CN108772432B - 一种铝合金型材加工系统 - Google Patents

Abstract

一种铝合金型材加工系统，包括型材挤压装置和型材冷却装置，高温的铸锭经过型材挤压装置挤压成型，由数控刀具齐面切断后，进入到型材冷却装置中进行冷却；所述型材冷却装置包括冷却箱体，冷却箱体的底壁上固接有滑轨，滑轨中放置有至少两个可沿滑轨滑动的电动滚轮，电动滚轮安装于放置板的下端；冷却箱体的侧面固接有水冷箱，水冷箱的上端固接有风机，风机的出口风管与布置在冷却箱体上部的多个喷风管连通，放置板内置有多个沿放置板长度方向均匀间隔布置的温度传感器，温度传感器与安装于放置板底端的控制器连接，控制器控制电动滚轮的运动。

Description

一种铝合金型材加工系统

技术领域

本发明涉及铝合金领域，具体涉及一种铝合金型材加工系统。

背景技术

铝合金型材的加工中，挤压成型和之后的型材冷却是十分重要的两个步骤。挤压成型的精度和冷却的均匀度，是影响型材成品质量的重要因素。

铝合金型材的挤压，是现代铝合金型材成型的一种重要方式，其主要工作原理是使加热到一定温度的具有一定变形能力的铝合金铸锭，强制通过一个成型槽口，经过冷却后，获得需要形状的铝合金型材。从槽口的截面是否可变来区分，可以分为等截面铝合金挤压和可变截面铝合金挤压两种，随着铝合金挤压技术的发展，越来越多的可变截面铝合金挤压技术被发展出来。例如，专利号为201720094436.0的中国实用新型专利，就公开了一种变截面铝合金型材挤压模具，在实际使用中取得了不错的效果。

本发明是针对下斜面为固定倾斜角度(即连续下斜面；“下斜面”是针对本发明的生产设备的一个叫法，从型材本身的方位上来说，该连续斜面也可以是上斜面、左斜面或者右斜面)的铝合金型材而专门设计的一种挤压模具，因为在实际生产中，这种具有连续斜面的铝合金型材在可变截面型材中是最为常用、生产量也是最大的。

在上文引述的中国实用新型专利中，该铝合金型材挤压模具经过挤压后的铝合金型材是没有任何的托底承载物的，因此在挤出的过程中，已经被挤出的那部分铝合金型材，由于其自身的重力，会发生一定程度的向下弯曲，尤其是当挤压温度较高时，铝合金型材的刚性还比较差，这种情况尤其明显。

就现有的技术手段来说，为挤出的铝合金型材简单地配置一个托底承载物并不困难，例如，在槽口下方简单设置一个固定的不锈钢带即可。但是，由于不锈钢带的表面倾斜角度一般都是不变的，而在截面可变的铝合金成型技术中，由于加工的要求不同，每个铝合金型材的下斜面倾斜角度可能都不相同，如果每次加工不同的下斜面倾斜角度的铝合金型材时，都需要去调节承托带的倾斜角度，是十分不灵活的。而如果统一采用相同倾斜角度(例如0°倾斜角，即水平)的不锈钢带去承托具有不同倾斜角的下斜面的型材，由于不锈钢带不能完全贴合型材的下斜面，一来不锈钢带无法正常起到承载受力的作用，二来在无法贴合的型材处由于型材自身的重力还是容易发生一定的弯曲形变，这种粗放式的托底承载物，在一些对成型精度有很高要求的领域并不能满足要求。

针对上述问题，本发明提出了一种铝合金型材挤出装置，其能够随着连续下斜面型材的挤出，不断地展开具有相同表面倾斜角度的不锈钢带作为承托物，使得其完全贴合不同下斜面倾角的型材，大大消除了由于挤出型材自身重力造成局部弯曲的现象；而且，这种展开式的承托不锈钢带的动力，是与铝合金型材的挤压动力集成在一起的，这有效地保证了型材挤出速度和不锈钢带展开速度的一致性。同时，为了避免不锈钢带过早或者过迟展开，而导致挤出的型材撞击不锈钢带使得型材发生变形，本发明还配置了可靠的不锈钢带启动机构，利用铝合金型材的温度和重力效应，使得只有在挤出的型材接触到不锈钢带的起始端时，不锈钢带才会展开，避免了由于与挤压动力集成造成的承托带启动时间与型材挤出开始时间不同步的问题。

针对型材挤压的部分，申请人于2018年06日12日单独提交了发明专利申请进行单独保护。本发明主要是对型材冷却均匀度进行的改进，以及由型材冷却和型材挤压组成的加工系统。

发明内容

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种铝合金型材加工系统，包括型材挤压装置和型材冷却装置，高温的铸锭经过型材挤压装置挤压成型，由数控刀具齐面切断后，进入到型材冷却装置中进行冷却；所述型材冷却装置包括冷却箱体，冷却箱体的底壁上固接有滑轨，滑轨中放置有至少两个可沿滑轨滑动的电动滚轮，电动滚轮安装于放置板的下端；冷却箱体的侧面固接有水冷箱，水冷箱的上端固接有风机，风机的出口风管与布置在冷却箱体上部的多个喷风管连通，放置板内置有多个沿放置板长度方向均匀间隔布置的温度传感器，温度传感器与安装于放置板底端的控制器连接，控制器控制电动滚轮的运动；

所述型材挤压装置包括：

主液压推动组件，用于推动挤出壳体内的铸锭；

型材下斜面调节组件，用于调节槽口的截面变化，以调节型材的下斜面形成固定的下斜面倾斜角，其布置在槽口的下部；

承托带展开组件，其与主液压推动组件动力集成，用于铝合金型材挤出的过程中对挤出的铝合金型材进行承托，且承托带的展开速度与铝合金型材挤出速度相同；

承托带启动组件，利用挤出铝合金型材的高温和重力感应，在铝合金型材开始挤出于承托带上时，自发启动承托带的展开，保持铝合金型材的挤出与承托带的展开同时开始。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的结构框图；

图2是型材冷却装置的剖视图；

图3是型材冷却装置的外部视图；

图4是放置板、滑轨等的轴测图；

图5是本发明挤压成型后的铝合金型材侧面视图；

图6是壳体内部视图；

图7是承托带未展开时的整体轴测图(为了视图清晰，图中承托带未固接于空心启动块上)；

图8是承托带展开后的整体轴测图；

图9是图7中A处的局部放大图；

图10是图8中B处的局部放大图；

图11是移动杆和受力杆的运动状态图，左边是对接杆未弹出时，右边是对接杆弹出后；

图12是移动杆的内部剖视图；

图13是微型液压缸和对接杆的轴测图；

图14是受力杆的轴测图；

图15是空心启动块的内部剖视图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

请参见如图1-4所示的一种铝合金型材加工系统，包括型材挤压装置100和型材冷却装置101，所述型材冷却装置101包括冷却箱体102，冷却箱体102的底壁上固接有滑轨103，滑轨103中放置有至少两个可沿滑轨103滑动的电动滚轮104，电动滚轮104安装于放置板105的下端；冷却箱体102的侧面固接有水冷箱106，水冷箱106的上端固接有风机107，风机107的出口风管108与布置在冷却箱体102上部的多个喷风管109连通，放置板105内置有多个沿放置板105长度方向均匀间隔布置的温度传感器110，温度传感器110与安装于放置板105底端的控制器111连接，控制器111控制电动滚轮104的运动。所述电动滚轮104(现有技术)具有内置的驱动电机(图中未示出)，控制器111通过控制驱动电机的正反转来控制电动滚轮104的运动方向，通过控制驱动电机的转速来实现控制电动滚轮104的运动速度。所述水冷箱106内置有多个水平布置的水管(图中未示出)，水管的进口端与进水总管112连通，水管的出口端与出水总管113连通；水冷箱106的侧面连通有入风管114。所述冷却箱体102的正面设置有开合铰接门115，放置板105内置的温度传感器110有三个(参见图2；图4为设置有五个温度传感器时的示意图)。

高温的铸锭2经过型材挤压装置挤压成型，由数控刀具(图中未示出)从槽口6(见图6)处齐面切断后，打口开合铰接门115，切断后的型材通过机械臂或者人工夹持的方式转移至型材冷却装置中进行冷却：将型材放到放置板105上，启动风机107，经过冷却的冷风从各个喷风管喷出对放置板105上的型材进行风冷冷却，冷却过程中，控制器111不断控制电动滚轮104左右运动，以提高冷却的均匀度。

如图5-15所示，型材挤压装置包括：

主液压推动组件，用于推动挤出壳体1内的铝合金的铸锭2。主液压推动组件包括主液压缸3，主液压缸3的内置活塞(内置活塞在图中均未示出)与推杆4固接，推杆4的末端固接内置于壳体1内的推块5；壳体1为具有内腔的石英石壳体，铸锭2置于壳体1内，槽口6开设在壳体1的右侧面上。

型材下斜面调节组件，用于调节槽口6的截面变化，以调节型材的下斜面形成固定的下斜面倾斜角，其布置在槽口6的下部。型材下斜面调节组件包括固接于壳体1下表面上的底部液压缸7，底部液压缸7的内置活塞与顶杆8固接，顶杆8的末端固接于水平板9上，水平板9与用于遮挡槽口6的竖直板10固接。

承托带展开组件，其与主液压推动组件动力集成，用于铝合金型材挤出的过程中对挤出的铝合金型材进行承托，且承托带11的展开速度与铝合金型材挤出速度相同。承托带展开组件包括位于竖直板10表面外侧下部的固定轴12，固定轴12通过两侧的第一支杆13与竖直板10的侧面固接，固定轴12上被不锈钢的承托带11缠绕；竖直板10表面外侧上部设置有压带杆14，压带杆14的上端与竖直板10的上表面齐平，压带杆14通过两侧的第二支杆15与竖直板10的侧面固接；还包括空心启动块16，空心启动块16位于竖直板10的外侧，承托带11穿过压带杆14与竖直板10之间的间隙，且承托带11的端头与空心启动块16的上表面固接；空心启动块16的两侧分别通过横杆17固接有受力杆18，受力杆18插入壳体前壁和后壁的通孔19中。

承托带启动组件，利用挤出铝合金型材的高温和重力感应，在铝合金型材开始挤出于承托带11上时，启动承托带11的展开，保持铝合金型材的挤出与承托带11的展开同时开始。承托带启动组件包括内置于空心启动块16中的微芯片处理器20、重力传感器21和温度传感器22，空心启动块本体16由不锈钢制成，壳体1的右侧壁上固接有插销液压缸23，插销液压缸23的内置活塞驱动插销柱24上下移动，插销柱24用于插入受力杆18上开设的销孔25中；推杆4的两侧分别固接有一个插入通孔19中的移动杆26，移动杆26为具有前端开口的移动杆内腔27的杆体，移动杆内腔27中固定安装有微型液压缸28，微型液压缸28的内置活塞通过中间杆29与对接杆30固接，对接杆30为铁制杆体，受力杆18的左端固接开设有插孔31的磁石块32，对接杆30的前端固接有用于插入插孔31中的插头33，受力杆18内置有测力传感器34；所述微型液压缸28、插销液压缸23分别由第一控制阀35和第二控制阀36控制油压，微芯片处理器20分别与重力传感器21、温度传感器22和测力传感器34电连接(电接线采用埋置布线)，同时微芯片处理器20分别控制第一控制阀35和第二控制阀36(优选地，可以采用蓝牙或无线通信与控制阀的控制器通信)。铸锭2的右表面紧贴壳体1的右内壁，推块4刚接触铸锭2时，对接杆30未与受力杆18接触。承托带启动组件的整个反应、动作时间不超过1.2s。

推杆4、推块5、槽口6、铸锭2、移动杆26、对接杆30、受力杆18的水平中轴线位于同一高度，均位于1/2壳体高度处，槽口6的具体尺寸、推杆4的具体长度等具体参数，本领域技术人员可以根据情况自行选择；所述压带杆14和横杆17采用隔热材料制成。上述每个单个部件，均可采用市场上的标准部件。

作为进一步的优选实施例，可以在槽口6的上部也设置槽口遮挡组件，以形成不同上斜面的型材。

该挤出模具的工作原理如下:首先，通过底部液压缸7将竖直板10的上沿调节至槽口6的二分之一高度处，此时竖直板10的上沿与空心启动块16的上沿齐平，插销柱24插入销孔25中；驱动推块6向右移动挤压铸锭2，铸锭2在槽口6处被挤出形成预设截面的铝合金型材，在挤出的过程中，通过底部液压缸7向上或向下匀速移动竖直板10，就可以形成下斜面具有固定倾角的型材。刚开始时，空心启动块16紧贴压带杆14，当型材被挤出至空心启动块16上时，由于被挤出的型材具有比较高的温度和一定的重力，当空心启动块16内的重力传感器21和温度传感器22检测到的重量和温度均超过设定值时，微芯片处理器20判断型材已经开始挤压出，此时微芯片处理器20向第一控制阀35发出控制信号，微型液压缸28驱动对接杆30伸出，直至插头33插入插孔31中，同时受力杆18的磁石块32与对接杆30吸合固定；在对接杆30撞击吸合受力杆18的过程中，受力杆18内置的测力传感器34检测到的受力增大，当其超过设定压力值时，微芯片处理器20向第二控制阀36发出控制信号，驱动插销柱24上行离开销孔25，此后在推杆4的推动下，移动杆26就可以推动空心启动块16右移，从而在挤压铸锭2的同时，不断地展开承托带11。由于压带杆14是固接于竖直板10上的，其高度会随着竖直板10的移动而变化，而空心启动块16是固定在壳体1的1/2高度上的，因此展开的承托带11的倾斜度，完全由竖直板10上沿的高度来决定，而竖直板10上沿的高度，是根据需要的型材下斜面倾斜角来不断匀速调整的，换言之，挤出型材下斜面的倾斜角，与不断展开的承托带11的倾斜角是完全一致的。

有益效果：1、提出了一种铝合金型材加工系统，其能够随着连续下斜面型材的挤出，不断地展开具有相同表面倾斜角度的不锈钢带作为承托带，使得其完全贴合不同下斜面倾角的型材，大大消除了由于挤出型材自身重力造成局部弯曲的现象；

2、这种展开式的承托不锈钢带的动力，是与铝合金型材的挤压动力集成在一起的，这有效地保证了型材挤出速度和不锈钢带展开速度的一致性。

3、为了避免不锈钢带过早或者过迟展开，而导致挤出的型材撞击不锈钢带使得型材发生变形，还配置了可靠的承托带启动组件，利用铝合金型材的温度和重力效应，使得只有在挤出的型材接触到不锈钢带的起始端时，不锈钢带才会展开，避免了由于与挤压动力集成造成的承托带启动时间与型材挤出开始时间不同步的问题。

4、插孔、插头的存在，有效地保证了承托带有足够的连接强度来承托型材(实际制造中插头的长度可以做得长一些，同时采用吸合力较强的磁石块)；而磁石块、销柱、销孔、测力传感器的存在，可以有效保证在对接块弹出对接撞击受力块时，受力块不会由于对接块的撞击而向右击出，保证了动作的可靠性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种铝合金型材加工系统，其特征是，包括型材挤压装置和型材冷却装置，高温的铸锭经过型材挤压装置挤压成型，由数控刀具齐面切断后，进入到型材冷却装置中进行冷却；所述型材冷却装置包括冷却箱体，冷却箱体的底壁上固接有滑轨，滑轨中放置有至少两个可沿滑轨滑动的电动滚轮，电动滚轮安装于放置板的下端；冷却箱体的侧面固接有水冷箱，水冷箱的上端固接有风机，风机的出口风管与布置在冷却箱体上部的多个喷风管连通，放置板内置有多个沿放置板长度方向均匀间隔布置的温度传感器，温度传感器与安装于放置板底端的控制器连接，控制器控制电动滚轮的运动；

所述型材挤压装置包括：

主液压推动组件，用于推动挤出壳体内的铸锭；

型材下斜面调节组件，用于调节槽口的截面变化，以调节型材的下斜面形成固定的下斜面倾斜角，其布置在槽口的下部；

承托带展开组件，其与主液压推动组件动力集成，用于铝合金型材挤出的过程中对挤出的铝合金型材进行承托，且承托带的展开速度与铝合金型材挤出速度相同；

承托带启动组件，利用挤出铝合金型材的高温和重力感应，在铝合金型材开始挤出于承托带上时，自发启动承托带的展开，保持铝合金型材的挤出与承托带的展开同时开始。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金型材加工系统，其特征是，切断后的型材通过机械臂或者人工夹持的方式转移至型材冷却装置中进行冷却。

3.根据权利要求2所述的一种铝合金型材加工系统，其特征是，所述主液压推动组件包括主液压缸，主液压缸的内置活塞与推杆固接，推杆的末端固接内置于壳体内的推块；所述壳体为具有内腔的石英石壳体，铝合金的铸锭置于壳体内，槽口开设在壳体的右侧面上；所述型材下斜面调节组件包括固接于壳体下表面上的底部液压缸，底部液压缸的内置活塞与顶杆固接，顶杆的末端固接于水平板上，水平板与用于遮挡槽口的竖直板固接。

4.根据权利要求3所述的一种铝合金型材加工系统，其特征是，所述承托带展开组件包括位于竖直板表面外侧下部的固定轴，固定轴通过两侧的第一支杆与竖直板的侧面固接，固定轴上被不锈钢的承托带缠绕；竖直板表面外侧上部设置有压带杆，压带杆的上端与竖直板的上表面齐平，压带杆通过两侧的第二支杆与竖直板的侧面固接；还包括空心启动块，空心启动块位于竖直板的外侧，承托带穿过压带杆与竖直板之间的间隙，且承托带的端头与空心启动块的上表面固接；空心启动块的两侧分别通过横杆固接有受力杆，受力杆插入壳体前壁和后壁的通孔中。

5.根据权利要求4所述的一种铝合金型材加工系统，其特征是，所述承托带启动组件包括内置于空心启动块中的微芯片处理器、重力传感器和温度传感器，所述空心启动块由不锈钢制成，壳体的右侧壁上固接有插销液压缸，插销液压缸的内置活塞驱动插销柱上下移动，插销柱用于插入受力杆上开设的销孔中；推杆的两侧分别固接有一个插入通孔中的移动杆，移动杆为具有前端开口的移动杆内腔的杆体，移动杆内腔中固定安装有微型液压缸，微型液压缸的内置活塞通过中间杆与对接杆固接，对接杆为铁制杆体，受力杆的左端固接开设有插孔的磁石块，对接杆的前端固接有用于插入插孔中的插头，受力杆内置有测力传感器；所述微型液压缸、插销液压缸分别由第一控制阀和第二控制阀控制油压，微芯片处理器分别与重力传感器、温度传感器和测力传感器电连接，同时微芯片处理器分别控制第一控制阀和第二控制阀的开度。

6.根据权利要求5所述的一种铝合金型材加工系统，其特征是，所述铸锭的右表面紧贴壳体的右内壁，推块刚接触铸锭时，对接杆未与受力杆接触。

7.根据权利要求6所述的一种铝合金型材加工系统，其特征是，所述电动滚轮具有内置的驱动电机，控制器通过控制驱动电机的正反转来控制电动滚轮的运动方向，通过控制驱动电机的转速来实现控制电动滚轮的运动速度。

8.根据权利要求7所述的一种铝合金型材加工系统，其特征是，所述水冷箱内置有多个水平布置的水管，水管的进口端与进水总管连通，水管的出口端与出水总管连通；水冷箱的侧面连通有入风管。

9.根据权利要求8所述的一种铝合金型材加工系统，其特征是，所述冷却箱体的正面设置有开合铰接门，放置板内置的温度传感器有三个。