CN107855449B - 一种全自动锻压生产线 - Google Patents

Abstract

一种全自动锻压生产线。涉及锻压机床领域，尤其涉及其中自动化加工的锻压机床领域。结构精巧、动作稳定、自动化程度高且无安全隐患。包括机架、模具组件和机械手组件；所述机架包括上固定座、下固定座和直线驱动装置，所述直线驱动装置固定连接在下固定座的上方，所述上固定座固定连接在直线驱动装置的底部、且在直线驱动装置的驱动下做直线升降运动。具有人工成本低、动作效率高、结构稳定性好等优点。

Description

一种全自动锻压生产线

技术领域

本发明涉及锻压机床领域，尤其涉及其中自动化加工的锻压机床领域。

背景技术

目前，锻压生产线大多由镦粗机床、预锻机床、成型机床和冲孔机床组成，其在使用时通常在相邻机床之间设置滑轨，并在每台机床前均需配置一名操作人员，从而使得操作人员可通过夹具将上一机床中加工完毕的工件夹取出之后可放入滑轨中滑倒下一机床的一侧，此后，再由下一机床一侧的操作人员将工件放入机床中进行加工，具有人工成本高、劳动强度大（工件的夹取及放入均需由人工完成）、动作效率低等缺陷。此外，由于工件在加工过程中将携带较高的温度，因此，常因转运过程中降温速度过快而引发工件品质降低、废品率增高等问题，且高温的工作环境，给操作人员也带来了极大的安全隐患。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种结构精巧、动作稳定、自动化程度高且无安全隐患的全自动锻压生产线。

本发明的技术方案为：包括机架、模具组件和机械手组件；所述机架包括上固定座、下固定座和直线驱动装置，所述直线驱动装置固定连接在下固定座的上方，所述上固定座固定连接在直线驱动装置的底部、且在直线驱动装置的驱动下做直线升降运动；

所述模具组件可拆卸的连接在机架中，所述模具组件包括上模座、下模座、导柱和若干套模具，所述下模座滑动连接在下固定座的顶面上，所述上模座滑动连接在上固定座的底面上，所述上模座中开设有导柱孔，所述导柱的底端固定连接在下模座上、且其顶端伸入导柱孔中，若干套所述模具中的上模均可拆卸的连接在上模座的底面上、且若干套所述模具中的下模均可拆卸的连接在下模座的顶面上；

若干套所述模具依次分为镦粗模具、预锻模具、成型模具和冲孔模具；

所述机械手组件可拆卸的连接在下模座的顶面上，所述机械手组件包括一对横梁和与模具对应的若干夹爪，一对所述横梁通过横梁驱动组件可拆卸的连接在下模座的顶面上、且分设在所述模具的下模的两侧，一对所述横梁在横梁驱动组件的作用下做同步的往复升降运动和往复平移运动，若干所述夹爪分别通过若干夹爪驱动组件可拆卸的连接在横梁上、且在夹爪驱动组件的作用下做直线往复运动。

所述模具组件还包括下模前侧夹紧组件、下模后侧夹紧组件和一对上模夹紧组件；

所述上固定座的前后两侧均开设有上通槽，所述上模座的前后两侧均开设有截面呈倒T字形的上滑槽，所述上模夹紧组件包括上驱动座和上驱动杆，两所述上驱动座均滑动连接在上固定座的顶面上，所述上驱动杆的顶端连接在上驱动座中、且在上驱动座的驱动下做直线升降运动，两所述上驱动杆的上部分别滑动连接在两上通槽中，两所述上驱动杆的下部分别滑动连接在两上滑槽中、且两上驱动杆的底端均设有与两上滑槽的下部适配的上限位块；

所述下模座的前侧开设有下通槽，所述下固定座的前侧开设有截面呈倒T字形的下滑槽，所述下模前侧夹紧组件包括下驱动座和下驱动杆，所述下驱动座滑动连接在下模座的顶面上，所述下驱动杆的顶端连接在下驱动座中、且在下驱动座的驱动下做直线升降运动，所述下驱动杆的上部滑动连接在下通槽中，所述下驱动杆的下部滑动连接在下滑槽中、且下驱动杆的底端设有与下滑槽的下部适配的下限位块；

所述下固定座的后侧开设有截面呈倒T字形的下卡槽，所述下模后侧夹紧组件包括夹紧座、夹紧杆和夹紧块，所述夹紧座的底面上固定连接有与下卡槽适配的下卡块、且夹紧座的顶面上固定连接有铰接座，所述夹紧座滑动连接在下固定座的顶面上、且位于下模座的后侧，所述夹紧块的中部铰接在铰接座中、且夹紧块的一侧压合在下模座的上方，所述夹紧杆固定连接在夹紧座中、且抵在夹紧块远离下模座的一侧的底面上。

所述横梁驱动组件包括分别连接在横梁的两端的两个端头驱动组件；

所述端头驱动组件包括一根固定轴和一对单侧驱动组件，所述固定轴可拆卸的连接在下模座上，所述单侧驱动组件包括电机、输出轴、传动蜗杆、传动齿轮、传动链条和驱动盘，所述驱动盘套设在固定轴上、且与固定轴活动连接，所述传动蜗杆的一端穿设在驱动盘上、且另一端穿设所述横梁，所述驱动盘、横梁均与传动蜗杆活动连接，所述传动齿轮套接在传动蜗杆的中部、且与传动蜗杆固定相连，所述传动链条呈环状、且依次绕过传动齿轮和固定轴，所述电机固定连接在横梁上，所述输出轴固定连接所述电机、且在电机的驱动下做绕自身轴心的正转或反转，所述输出轴穿设所述横梁、且与传动蜗杆相啮合；

所述夹爪驱动组件包括凸轮、传动轴、拉簧、后立板和一对侧立板，一对所述侧立板均套接所述横梁、且与横梁固定相连，所述夹爪滑动连接在两侧立板之间、且位于横梁朝向模具的一侧，所述后立板固定连接在两侧立板之间、且位于横梁背向夹爪的一侧，所述拉簧的两端分别固定连接所述夹爪和所述后立板，所述凸轮铰接在横梁的下方、且与夹爪相贴合，所述传动轴固定连接在凸轮的底面上、且通过同步带与输出轴联动；

所述传动蜗杆和传动齿轮之间设有单向棘轮一，所述传动轴和同步带之间设有单向棘轮二，所述单向棘轮一和单向棘轮二的旋向相反。

所述夹爪包括依次连为一体的滑动部、变形部和夹持部，所述滑动部滑动连接在两侧立板之间，所述夹持部朝向模具设置、且用于夹持工件，所述变形部由弹性材料制成。

本案简单、高效的实现了四套模具的整体拆装更换，并通过四套模具的整合使用，解决了由镦粗机床、预锻机床、成型机床和冲孔机床组成的传统生产线所具有的设备成本高、占地面积大、人员成本高等缺陷；此外，由于上模座与上固定座滑动连接、下模座与下固定座滑动连接，因此，也具有着操作方便、对模具组件整体的更换效率高的优点。

本案在使用过程中通过上固定座的一次下降再上升的动作即可同时完成四个工件的镦粗、预锻、成型和冲孔，在实际加工时可对若干工件进行持续、不间断的步进加工，具有工作效率高、加工成本低等优点。

同时，本案可使得上一工序加工完毕的工件自动转运至下一工序中，无需人工参与工序之间的工件转运，具有人工成本低、动作效率高、结构稳定性好等优点。

附图说明

图1是本案的结构示意图，

图2是图1的俯视图，

图3是本案中机械手组件的优化实施方式示意图，

图4是图3的俯视图，

图5是图3的仰视图，

图6是本案中驱动盘的动作原理图。

图中1是机架，11是上固定座，110是上通槽，12是下固定座，120是下滑槽，1200是下卡槽。

2是模具组件，21是上模座，210是上滑槽，22是下模座，220是下通槽，23是导柱；

24是模具，2401是镦粗模具，2402是预锻模具，2403是成型模具，2404是冲孔模具，241是上模夹紧组件，2411是上驱动座，2412是上驱动杆，2413是上限位块，242是下模前侧夹紧组件，2421是下驱动座，2422是下驱动杆，2423是下限位块，243是下模后侧夹紧组件，2431是夹紧座，2432是夹紧杆，2433是夹紧块，2434是下卡块，2435是铰接座。

3是机械手组件，31是横梁，32是横梁驱动组件，321是固定轴，322是单侧驱动组件，3221是电机，3222是输出轴，3223是传动蜗杆，3224是传动齿轮，3225是传动链条，3226是驱动盘；

33是夹爪，331是滑动部，332是变形部，333是夹持部，34是夹爪驱动组件，341是凸轮，342是传动轴，343是拉簧，344是后立板，345是侧立板。

具体实施方式

本发明如图1-6所示，包括机架1、模具组件2和机械手组件3；所述机架1包括上固定座11、下固定座12和直线驱动装置，所述直线驱动装置通过侧向的支架固定连接在下固定座12的上方，所述上固定座11固定连接在直线驱动装置的底部、且在直线驱动装置的驱动下做直线升降运动；

所述模具组件2可拆卸的连接在机架1中，所述模具组件2包括上模座21、下模座22、导柱23和若干套模具24，所述下模座22通过下滑轨滑动连接在下固定座12的顶面上，所述上模座21通过上滑轨滑动连接在上固定座11的底面上，所述上模座21中开设有导柱孔，所述导柱23的底端固定连接在下模座22上、且其顶端伸入导柱孔中，若干套所述模具24中的上模均可拆卸的连接在上模座21的底面上、且若干套所述模具24中的下模均可拆卸的连接在下模座22的顶面上；

若干套所述模具24依次分为镦粗模具2401、预锻模具2402、成型模具2403和冲孔模具2404；人们在实际加工时发现，由于同一工件所需要的镦粗模具、预锻模具、成型模具和冲孔模具尺寸一致，因此，本案简单、高效的实现了四套模具的整体拆装更换，并通过四套模具的整合使用，解决了由镦粗机床、预锻机床、成型机床和冲孔机床组成的传统生产线所具有的设备成本高、占地面积大、人员成本高等缺陷；此外，由于上模座与上固定座滑动连接、下模座与下固定座滑动连接，因此，也具有着操作方便、对模具组件整体的更换效率高的优点。

其在使用过程中通过上固定座的一次下降再上升的动作即可同时完成四个工件的镦粗、预锻、成型和冲孔，在实际加工时可对若干工件进行持续、不间断的步进加工，具有工作效率高、加工成本低等优点。

所述机械手组件3可拆卸的连接在下模座22的顶面上，所述机械手组件3包括一对横梁31和与模具对应的若干夹爪33，一对所述横梁31通过横梁驱动组件32可拆卸的连接在下模座22的顶面上、且分设在所述模具24的下模的两侧，一对所述横梁31在横梁驱动组件32的作用下做同步的往复升降运动和往复平移运动，若干所述夹爪33分别通过若干夹爪驱动组件34可拆卸的连接在横梁31上、且在夹爪驱动组件34的作用下做直线往复运动。（为清楚示意，图1中仅绘制了常规的机械手）这样，当上固定座完成一次下降再上升的动作后，可先开启夹爪驱动组件驱动若干夹爪同时动作，以夹紧四套模具中的工件，再开启横梁驱动组件驱动两个横梁做同步的上升、平移、再下降的动作，从而使得上一工序加工完毕的工件将自动转运至下一工序中，无需人工参与工序之间的工件转运，具有人工成本低、动作效率高、结构稳定性好等优点。

所述模具组件24还包括下模前侧夹紧组件242、下模后侧夹紧组件243和一对上模夹紧组件241；

所述上固定座11的前后两侧均开设有上通槽110，所述上模座21的前后两侧均开设有截面呈倒T字形的上滑槽210，所述上模夹紧组件241包括上驱动座2411和上驱动杆2412，两所述上驱动座2411均滑动连接在上固定座11的顶面上，所述上驱动杆2412的顶端连接在上驱动座2411中、且在上驱动座2411的驱动下做直线升降运动，两所述上驱动杆2412的上部分别滑动连接在两上通槽110中，两所述上驱动杆2412的下部分别滑动连接在两上滑槽210中、且两上驱动杆2412的底端均设有与两上滑槽210的下部适配的上限位块2413；这样，当上模座与上固定座完成滑动连接后，可自机架的前后两侧滑入一对上模夹紧组件，待上驱动杆的上部处于上固定座中、且下部处于上模座中后，开启上驱动座，可使得上驱动杆上行，通过上限位块和上滑槽的配合使得上模座紧密贴合在上固定座的底面上，并保持相对静止；

所述下模座22的前侧开设有下通槽220，所述下固定座12的前侧开设有截面呈倒T字形的下滑槽120，所述下模前侧夹紧组件242包括下驱动座2421和下驱动杆2422，所述下驱动座2421滑动连接在下模座22的顶面上，所述下驱动杆2422的顶端连接在下驱动座2421中、且在下驱动座2421的驱动下做直线升降运动，所述下驱动杆2422的上部滑动连接在下通槽220中，所述下驱动杆2422的下部滑动连接在下滑槽120中、且下驱动杆2422的底端设有与下滑槽120的下部适配的下限位块2423；这样，当下模座与下固定座完成滑动连接后，可自机架的前侧滑入下模前侧夹紧组件，待下驱动杆的上部处于下模座中、且下部处于下固定座中后，开启下驱动座，可使得下驱动杆上行，通过下限位块和下滑槽的配合使得下模座的前侧紧密贴合在下固定座的顶面上，并保持相对静止；

所述下固定座22的后侧开设有截面呈倒T字形的下卡槽1200，所述下模后侧夹紧组件243包括夹紧座2431、夹紧杆2432和夹紧块2433，所述夹紧座2432的底面上固定连接有与下卡槽1200适配的下卡块2434、且夹紧座2431的顶面上固定连接有铰接座2435，所述夹紧座2431滑动连接在下固定座12的顶面上、且位于下模座22的后侧，所述夹紧块2433的中部铰接在铰接座2435中、且夹紧块2433的一侧压合在下模座22的上方，所述夹紧杆2432固定连接在夹紧座2431中、且抵在夹紧块2432远离下模座22的一侧的底面上。这样，当下模座与下固定座完成滑动连接后，可自机架的后侧滑入下模后侧夹紧组件，待下卡块处于下固定座中后，开启夹紧杆，可使得夹紧块的一侧上行、且另一侧下行压住下模座的顶面，使得下模座的后侧紧密贴合在下固定座的顶面上，并保持相对静止。

所述横梁驱动组件32包括分别连接在横梁31的两端的两个端头驱动组件；

所述端头驱动组件包括一根固定轴321和一对单侧驱动组件322，所述固定轴321可拆卸的连接在下模座上，所述单侧驱动组件322包括电机3221、输出轴3222、传动蜗杆3223、传动齿轮3224、传动链条3225和驱动盘3226，所述驱动盘3226套设在固定轴321上、且与固定轴321活动连接，所述传动蜗杆3223的一端穿设在驱动盘3226上、且另一端穿设所述横梁31，所述驱动盘3226、横梁31均与传动蜗杆3223活动连接，所述传动齿轮3224套接在传动蜗杆3226的中部、且与传动蜗杆3226固定相连，所述传动链条3225呈环状、且依次绕过传动齿轮3224和固定轴3222，所述电机3221固定连接在横梁31上，所述输出轴3222固定连接所述电机3221、且在电机3221的驱动下做绕自身轴心的正转或反转，所述输出轴穿3222设所述横梁31、且与传动蜗杆3223相啮合；

所述夹爪驱动组件34包括凸轮341、传动轴342、拉簧343、后立板344和一对侧立板345，一对所述侧立板345均套接所述横梁31、且与横梁31固定相连，所述夹爪33滑动连接在两侧立板345之间、且位于横梁31朝向模具的一侧，所述后立板344固定连接在两侧立板345之间、且位于横梁31背向夹爪33的一侧，所述拉簧343的两端分别固定连接所述夹爪33和所述后立板344，所述凸轮341铰接在横梁31的下方、且与夹爪33相贴合，所述传动轴342固定连接在凸轮341的底面上、且通过同步带与输出轴3222联动；其中拉簧将保证夹爪始终与凸轮的表面相贴合；

所述传动蜗杆3223和传动齿轮3224之间设有单向棘轮一，所述传动轴342和同步带之间设有单向棘轮二，所述单向棘轮一和单向棘轮二的旋向相反。

其一，当输出轴在电机的带动下正转时，将带动传动蜗杆旋转，并带动同步带运动，此时在单向棘轮一的作用下将扭矩传递至传动齿轮上，并在单向棘轮二的作用下切断对传动轴的扭矩传输，此后，由于固定轴静止，而传动齿轮旋转，因此将带动驱动盘绕固定轴的轴心做单向旋转运动；而当四个驱动盘同时做单向旋转运动时，将带动两根横梁在保持水平的同时做圆周运动，从而在旋转180°后将夹爪从上一工序的下模上方运送至下一工序的下模上方，或是继续旋转180°使得夹爪回到初始位置。

其二，当输出轴在电机的带动下反转时，将带动传动蜗杆旋转，并带动同步带运动，此时在单向棘轮二的作用下将扭矩传递至传动轴上，并在单向棘轮一的作用下切断对传动齿轮的扭矩传输，此后，横梁将保持不动，而夹爪将在凸轮的驱动下做直线往复运动，从而夹紧工件或是放开工件。

综上所述，当模具完成一次冲程后，通过电机可先驱动输出轴反转，使得夹爪伸出、夹紧工件，再驱动输出轴正转，可使得横梁整体动作，从而将工件从上一工序的下模中取出并放入下一工序的下模中，最后，重新驱动输出轴反转，即可使得夹爪缩回、松开工件；此后，继续驱动输出轴正转，即可使得横梁和夹爪回到初始位置。这样，可在多个模具的加工过程中无需人工参与工件的转运，降低了人员成本、规避了安全隐患，从整体上具有工作效率高、结构稳定性好以及自动化程度高的优点。同时，本案通过电机可同时完成对工件移动以及夹持的动作，具有能耗低、稳定性好、结构紧凑等优点。

所述夹爪33包括依次连为一体的滑动部331、变形部332和夹持部333，所述滑动部滑动连接在两侧立板之间，所述夹持部朝向模具设置、且用于夹持工件，所述变形部由弹性材料制成。这样，当夹爪在凸轮的驱动下运行至最大伸出位置对工件进行夹持时，可通过变形部的少量形变使得夹爪对工件保持一定程度的柔性夹持，有效避免了因凸轮刚性过大而对工件造成的挤压变形，保证了工件品质、降低了废品率。

所述驱动盘和固定轴之间设有阻尼环。从而在电机无扭矩传递给传动齿轮时，驱动盘可保持不动，从而有效提升了运行可靠性以及驱动盘旋转间隙使得稳定性。

所述固定轴的表面上固定连接有一对球锁，一对所述球锁均处于固定轴的径向、且两球锁的轴心处在同一直线上，所述驱动盘的内壁上开设有与球锁适配的球窝。这样，每当驱动盘旋转180°，球锁均可使得驱动盘和固定轴保持静止，直到电机的扭矩再次传递至驱动齿轮上，从而有效提升了运行可靠性以及驱动盘旋转间隙使得稳定性。

Claims (2)

1.一种全自动锻压生产线，其特征在于，包括机架、模具组件和机械手组件；所述机架包括上固定座、下固定座和直线驱动装置，所述直线驱动装置固定连接在下固定座的上方，所述上固定座固定连接在直线驱动装置的底部、且在直线驱动装置的驱动下做直线升降运动；

所述模具组件可拆卸的连接在机架中，所述模具组件包括上模座、下模座、导柱和若干套模具，所述下模座滑动连接在下固定座的顶面上，所述上模座滑动连接在上固定座的底面上，所述上模座中开设有导柱孔，所述导柱的底端固定连接在下模座上、且其顶端伸入导柱孔中，若干套所述模具中的上模均可拆卸的连接在上模座的底面上、且若干套所述模具中的下模均可拆卸的连接在下模座的顶面上；

若干套所述模具依次分为镦粗模具、预锻模具、成型模具和冲孔模具；

所述机械手组件可拆卸的连接在下模座的顶面上，所述机械手组件包括一对横梁和与模具对应的若干夹爪，一对所述横梁通过横梁驱动组件可拆卸的连接在下模座的顶面上、且分设在所述模具的下模的两侧，一对所述横梁在横梁驱动组件的作用下做同步的往复升降运动和往复平移运动，若干所述夹爪分别通过若干夹爪驱动组件可拆卸的连接在横梁上、且在夹爪驱动组件的作用下做直线往复运动；

所述模具组件还包括下模前侧夹紧组件、下模后侧夹紧组件和一对上模夹紧组件；

所述上固定座的前后两侧均开设有上通槽，所述上模座的前后两侧均开设有截面呈倒T字形的上滑槽，所述上模夹紧组件包括上驱动座和上驱动杆，两所述上驱动座均滑动连接在上固定座的顶面上，所述上驱动杆的顶端连接在上驱动座中、且在上驱动座的驱动下做直线升降运动，两所述上驱动杆的上部分别滑动连接在两上通槽中，两所述上驱动杆的下部分别滑动连接在两上滑槽中、且两上驱动杆的底端均设有与两上滑槽的下部适配的上限位块；

所述下模座的前侧开设有下通槽，所述下固定座的前侧开设有截面呈倒T字形的下滑槽，所述下模前侧夹紧组件包括下驱动座和下驱动杆，所述下驱动座滑动连接在下模座的顶面上，所述下驱动杆的顶端连接在下驱动座中、且在下驱动座的驱动下做直线升降运动，所述下驱动杆的上部滑动连接在下通槽中，所述下驱动杆的下部滑动连接在下滑槽中、且下驱动杆的底端设有与下滑槽的下部适配的下限位块；

所述下固定座的后侧开设有截面呈倒T字形的下卡槽，所述下模后侧夹紧组件包括夹紧座、夹紧杆和夹紧块，所述夹紧座的底面上固定连接有与下卡槽适配的下卡块、且夹紧座的顶面上固定连接有铰接座，所述夹紧座滑动连接在下固定座的顶面上、且位于下模座的后侧，所述夹紧块的中部铰接在铰接座中、且夹紧块的一侧压合在下模座的上方，所述夹紧杆固定连接在夹紧座中、且抵在夹紧块远离下模座的一侧的底面上；

所述横梁驱动组件包括分别连接在横梁的两端的两个端头驱动组件；

所述端头驱动组件包括一根固定轴和一对单侧驱动组件，所述固定轴可拆卸的连接在下模座上，所述单侧驱动组件包括电机、输出轴、传动蜗杆、传动齿轮、传动链条和驱动盘，所述驱动盘套设在固定轴上、且与固定轴活动连接，所述传动蜗杆的一端穿设在驱动盘上、且另一端穿设所述横梁，所述驱动盘、横梁均与传动蜗杆活动连接，所述传动齿轮套接在传动蜗杆的中部、且与传动蜗杆固定相连，所述传动链条呈环状、且依次绕过传动齿轮和固定轴，所述电机固定连接在横梁上，所述输出轴固定连接所述电机、且在电机的驱动下做绕自身轴心的正转或反转，所述输出轴穿设所述横梁、且与传动蜗杆相啮合；

所述夹爪驱动组件包括凸轮、传动轴、拉簧、后立板和一对侧立板，一对所述侧立板均套接所述横梁、且与横梁固定相连，所述夹爪滑动连接在两侧立板之间、且位于横梁朝向模具的一侧，所述后立板固定连接在两侧立板之间、且位于横梁背向夹爪的一侧，所述拉簧的两端分别固定连接所述夹爪和所述后立板，所述凸轮铰接在横梁的下方、且与夹爪相贴合，所述传动轴固定连接在凸轮的底面上、且通过同步带与输出轴联动；

所述传动蜗杆和传动齿轮之间设有单向棘轮一，所述传动轴和同步带之间设有单向棘轮二，所述单向棘轮一和单向棘轮二的旋向相反。

2.根据权利要求1所述的一种全自动锻压生产线，其特征在于，所述夹爪包括依次连为一体的滑动部、变形部和夹持部，所述滑动部滑动连接在两侧立板之间，所述夹持部朝向模具设置、且用于夹持工件，所述变形部由弹性材料制成。

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