CN108906959B - 一种柔性冲压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性冲压装置,包括数控系统、底座和冲压单元,冲压单元上设置有模具和驱动缸;底座上设置有X轴向导轨,冲压单元包括机架和X轴向滑块,X轴向滑块上设置有Y轴向导轨,机架底部设置有Y轴向滑块;模具包括下模座、上模座、导向杆、弹簧、下模和上模,下模座固定在机架的工作台上,上模座固定在驱动缸的驱动杆上,导向杆下端固定在下模座上,上模座上设置有导向孔,导向杆和导向孔配合安装形成模具移动副,弹簧套装在导向杆上;下/上模座和下/上模通过一组圆柱凸台和圆柱孔构成的下/上模转动副实现连接。本发明基于滑动副和转动副的,提高了模具位置的可调节性,便于灵活安排生产加工,可以增加加工范围,提高设备柔性。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性冲压装置,属于冲压技术。
背景技术
冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。
目前的冲压设备,冲孔加工成型完全依赖于模具的形状,一旦模具设计好,所加工的零件就基本定型、难以改变了;同时,由于模具、机床等个体差异,多模具同步加工的系统更是少见;冲压设备的柔性较差。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种柔性冲压装置,能够实现多模具的同步加工生产,或连续加工生产,提高冲压装置的自动化属性。
技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种柔性冲压装置,包括数控系统、底座和一个以上冲压单元,每个冲压单元上设置有一套模具和一个驱动缸;
所述底座上设置有X轴向导轨,冲压单元包括机架和X轴向滑块,X轴向导轨与X轴向滑块配合安装形成X轴向滑动副;所述X轴向滑块上设置有Y轴向导轨,机架底部设置有Y轴向滑块,Y轴向导轨与Y轴向滑块配合安装形成Y轴向滑动副;
所述模具包括下模座、上模座、导向杆、弹簧、下模和上模,下模座固定在机架的工作台上,上模座固定在驱动缸的驱动杆上,导向杆下端固定在下模座上,上模座上设置有导向孔,导向杆和导向孔配合安装形成模具移动副,弹簧套装在导向杆上,支撑在下模座和上模座之间;下模座和下模通过一组圆柱凸台和圆柱孔构成的下模转动副实现连接,上模和上模座通过另一组圆柱凸台和圆柱孔构成的上模转动副实现连接;
所述数控系统对X轴向滑动副、Y轴向滑动副、模具移动副、下模转动副、上模转动副和驱动缸进行数字控制,同一套模具中的下模和上模同步运动。
该案中,由于采用了多个冲压单元的结构,因此可以同步完成多个冲压工作,提高生产效率;同时,对每个冲压单元设置了独立的X轴向滑动副和Y轴向滑动副,提高了模具位置的可调节性,便于灵活安排生产加工,尤其是针对同时对同一片板材进行同时加工的情况,可以设计更节约板材的加工方式,增加了加工范围,提高了设备柔性;另外,创新地使用了转动副连接模具的方式,使得模具可以根据需要在生产前或生产周期内转动,在不增加新设备的基础上增量了材料的可加工方式;数控系统可以对所有可动部件进行组合控制,实现多种生产方式。
优选的,还包括送料机构,所述送料机构包括X轴梁、Y轴梁、Z轴梁和夹具,X轴梁与Z轴梁配合安装形成X轴向移动副,Z轴梁与Y轴梁配合安装形成Y轴向移动副,夹具固定安装在Y轴梁上;夹具的卡爪为上下压条结构,夹持的待加工材料为片状或板状材料;数控系统控制两个以上冲压单元同步工作或时序工作,同时数控系统控制送料机构为该两个以上冲压单元同步送料或时序送料。所谓同步工作,即送料机构同步送料,该两个以上冲压单元同时对待加工材料的不同片区进行同时加工,该不同片区的待加工状态相同,各冲压单元使用的模具相同且相对于工作台在加工周期内不发生转动;所谓时序工作,即送料机构时序送料,该两个以上冲压单元同时对待加工材料的不同片区进行同时加工,该不同片区的待加工状态相同,各冲压单元使用的模具相同且在加工周期内相对于工作台发生周期性转动,连续对相同片区进行不同加工。
优选的,还包括送料机构,所述送料机构为机械手或关节机器人,每个送料机构同一时间仅向一个冲压单元提供一个待加工材料,在每个加工周期内,每个冲压单元完成一次冲压工作,或配合模具的旋转、送料机构的动作完成连续性的一组冲压工作;在一个加工周期内,两个以上冲压单元的时序工作完成对一个待加工材料的加工。
通过送料机构,可以实现待加工材料的抓取、搬运、定位、码垛等操作,实现生产的自动化。
优选的,所述驱动缸为液压驱动缸,包括缸体和活塞杆;所述缸体包括内圆筒和外圆筒,内圆筒和外圆筒同轴固定并形成密封动作腔,密封动作腔的两端各设置一个通油口,分别记为通油口B和通油口C;所述活塞杆内设置圆柱腔,内圆筒插入圆柱腔内形成密封控制腔,内圆筒作为连通密封控制腔的油路,记为A通道;所述活塞杆端部设置有环形凸起,环形凸起将密封动作腔分成两个油腔,通油口B和通油口C分别且仅与一个油腔连通;所述活塞杆作为驱动缸的驱动杆,与上模座固定。
当A通道通入高压油,通油口B和通油口C连接油箱,则实现活塞杆的快速伸出运动;当A通道和通油口B通入高压油,通油口C连接油箱,则实现活塞杆的大负载慢速伸出运动;当A通道和通油口B连接油箱,通油口C通入高压油,则实现活塞杆的快速返程运动。通过上述的进油口的切换,可以实现上模的非工作行程的快速运动,包括快下和返程;工作行程的大负载运动;该方案即可以快速运动,又能大负载输出。
优选的,所述驱动缸包括缸体、螺杆、正向螺母和反向螺母,螺杆的两端分别设置正向螺纹和反向螺纹;正向螺母与正向螺纹配合安装形成正向螺纹副,反向螺母与反向螺纹配合安装形成反向螺纹副;所述正向螺母和反向螺母均铰接在缸体内侧,通过缸体限定正向螺母和反向螺母的轴向移动,但正向螺母和反向螺母能够相对缸体自由转动;正向螺杆和反向螺杆同轴,将螺杆作为驱动缸的驱动杆,与上模座固定。
正向螺杆和反向螺杆的螺距可以相等也可以不等,若正向螺杆和反向螺杆螺距相等:当正向螺母和反向螺母同向等速运动时,驱动杆旋转运动,带动上模同步转动;当正向螺母和反向螺母反向等速运动时,驱动杆直线移动,带动上模同步移动。该方案即可实现驱动杆的上下可控运动,又可现实旋转的可控运动,扩展了设备的加工柔性和加工范围。
有益效果:本发明提供的柔性冲压装置,由于采用了多个冲压单元的结构,因此可以同步完成多个冲压工作,提高生产效率;同时,对每个冲压单元设置了独立的X轴向滑动副和Y轴向滑动副,提高了模具位置的可调节性,便于灵活安排生产加工,尤其是针对同时对同一片板材进行同时加工的情况,可以设计更节约板材的加工方式,增加了加工范围,提高了设备柔性;另外,创新地使用了转动副连接模具的方式,使得模具可以根据需要在生产前或生产周期内转动,在不增加新设备的基础上增量了材料的可加工方式;不同送料机构的设计,可以满足不同生产需求;配合模具转动设计的驱动缸结构,能够简单、快速地实现模具转动,便于该柔性冲压装置的自动化和产业化使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为冲压单元的结构示意图;
图3为一种送料机构的结构示意图;
图4为图3所示送料机构的工作示意图;
图5为另一种送料机构的结构示意图;
图6为模具的结构示意图;
图7为一种驱动缸的结构示意图;
图8为另一种驱动缸的结构示意图。
图中包括:1-底座;2-冲压单元;21-X轴向滑块;22-机架;221-工作台;3-模具;31-下模座;32-上模座;33-下模;34-上模;35-导向杆;36-弹簧;4-驱动缸;41-缸体;42-活塞杆;43-缸体;44-螺杆;45-反向螺母;46-正向螺母;5-送料机构;51-X轴梁;52-Z轴梁;53-Y轴梁;54-夹具;6-关节机器人;7-待加工材料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种柔性冲压装置,包括数控系统、底座和一个以上冲压单元,每个冲压单元上设置有一套模具和一个驱动缸。
如图2所示,所述底座上设置有X轴向导轨,冲压单元包括机架和X轴向滑块,X轴向导轨与X轴向滑块配合安装形成X轴向滑动副;所述X轴向滑块上设置有Y轴向导轨,机架底部设置有Y轴向滑块,Y轴向导轨与Y轴向滑块配合安装形成Y轴向滑动副。
如图6所示,所述模具包括下模座、上模座、导向杆、弹簧、下模和上模,下模座固定在机架的工作台上,上模座固定在驱动缸的驱动杆上,导向杆下端固定在下模座上,上模座上设置有导向孔,导向杆和导向孔配合安装形成模具移动副,弹簧套装在导向杆上,支撑在下模座和上模座之间;下模座和下模通过一组圆柱凸台和圆柱孔构成的下模转动副实现连接,上模和上模座通过另一组圆柱凸台和圆柱孔构成的上模转动副实现连接。
所述数控系统对X轴向滑动副、Y轴向滑动副、模具移动副、下模转动副、上模转动副和驱动缸进行数字控制,同一套模具中的下模和上模同步运动。
如图3、图4所示,为针对本案的柔性冲压装置设计的送料机构,所述送料机构包括X轴梁、Y轴梁、Z轴梁和夹具,X轴梁与Z轴梁配合安装形成X轴向移动副,Z轴梁与Y轴梁配合安装形成Y轴向移动副,夹具固定安装在Y轴梁上;夹具的卡爪为上下压条结构,夹持的待加工材料为片状或板状材料;数控系统控制两个以上冲压单元同步工作或时序工作,同时数控系统控制送料机构为该两个以上冲压单元同步送料或时序送料。
如图5所示,为针对本案的柔性冲压装置设计的另一种送料机构,所述送料机构为机械手或关节机器人,每个送料机构同一时间仅向一个冲压单元提供一个待加工材料,在每个加工周期内,每个冲压单元完成一次冲压工作,或配合模具的旋转、送料机构的动作完成连续性的一组冲压工作;在一个加工周期内,两个以上冲压单元的时序工作完成对一个待加工材料的加工。
如图7所示,为针对本案的柔性冲压装置设计的驱动缸,该驱动缸为液压驱动缸,包括缸体和活塞杆;所述缸体包括内圆筒和外圆筒,内圆筒和外圆筒同轴固定并形成密封动作腔,密封动作腔的两端各设置一个通油口,分别记为通油口B和通油口C;所述活塞杆内设置圆柱腔,内圆筒插入圆柱腔内形成密封控制腔,内圆筒作为连通密封控制腔的油路,记为A通道;所述活塞杆端部设置有环形凸起,环形凸起将密封动作腔分成两个油腔,通油口B和通油口C分别且仅与一个油腔连通;所述活塞杆作为驱动缸的驱动杆,与上模座固定。
当A通道通入高压油,通油口B和通油口C连接油箱,则实现活塞杆的快速伸出运动;当A通道和通油口B通入高压油,通油口C连接油箱,则实现活塞杆的大负载慢速伸出运动;当A通道和通油口B连接油箱,通油口C通入高压油,则实现活塞杆的快速返程运动。通过上述的进油口的切换,可以实现上模的非工作行程的快速运动,包括快下和返程;工作行程的大负载运动;该方案即可以快速运动,又能大负载输出。
如图8所示,为针对本案的柔性冲压装置设计的另一种驱动缸,所述驱动缸包括缸体、螺杆、正向螺母和反向螺母,螺杆的两端分别设置正向螺纹和反向螺纹;正向螺母与正向螺纹配合安装形成正向螺纹副,反向螺母与反向螺纹配合安装形成反向螺纹副;所述正向螺母和反向螺母均铰接在缸体内侧,通过缸体限定正向螺母和反向螺母的轴向移动,但正向螺母和反向螺母能够相对缸体自由转动;正向螺杆和反向螺杆同轴,将螺杆作为驱动缸的驱动杆,与上模座固定。
正向螺杆和反向螺杆的螺距可以相等也可以不等,若正向螺杆和反向螺杆螺距相等:当正向螺母和反向螺母同向等速运动时,驱动杆旋转运动,带动上模同步转动;当正向螺母和反向螺母反向等速运动时,驱动杆直线移动,带动上模同步移动。该方案即可实现驱动杆的上下可控运动,又可现实旋转的可控运动,扩展了设备的加工柔性和加工范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,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的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种柔性冲压装置,其特征在于:包括数控系统、底座和一个以上冲压单元,每个冲压单元上设置有一套模具和一个驱动缸;
所述底座上设置有X轴向导轨,冲压单元包括机架和X轴向滑块,X轴向导轨与X轴向滑块配合安装形成X轴向滑动副;所述X轴向滑块上设置有Y轴向导轨,机架底部设置有Y轴向滑块,Y轴向导轨与Y轴向滑块配合安装形成Y轴向滑动副;
所述模具包括下模座、上模座、导向杆、弹簧、下模和上模,下模座固定在机架的工作台上,上模座固定在驱动缸的驱动杆上,导向杆下端固定在下模座上,上模座上设置有导向孔,导向杆和导向孔配合安装形成模具移动副,弹簧套装在导向杆上,支撑在下模座和上模座之间;下模座和下模通过一组圆柱凸台和圆柱孔构成的下模转动副实现连接,上模和上模座通过另一组圆柱凸台和圆柱孔构成的上模转动副实现连接;
所述数控系统对X轴向滑动副、Y轴向滑动副、模具移动副、下模转动副、上模转动副和驱动缸进行数字控制,同一套模具中的下模和上模同步运动;
所述驱动缸包括缸体、螺杆、正向螺母和反向螺母,螺杆的两端分别设置正向螺纹和反向螺纹;正向螺母与正向螺纹配合安装形成正向螺纹副,反向螺母与反向螺纹配合安装形成反向螺纹副;所述正向螺母和反向螺母均铰接在缸体内侧,通过缸体限定正向螺母和反向螺母的轴向移动,但正向螺母和反向螺母能够相对缸体自由转动;正向螺纹和反向螺纹同轴且螺距相等,将螺杆作为驱动缸的驱动杆,与上模座固定。
2.根据权利要求1所述的柔性冲压装置,其特征在于:还包括送料机构,所述送料机构包括X轴梁、Y轴梁、Z轴梁和夹具,X轴梁与Z轴梁配合安装形成X轴向移动副,Z轴梁与Y轴梁配合安装形成Y轴向移动副,夹具固定安装在Y轴梁上;夹具的卡爪为上下压条结构,夹持的待加工材料为片状或板状材料;数控系统控制两个以上冲压单元同步工作或时序工作,同时数控系统控制送料机构为该两个以上冲压单元同步送料或时序送料。
3.根据权利要求1所述的柔性冲压装置,其特征在于:还包括送料机构,所述送料机构为机械手或关节机器人,每个送料机构同一时间仅向一个冲压单元提供一个待加工材料,在每个加工周期内,每个冲压单元完成一次冲压工作,或配合模具的旋转、送料机构的动作完成连续性的一组冲压工作;在一个加工周期内,两个以上冲压单元的时序工作完成对一个待加工材料的加工。
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GR01 | Patent grant | ||
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