a1，a2，a3，……，an；
B、生产过程中，t0时刻，凸模前刃口与板料上表面相接触，标志着冲孔开始；t1时刻，凸模后刃口冲裁结束并旋出板料，标志着冲孔结束；在(t0,t1)时间段内，板料前进速度V与冲孔压辊旋转线速度VR相同，从而保证良好的断面质量；
C、每次冲孔结束后，比较待生产产品的冲孔间距ai与相邻模具所对应的冲孔压辊弧长b大小，通过计算模型，确定非冲裁时间段(t1,t4)内板料前进速度V与冲孔压辊旋转线速度VR：若ai<b，则通过加速冲孔压辊旋转或减慢板料前进速度，使冲孔压辊与减慢板料间产生b-ai的相对滑动量，最终获得目标冲孔间距ai；若ai＝b，则冲孔压辊旋转速度与板料前进速度相同；若ai>b，则通过减慢冲孔压辊旋转或加快板料前进速度，使冲孔压辊与板料间产生ai-b的相对滑动量，最终获得目标冲孔间距ai。
作为优选，板料前进速度随时间的变化路径需满足冲孔间距调节量ΔL的计算公式：
Figure BDA0001507872730000021
式中：a为目标冲孔间距值；b为冲孔压辊上相邻模具间所对应的弧长间距值；VH为板料前进速度；VR为冲孔压辊旋转线速度；t1为本次冲裁结束时刻；t4为下次冲裁开始时刻。
作为优选，当改变板料前进速度时，导料压辊的转速进行对应的调整，修正压辊在导料压辊转速发生变化之前0.2s，进行与导料压辊加速度相反的转速调整，修正压辊的加速度绝对值与导料压辊加速度绝对值之比为1:2～1:3。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明板料前进不再依靠辊冲机架的轧辊与板料间的摩擦力而是通过导料压辊与修正压辊配合带动实现的，因此，非冲裁时间段内板料前进速度与轧辊旋转线速度不再耦合在一起。根据输入的冲孔产品信息参数，通过实时调整板料前进速度与轧辊旋转线速度，可针对同种冲孔类型产品，自动连续地实现可变冲孔间距产品生产。这样不但减少了模具制造成本，降低生产成本，而且增加了产品多样化，实现了自动化生产。
实际上，通过更换不同模具排布的轧辊，也能够实现对不同冲孔间距的同类型产品的连续冲孔，但这样耗费大量的人力和时间，增加模具制造成本，不利于实现连续化生产。本发明则只需输入板材不同冲孔间距的信息，就能够根据计算模型实时自动调整板料前进速度与轧辊旋转速度，能够生产传统控制方法所不能实现的可变冲孔间距的产品，有利于实现对板材的连续冲孔。
本发明提供的冲孔压辊可以在冲孔时保证板料的稳定性。导料压辊表面的第一橡胶压条用来提高导料压辊与板料的接触牢固性。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中凸模的结构图。
图3是本发明一个具体实施方式中凹模的结构图。
图4是本发明一个具体实施方式中导料压辊的结构图。
图5是本发明一个具体实施方式中修正压辊的结构图。
图6是板料减速时冲孔间距减小的计算示意图。
图7是板料加速时冲孔间距增大的计算示意图。
图8是为可变冲孔间距产品示意图。
具体实施方式
参照图1-5，本发明一个具体实施方式包括两个上下压接的导料压辊1、两个上下压接的冲孔压辊2、两个上下压接的修正压辊3，板料4依次穿过导料压辊1、冲孔压辊2和修正压辊3，冲孔压辊2的两侧分别设置有压料辊5，冲孔压辊2与修正压辊3之间设置有测速辊6；位于上方的冲孔压辊2表面均匀设置有凸模7，位于下方的冲孔压辊2表面设置有与凸模7一一对应的凹模8，凸模7顶部设置有切割条9，切割条9外侧固定有橡胶外沿10，切割条9和橡胶外沿10与凹模8的内侧壁滑动贴合，凹模8顶部设置有橡胶凸缘11，橡胶凸缘11顶部设置有凹槽12，凹槽12内壁设置有若干个环形橡胶片13。导料压辊1表面设置有第一橡胶压条14，第一橡胶压条14以导料压辊1的径向方向布置，第一橡胶压条14内设置有金属内芯15，金属内芯15与第一橡胶压条14底部之间连接有弧形金属片16，第一橡胶压条14底部设置有第一空腔17，第一空腔17底部设置有滑槽18，弧形金属片16外侧连接有支撑杆19，支撑杆19的底部滑动插接在滑槽18内。修正压辊3表面设置有第二橡胶压条20，第二橡胶压条20以修正压辊3的轴向方向布置，第二橡胶压条20内设置有第二空腔21，第二空腔21内连接有第一弹簧体22，第一弹簧体22上固定有若干个支撑板23。
参照图6-7，一种上述的调节辊式冲孔间距的装置的方法，包括以下步骤：
A、按板料4前进方向，依次输入待生产产品上的冲孔间距a1，a2，a3，……，an；
B、生产过程中，t0时刻，凸模7前刃口与板料4上表面相接触，标志着冲孔开始；t1时刻，凸模7后刃口冲裁结束并旋出板料4，标志着冲孔结束；在(t0,t1)时间段内，板料4前进速度V与冲孔压辊2旋转线速度VR相同，从而保证良好的断面质量；
C、每次冲孔结束后，比较待生产产品的冲孔间距ai与相邻模具所对应的冲孔压辊2弧长b大小，通过计算模型，确定非冲裁时间段(t1,t4)内板料4前进速度V与冲孔压辊2旋转线速度VR：若ai<b，则通过加速冲孔压辊2旋转或减慢板料4前进速度，使冲孔压辊2与减慢板料4间产生b-ai的相对滑动量，最终获得目标冲孔间距ai；若ai＝b，则冲孔压辊2旋转速度与板料4前进速度相同；若ai>b，则通过减慢冲孔压辊2旋转或加快板料4前进速度，使冲孔压辊2与板料4间产生ai-b的相对滑动量，最终获得目标冲孔间距ai。
板料4前进速度随时间的变化路径需满足冲孔间距调节量ΔL的计算公式：
Figure BDA0001507872730000051
式中：a为目标冲孔间距值；b为冲孔压辊2上相邻模具间所对应的弧长间距值；VH为板料4前进速度；VR为冲孔压辊2旋转线速度；t1为本次冲裁结束时刻；t4为下次冲裁开始时刻。
当改变板料4前进速度时，导料压辊1的转速进行对应的调整，修正压辊3在导料压辊1转速发生变化之前0.2s，进行与导料压辊1加速度相反的转速调整，修正压辊3的加速度绝对值与导料压辊1加速度绝对值之比为1:2～1:3。
参照图8，下面结合发明人制作的样机，进行实际操作过程的说明：
初始状态为：板料前进速度V与轧辊旋转线速度VR均为100mm/s，辊冲机架轧辊上相邻模具间所对应的弧长为400mm，目标孔长度为50mm。
首先，输入相邻冲孔间距数据：225mm，400mm，575mm……。
以凸模前刃口与板料上表面相接触时刻作为初始时刻0。第一次冲孔时间段(0,0.5)内，板料前进速度与轧辊旋转线速度相同，均为100mm/s。在冲裁结束时刻，比较目标冲孔间距与轧辊上相邻模具间所对应的弧长：由于目标冲孔间距200mm小于轧辊上相邻模具间所对应的弧长400mm，因此，调整板带前进速度。具体步骤为(0.5,1.0)时间段内板带以恒定加速度-100mm/s2减速到预定速度50mm/s，然后在(1.0,4.0)时间段内以50mm/s的速度匀速前进，最后在(4.0,4.5)时间段内再以恒定加速度100mm/s2加速至100mm/s，准备进行下一次冲裁。
第二次冲孔时间段(4.5,5.0)内，板料前进速度V与轧辊旋转线速度VR相同，均为100mm/s。在冲裁结束时刻，比较目标冲孔间距与轧辊上相邻模具间所对应的弧长：由于目标冲孔间距与轧辊上相邻模具间所对应的弧长相同，因此，在非冲孔时间段(5.0,9.0)内，不用调节板料前进速度V与轧辊旋转线速度VR。
第三次冲孔时间段(9.0,9.5)内，板料前进速度V与轧辊旋转线速度VR相同，均为100mm/s。在冲裁结束时刻，比较目标冲孔间距与轧辊上相邻模具间所对应的弧长：由于目标冲孔间距大于轧辊上相邻模具间所对应的弧长相同，因此，调整板带前进速度。具体步骤为(9.5,10.0)时间段内板带以恒定加速度100mm/s2加速到预定速度150mm/s，然后在(10.0,13.0)时间段内以150mm/s的速度匀速前进，最后在(13.0,13.5)时间段内以恒定加速度-100mm/s2减速至100mm/s，准备进行下一次冲裁。
以上实例是在保持轧辊旋转速度不变的情况下，调整板带前进速度来实现的。同样的，可保持板带前进速度不变的情况下，调整轧辊旋转线速度来实现的。更复杂的，可以同时调整轧辊旋转速度与板带前进速度，利用合适的控制方法来实现目标冲孔间距。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种调节辊式冲孔间距的装置，其特征在于：包括两个上下压接的导料压辊(1)、两个上下压接的冲孔压辊(2)、两个上下压接的修正压辊(3)，板料(4)依次穿过导料压辊(1)、冲孔压辊(2)和修正压辊(3)，冲孔压辊(2)的两侧分别设置有压料辊(5)，冲孔压辊(2)与修正压辊(3)之间设置有测速辊(6)；位于上方的冲孔压辊(2)表面均匀设置有凸模(7)，位于下方的冲孔压辊(2)表面设置有与凸模(7)一一对应的凹模(8)，凸模(7)顶部设置有切割条(9)，切割条(9)外侧固定有橡胶外沿(10)，切割条(9)和橡胶外沿(10)与凹模(8)的内侧壁滑动贴合，凹模(8)顶部设置有橡胶凸缘(11)，橡胶凸缘(11)顶部设置有凹槽(12)，凹槽(12)内壁设置有若干个环形橡胶片(13)；
导料压辊(1)表面设置有第一橡胶压条(14)，第一橡胶压条(14)以导料压辊(1)的径向方向布置，第一橡胶压条(14)内设置有金属内芯(15)，金属内芯(15)与第一橡胶压条(14)底部之间连接有弧形金属片(16)，第一橡胶压条(14)底部设置有第一空腔(17)，第一空腔(17)底部设置有滑槽(18)，弧形金属片(16)外侧连接有支撑杆(19)，支撑杆(19)的底部滑动插接在滑槽(18)内；
修正压辊(3)表面设置有第二橡胶压条(20)，第二橡胶压条(20)以修正压辊(3)的轴向方向布置，第二橡胶压条(20)内设置有第二空腔(21)，第二空腔(21)内连接有第一弹簧体(22)，第一弹簧体(22)上固定有若干个支撑板(23)。
2.一种权利要求1所述的调节辊式冲孔间距的装置的方法，其特征在于包括以下步骤：
A、按板料(4)前进方向，依次输入待生产产品上的冲孔间距a1，a2，a3，……，an；
B、生产过程中，t0时刻，凸模(7)前刃口与板料(4)上表面相接触，标志着冲孔开始；t1时刻，凸模(7)后刃口冲裁结束并旋出板料(4)，标志着冲孔结束；在(t0,t1)时间段内，板料(4)前进速度V与冲孔压辊(2)旋转线速度VR相同，从而保证良好的断面质量；
C、每次冲孔结束后，比较待生产产品的冲孔间距ai与相邻模具所对应的冲孔压辊(2)弧长b大小，通过计算模型，确定非冲裁时间段(t1,t4)内板料(4)前进速度V与冲孔压辊(2)旋转线速度VR：若ai<b，则通过加速冲孔压辊(2)旋转或减慢板料(4)前进速度，使冲孔压辊(2)与减慢板料(4)间产生b-ai的相对滑动量，最终获得目标冲孔间距ai；若ai＝b，则冲孔压辊(2)旋转速度与板料(4)前进速度相同；若ai>b，则通过减慢冲孔压辊(2)旋转或加快板料(4)前进速度，使冲孔压辊(2)与板料(4)间产生ai-b的相对滑动量，最终获得目标冲孔间距ai。
3.根据权利要求2所述的调节辊式冲孔间距的装置的方法，其特征在于：板料(4)前进速度随时间的变化路径需满足冲孔间距调节量ΔL的计算公式：
Figure FDA0004129258590000021
式中：a为目标冲孔间距值；b为冲孔压辊(2)上相邻模具间所对应的弧长间距值；VH为板料(4)前进速度；VR为冲孔压辊(2)旋转线速度；t1为本次冲裁结束时刻；t4为下次冲裁开始时刻。
4.根据权利要求3所述的调节辊式冲孔间距的装置的方法，其特征在于：当改变板料(4)前进速度时，导料压辊(1)的转速进行对应的调整，修正压辊(3)在导料压辊(1)转速发生变化之前0.2s，进行与导料压辊(1)加速度相反的转速调整，修正压辊(3)的加速度绝对值与导料压辊(1)加速度绝对值之比为1:2～1:3。
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