CN109551783B - 防弹头盔凹模液压柔性铺片装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防弹头盔凹模热液压柔性铺片装置，其包括机架、安装在机架内的上模具和下模具，在上模具上安装上下模具合模导向纠偏装置、上模具随下模具转动及保持装置以及与上模具连接的热液压系统；上下模具合模安全锁紧装置安装在上模具和下模具上，本发明自动运行，每层料片经热液压柔性压片后可保持与下模具的铺片凹形型腔内部形状完全一致，各料层之间粘合紧密，没有褶皱、没有气泡，可省去防弹头盔的预压制工序，提高生产效率，保证了产品质量，适合装备装具企业进行推广应用。

Description

防弹头盔凹模液压柔性铺片装置

技术领域

本发明涉及一种防弹头盔凹模热液压柔性铺片装置，属于装具类防弹产品生产加工机械技术领域。

背景技术

制作武警通用和特战型防弹头盔，在使用全自动防弹头盔自动铺片机铺片时，由于上模具为固定尺寸的金属模具，铺片以后进行热压制时只能使料片之间局部粘连，料片与料片之间粘接不紧密，不贴实，而且有缝隙，这样易产生气泡和褶皱，制成品后造成整体防性能和强度降低，为了避免产生气泡和褶皱，压制工序要进行多次排气，费时费力，影响工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用凹形型腔铺片，利用上模具的橡胶囊加热、加压后上模具的橡胶囊在密闭凹形型腔内有序膨胀，将已铺好料片从料片中心部位逐渐向边缘区域全面积粘合成型的防弹头盔凹模热液压柔性铺片装置。

本发明采用以下技术方案：

本发明包括机架、安装在机架内的上模具和下模具；所述机架包括框架体、设置在框架体顶部的上框架以及设置在框架体内的中框架，在所述中框架上设置操作平台；所述上框架上安装线性滑轨，在所述线性滑轨上通过滑块安装上模具驱动气缸，上模具驱动气缸的气缸端安装在上框架的横梁上，在滑块底部安装上模具升降气缸，所述上模具安装在上模具升降气缸的活塞杆端，所述下模具安装在操作平台上；在所述上模具上安装上下模具合模导向纠偏装置、上模具随下模具转动及保持装置以及与上模具连接的热液压系统；在上模具和下模具上安装上下模具合模安全锁紧装置。

本发明所述上模具包括上模具圆形盖板、导向套安装板、刹车圆盘、导向杆以及橡胶囊；所述橡胶囊为顶部开口的囊体；在所述上模具升降气缸下端安装导向套安装板，在导向套安装板两侧安装导向套，导向杆穿过导向套安装在刹车圆盘上，在所述上模具圆形盖板顶面中部固定安装连接座，上模具升降气缸的活塞杆穿过刹车圆盘固定安装在连接座上；在橡胶囊的圆形顶部内侧安装橡胶囊压紧环；所述圆形盖板、橡胶囊的圆形顶部和橡胶囊压紧环之间固定安装；穿过圆形盖板、橡胶囊的圆形顶部和橡胶囊压紧环安装与橡胶囊的内腔连通的液压接头；在所述刹车圆盘上设置圆弧形通槽，液压接头顶部位于圆弧形通槽内；上模具升降气缸的型号为：拉杆式标准气缸SC50×500S。

本发明下模具包括方形的下模具本体、转动轴、下模具齿形带轮、步进电机、步进电机齿形带轮以及同步带； 下模具本体安装在操作平台上，在下模具本体中部设置铺片凹形型腔，所述转动轴固定安装在下模具本体底面中部，在转动轴上对应的安装压力珠盘和滚珠轴承，下模具齿形带轮安装在转动轴下端，在转动轴底部安装压板；位于下模具本体一侧在所述操作平台上安装步进电机，在所述步进电机传动轴上安装所述步进电机齿形带轮，在所述下模具齿形带轮和步进电机齿形带轮上安装所述同步带，所述下模具齿形带轮和步进电机齿形带轮安装高度相同；在所述下模具本体对应两侧面上均匀安装加热棒，在所述下模具本体一侧安装空压气接头，在所述下模具本体前侧安装温控探头。

本发明上下模具合模导向纠偏装置包括安装在上模具圆形盖板对应两侧的导向纠偏90°弯板；导向纠偏90°弯板立板的内侧上1/3平面与导向纠偏90°弯板的平板内平面垂直，立板内侧下2/3平面与导向纠偏90°弯板的立板外平面呈15°夹角；相对应的两个导向纠偏90°弯板的立板内侧上1/3平面之间的距离与相对应的下模具本体两个侧面之间的距离相等。

本发明上下模具合模安全锁紧装置包括锁紧气缸、上模具锁紧立板、下模具锁紧立板以及锁紧锥度芯轴；所述锁紧锥度芯轴的大头端与锁紧气缸的活塞杆固定；所述上模具锁紧立板对称固定在上模具圆形盖板顶面两侧；在上模具锁紧立板上设置上模具锁紧锥孔，所述下模具锁紧立板对称固定安装在下模具本体顶部两侧，下模具锁紧立板上部设置下模具锁紧直孔，在下模具锁紧立板顶部安装气缸安装支架，锁紧气缸固定在气缸安装支架外侧，锁紧锥度芯轴位于对应的下模具锁紧直孔内且不外露；所述上模具锁紧立板与下模具锁紧立板对应；锁紧锥孔的锥度和方向与对应的锁紧锥度芯轴锥度和方向一致；所述锁紧气缸的型号为紧凑型气缸ACE40×30SB。

本发明所述上模具随下模具转动及保持装置包括刹车气缸、刹车箍以及刹车闸皮；所述刹车箍包括刹车箍主动段和刹车箍被动段，所述刹车箍主动段和刹车箍被动段的后端通过销轴铰连；所述连接座位于刹车箍主动段和刹车箍被动段之间；所述刹车气缸固定安装在刹车圆盘顶面 ；刹车气缸的活塞杆与刹车箍主动段前端固定连接，所述刹车箍被动段前端与刹车圆盘顶面固定；所述刹车闸皮固定在刹车箍内表面并套装在连接座上。

所述刹车气缸的型号为：多位置固定气缸MD20×30S。

本发明所述热液压系统包括液压油箱、油箱加热器、测温探头、吸油管、单向阀、液压齿轮泵、压力表、进油电磁阀、回油电磁阀、调压溢流阀、溢流管、加油排气口、油箱盖、回油管和进油管；所述吸油管一端与液压齿轮泵的进油口连通，吸油管另一端穿过液压油箱的液压油箱盖插入液压油液面下，液压齿轮泵的出油口与进油管和回油管连通，所述进油管和回油管均与液压接头连接；所述溢流管一端与液压齿轮泵的出油口连接，所述溢流管另一端插入液压油箱内，在所述溢流管中部安装单向阀和调压溢流阀；在所述进油管上安装进油电磁阀，在所述回油管上安装回油电磁阀；压力表安装在进油电磁阀进口端管路上；

所述进油电磁阀的型号为：先导常开型2KL250-25；所述回油电磁阀的型号为：先导常闭型2L250-25。

本发明积极效果如下：本发明上模具橡胶囊使用耐温耐油的橡胶制成，并且厚度从圆锥底部到开口顶部逐渐增厚，当热液压油进入橡胶囊后，圆锥头部先将放入铺片凹形型腔的料片的中心部位压住，然后逐步向上、向外膨胀，将料片其余部位逐渐压住，这样的柔性粘压既能使料片充分自然变形防止出现褶皱，还可将料片间空气从下向上挤出，防止在料片与料片之间形成气泡；当橡胶囊外壁全部与料片接触后，继续加压，使新铺的料片上的胶体融化与上一次所铺料片全面粘合，外形与铺片凹形型腔内表面形状一致，减少成型压制时料片与铺片凹形型腔之间偏差，从而减少料片之间的滑移错位变形，有利于防弹头盔性能指标的提升。

本发明上下模具合模安全锁紧装置是为了保证上模具的橡胶囊加压时能正常工作，由于上模具升降气缸活塞直径仅为50毫米，工作时空压气压力为0.6兆帕，这样合模加压时作用在上模具圆形盖板上面的向下压力约为118公斤，同样合模加压时橡胶囊内热液压油压力为0.5-0.6兆帕，橡胶囊开口端直径约为270毫米，热液压油作用在上模具圆形盖板下面向上的推力约为2860-3430公斤。这样作用在上模具圆形盖板的上下压力相差悬殊，不可能在合模加压时铺片凹形型腔保持闭合状态，也无法保证橡胶囊对料片施加足够的压力，甚至造成橡胶囊爆裂。增加上下模具合模安全锁紧装置后，当合模加压时橡胶囊内热液压油压力升至1.0兆帕时还能保证铺片凹形型腔保持闭合状态，上下模具合模安全锁紧装置正常工作并且不影响正常开模、合模。

本发明的上下模具导向纠偏装置首先是为了解决由于上模具上升、下降升降行程较长，上下模具开模时导向杆固定端离导向套最近，这时导向杆与导向套之间的配合间隙对上模具位置精度无影响。上、下模具合模时导向杆固定端远离导向套，此时导向杆与导向套之间的配合间隙对上模具位置精度的影响会成倍放大；其次与橡胶囊的圆形顶部上设置的与其内腔连通的液压接头相连接的是液压金属软管，二者之间通过丝扣固定连接，只有在安装时所处位置对上模具影响最弱，一旦上模具发生转动液压金属软管就对上模具有一定的牵拉作用，造成上模具发生偏转；最关键的是上下模具合模转动时上模具升降气缸活塞杆处在伸出最长状态下随之转动，上模具升降气缸活塞杆另一端活塞上的密封环会因摩擦阻力对较细的升降气缸活塞杆施加一个反方向扭矩使活塞杆处在弹性扭曲状态，上、下模具开模后上模具上升时活塞杆积蓄的弹性扭矩就会释放出来，从而导致上模具发生轻微反向转动破坏合模转动时上下模具之间的原有精度，而当上模具下降再次合模时上下模具的相对位置已发生改变，锁紧锥度芯轴不能进入上模具锁紧锥孔，上下模具合模安全锁紧装置就会失效。导向纠偏90°弯板的立板内侧下2/3平面与导向纠偏90°弯板的立板外平面呈15°夹角；相对应的两个尖角之间的距离大于下模具本体两个对应侧边之间的距离，在导向纠偏90°弯板尖角端与下模具本体两个侧面上边线相插装过程中，利用对应的两个导向纠偏斜面之间由大到小的尺寸变化，逐渐将上模具因受各种因素影响而发生轻微反向转动的角度再次恢复过来，当相对应的两个导向纠偏90°弯板的立板内侧上1/3平面与下模具本体两个侧面相接触后，由于相对应的两个导向纠偏90°弯板的立板内侧上1/3平面之间的距离与相对应的下模具本体两个侧面之间的距离相等，合模转动时上下模具之间的原有精度即可恢复，避免合不上模和锁不上模。

本发明的上模具随下模具转动及保持装置中当刹车机构即刹车气缸活塞杆由伸出位缩回时，带动刹车箍主动段和与刹车箍主动段铰接的刹车箍被动段，以刹车箍被动段后端固定的销轴为轴转动，刹车箍主动段和与刹车箍被动段带动刹车闸皮，由抱紧连接座状态张开使刹车闸皮与连接座之间产生空隙，然后锁紧气缸活塞杆伸出带动锁紧锥度芯轴由下模具锁紧直孔内伸出进入上模具锁紧立板上的上模具锁紧锥孔内将上模具锁紧，此时步进电机带动下模具转动，上模具可随下模具同步转一个角度，随后刹车机构闭合即刹车气缸活塞杆由缩回位伸出时，带动刹车箍主动段和与刹车箍主动段铰连的刹车箍被动段及刹车闸皮将连接座抱紧以保持上模具转动后的新角度，历经开模上模具上升、下降合模的全过程一直保持上模具转动后的新角度，同时在导向杆及上下模具合模导向纠偏装置配合下确保能实现精准合模。直至下一次需要上模具随下模具同转角度时，刹车机构再一次打开。

本发明的热液压系统可为上模具的橡胶囊提供温度可调、压力可调的液压油，并利用一个液压接头完成橡胶囊加油、加压保持，吸油的过程；尤其是当吸油过程完成后，橡胶囊内的油绝大部分被抽走，使橡胶囊缩、瘪变小，非常有利于下次与下模具合模时不会触碰已铺好的料片，防止料片移位，可保证铺片质量和精度。

本发明整个工作过程全部编程由PLC控制，自动运行，每层料片经热液压柔性压片后可保持与下模具的铺片凹形型腔内部形状完全一致，各料层之间粘合紧密，没有褶皱、没有气泡，可省去防弹头盔的预压制工序，提高生产效率，保证了产品质量，适合装备装具企业进行推广应用。

附图说明

附图1为本发明结构示意图；

附图2为本发明上、下模具合模状态结构示意图；

附图3为本发明上模具结构示意图；

附图4为本发明上模具零件装配结构示意图；

附图5为本发明下模具结构示意图；

附图6为本发明下模具零件装配结构示意图；

附图7为本发明上下模具合模导向纠偏装置结构示意图；

附图8为本发明导向纠偏90°弯板结构示意图；

附图9为本发明上下模具合模导向纠偏装置零件装配结构示意图；

附图10为本发明上下模具合模安全锁紧装置结构示意图；

附图11为本发明下模具合模安全锁紧装置零件装配结构示意图；

附图12为本发明上模具随下模具转动及保持装置结构示意图；

附图13为本发明上模具随下模具转动及保持装置零件装配结构示意图；

附图14位本发明上模具的热液压系统工作原理图；

附图15为本发明刹车箍零件装置结构示意图。

在附图中：1框架体、101上框架、102中框架、7上模具升降气缸、18步进电机、19步进电机齿形带轮、20操作平台、21线性滑轨；

5-9滑块、5-11上模具驱动气缸；

8上模具、8-1上模具圆形盖板、8-2橡胶囊压紧环、8-3橡胶囊、8-4连接座、8-5升降气缸活塞杆防松母、8-6刹车圆盘、8-7导向套、8-8导向套安装板、8-9导向杆、8-10第一防松螺母、8-11第一螺栓、8-12液压接头、8-13液压密封圈、8-14圆弧通槽；

17下模具、17-1下模具本体、17-2铺片凹形型腔，17-3转动轴、17-4压力珠盘，17-5滚珠轴承、17-6下模具齿形带轮、17-7短键、17-9第二螺栓、17-10第三螺栓、17-11加热棒、17-12空压气接头、17-13温控探头、17-14同步带；

22-1导向纠偏90︒弯板、22-2第四螺栓、22-3立板内侧上1/3平面、22-4立板内侧下2/3平面、22-5立板外平面、22-6平板内平面；

23-1锁紧气缸、23-2气缸安装支架、23-3气缸安装支架螺丝、23-4气缸紧固螺丝、23-5下模具锁紧立板、23-6安装螺丝、23-7下模具锁紧直孔、23-8上模具锁紧锥孔、上模具锁紧立板23-9、锁紧锥度芯轴23-10；

24-1刹车气缸、24-2刹车箍主动段、24-3销轴、24-4刹车闸皮，24-5销轴螺丝、24-6刹车箍被动段、24-7第二防松螺母、24-8刹车气缸固定螺栓；

25-1液压油箱、25-2油箱加热器、25-3测温探头、25-4吸油管、25-5单向阀、25-6液压齿轮泵、25-7压力表、25-8进油电磁阀、25-9回油电磁阀、25-10调压溢流阀、25-11溢流管、25-12加油排气口、25-13油箱盖、25-14回油管、25-15进油管。

具体实施方式

如附图1、2所示，本发明包括机架、安装在机架内的上模具8和下模具17；所述机架包括框架体1、设置在框架体1顶部的上框架101以及设置在框架体1内的中框架102，在所述中框架102上设置操作平台20；所述上框架101上安装线性滑轨21，在所述线性滑轨21上通过滑块5-9安装上模具驱动气缸5-11，上模具驱动气缸5-11的气缸端安装在上框架101的横梁上，在滑块5-9底部安装上模具升降气缸7，所述上模具8安装在上模具升降气缸7的活塞杆端，所述下模具17安装在操作平台20上；在所述上模具8上安装上下模具合模导向纠偏装置、上模具随下模具转动及保持装置以及与上模具8连接的热液压系统；上下模具合模安全锁紧装置安装在上模具8和下模具17上。

如附图3、4所示，本发明所述上模具8包括上模具圆形盖板8-1、导向套安装板8-8、刹车圆盘8-6、导向杆8-9以及橡胶囊8-3，所述橡胶囊8-3为顶壁开口的囊体；在所述上模具升降气缸7下端安装所述导向套安装板8-8，在导向套安装板8-8两侧安装导向套8-7，导向套8-7为两个，导向杆8-9穿过导向套8-7通过第一防松螺母8-10紧固在刹车圆盘8-6上，在所述上模具圆形盖板8-1顶面中部固定安装连接座8-4，上模具升降气缸7的活塞杆穿过刹车圆盘8-6通过升降气缸活塞杆防松母8-5紧固在连接座8-4上； 在橡胶囊8-3的圆形顶部内侧安装橡胶囊压紧环8-2；所述圆形盖板8-1、橡胶囊8-3的圆形顶部和橡胶囊压紧环8-2之间通过第一螺栓8-11固定安装；在第一螺栓8-11与圆形盖板8-1之间安装液压密封圈8-13；穿过圆形盖板8-1、橡胶囊8-3的圆形顶部和橡胶囊压紧环8-2安装与橡胶囊8-3的内腔连通的液压接头8-12；橡胶囊8-3加油加压后膨胀呈圆锥状；在所述刹车圆盘8-6上设置圆弧形通槽8-14，液压接头8-12顶部位于圆弧形通槽8-14内；上模具升降气缸7的型号为：拉杆式标准气缸SC50×500S。

如附图5、6所示，本发明下模具17包括方形的下模具本体17-1、转动轴17-3、下模具齿形带轮17-6、步进电机18、步进电机齿形带轮19以及同步带17-14；下模具本体17-1安装在操作平台20上，在下模具本体17-1中部设置铺片凹形型腔17-2，所述凹形型腔17-2的内腔与成品的防弹头盔形状相匹配，所述转动轴17-3通过第三螺栓17-10固定安装在下模具本体17-1底面中部，在转动轴17-3上对应的安装压力珠盘17-4和滚珠轴承17-5，下模具齿形带轮17-6通过短键17-7固定安装在转动轴17-3下端，在转动轴17-3底部通过第二螺栓17-9安装压板17-8；防止下模具齿形带轮17-6脱落；位于下模具本体17-1一侧在所述操作平台20上安装所述步进电机18，在所述步进电机18传动轴上安装所述步进电机齿形带轮19，在所述下模具齿形带轮17-6和步进电机齿形带轮19上安装所述同步带17-14，所述下模具齿形带轮17-6和步进电机齿形带轮19安装高度相同；在所述下模具本体17-1对应侧上均匀安装加热棒17-11，给加热棒17-11通电可保持下模具本体17-1的基础温度，在所述下模具本体17-1一侧安装空压气接头17-12，通过在空压气接头17-12的通气可将粘接好的头盔从凹形型腔17-2内顶出，在所述下模具本体17-1前侧安装温控探头17-13，温控探头17-13控制加热棒17-11的通断电，加热棒17-11温度高时断电，温度低时通电。

如附图7、8、9所示，本发明上下模具合模导向纠偏装置包括安装在上模具圆形盖板8-1对应两侧的导向纠偏90︒弯板22-1；导向纠偏90︒弯板22-1与上模具圆形盖板8-1通过第四螺栓22-2固定；导向纠偏90︒弯板22-1的立板内侧上1/3平面22-3与导向纠偏90︒弯板22-1的平板内平面22-6垂直，立板内侧下2/3平面22-4与导向纠偏90︒弯板22-1的立板外平面22-5呈15︒夹角；安装时，相对应的两个导向纠偏90︒弯板22-1的立板内侧上1/3平面22-3之间的距离与相对应的下模具本体17-1两个边之间的距离相等。

如附图10、11所示，本发明上下模具合模安全锁紧装置包括锁紧气缸23-1、上模具锁紧立板23-9、下模具锁紧立板23-5以及锁紧锥度芯轴23-10；所述锁紧锥度芯轴23-10的大头端与锁紧气缸23-1的活塞杆固定；所述上模具锁紧立板23-9对称固定在上模具圆形盖板8-1顶面两侧；上模具锁紧立板23-9上设置上模具锁紧锥孔23-8，所述下模具锁紧立板23-5通过安装螺栓23-6对称固定安装在下模具本体17-1顶部两侧，下模具锁紧立板23-5上部设置下模具锁紧直孔23-7，在下模具锁紧立板23-5顶部通过气缸安装支架螺丝23-3安装气缸安装支架23-2，锁紧气缸23-1通过气缸紧固螺丝23-4固定在气缸安装支架23-2外侧，锁紧锥度芯轴23-10位于对应的下模具锁紧直孔23-7内且不外露；所述上模具锁紧立板23-9与下模具锁紧立板23-5对应；锁紧锥孔23-8的锥度和方向与对应的锁紧锥度芯轴23-10锥度和方向一致；上下模具合模后锁紧锥孔23-8与锁紧锥度芯轴23-10的中心线同轴等高；所述锁紧气缸23-1的型号为紧凑型气缸ACE40×30SB。

如附图12、13、15所示，本发明上模具随下模具转动及保持装置包括刹车气缸24-1、刹车箍以及刹车闸皮24-4；所述刹车箍包括呈半环状的刹车箍主动段24-2和刹车箍被动段24-6，所述刹车箍主动段24-2和刹车箍被动段24-6的后端通过销轴24-3铰连；所述连接座8-4位于刹车箍主动段24-2和刹车箍被动段24-6之间；所述刹车气缸24-1通过刹车气缸固定螺栓23-8固定安装在刹车圆盘8-6顶面；刹车气缸24-1的活塞杆通过第二防松螺母24-7与车箍主动段24-2前端连接，所述刹车箍被动段24-6前端通过销轴螺丝24-5与刹车圆盘8-6顶面固定；所述刹车闸皮24-4固定在刹车箍表面并套装在连接座8-4上。

如附图14所示，本发明所述上模具热液压系统包括液压油箱25-1、油箱加热器25-2、测温探头25-3、吸油管25-4、单向阀25-5、液压齿轮泵25-6、压力表25-7、进油电磁阀25-8、回油电磁阀25-9、调压溢流阀25-10、溢流管25-11、加油排气口25-12、油箱盖25-13、回油管25-14和进油管25-15；所述吸油管25-4一端与液压齿轮泵25-6的进油口连通，吸油管25-4另一端穿过液压油箱25-1的液压油箱盖25-13插入液压油液面下，液压齿轮泵25-6的出油口与进油管25-15和回油管25-14连通，所述进油管25-15、回油管25-14均与液压接头8-12连接；所述溢流管25-11一端与液压齿轮泵25-6的出油口连接，所述溢流管25-11另一端插入液压油箱25-1内，在所述溢流管25-11中部安装单向阀25-5和调压溢流阀25-10；在所述进油管25-15上安装进油电磁阀25-8，在所述回油管25-14上安装回油电磁阀25-9；压力表25-7安装在进油电磁阀25-8进口端管路上；所述进油电磁阀25-8的型号为：先导常开型2KL250-25；所述回油电磁阀25-9的型号为：先导常闭型2L250-25。

本发明上模具橡胶囊8-3使用耐温耐油的橡胶制成，并且厚度从圆锥底部到开口顶部逐渐增厚，当热液压油进入橡胶囊8-3后，圆锥头部先将放入铺片凹形型腔的料片的中心部位压住，然后逐步向上、向外膨胀，将料片其余部位逐渐压住，这样的柔性粘压既能使料片充分自然变形防止出现褶皱，还可将料片间空气从下向上挤出，防止在料片与料片之间形成气泡；当橡胶囊8-3外壁全部与料片接触后，继续加压，使新铺的料片上的胶体融化与上一次所铺料片全面粘合，外形与铺片凹形型腔17-2内表面形状一致，减少成型压制时料片与铺片凹形型腔17-2之间偏差，从而减少料片之间的滑移错位变形，有利于防弹头盔性能指标的提升。

本发明上下模具合模安全锁紧装置是为了保证上模具的橡胶囊8-3加压时能正常工作，由于上模具升降气缸7活塞直径仅为50毫米，工作时空压气压力为0.6兆帕，这样合模加压时作用在上模具圆形盖板8-1上面的向下压力约为118公斤，同样合模加压时橡胶囊8-3内热液压油压力为0.5-0.6兆帕，橡胶囊8-3开口端直径约为270毫米，热液压油作用在上模具圆形盖板8-1下面向上的推力约为2860-3430公斤。这样作用在上模具圆形盖板8-1的上、下压力相差悬殊，不可能在合模加压时铺片凹形型腔17-2保持闭合状态，也无法保证橡胶囊8-3对料片施加足够的压力，甚至造成橡胶囊8-3爆裂。增加上下模具合模安全锁紧装置后，当合模加压时橡胶囊内热液压油压力升至1.0兆帕时还能保证铺片凹形型腔保持闭合状态，上下模具合模安全锁紧装置正常工作并且不影响正常开模、合模。

本发明的上下模具导向纠偏装置首先是为了解决由于上模具上升、下降升降行程较长，上、下模具开模时导向杆8-9固定端离导向套8-7最近，这时导向杆8-9与导向套8-7之间的配合间隙对上模具位置精度无影响。上、下模具合模时导向杆8-9固定端远离导向套8-7，此时导向杆8-9与导向套8-7之间的配合间隙对上模具8位置精度的影响会成倍放大；其次与橡胶囊8-3的圆形顶部上设置的与其内腔连通的液压接头8-12相连接的是液压金属软管，二者之间通过丝扣固定连接，只有在安装时所处位置对上模具8影响最弱，一旦上模具8发生转动液压金属软管就对上模具8有一定的牵拉作用，造成上模具8发生偏转；最关键的是上、下模具合模转动时上模具升降气缸7活塞杆处在伸出最长状态下随之转动，上模具升降气缸7活塞杆另一端活塞上的密封环会因摩擦阻力对较细的升降气缸活塞杆施加一个反方向扭矩使活塞杆处在弹性扭曲状态，上、下模具开模后上模具8上升时活塞杆积蓄的弹性扭矩就会释放出来，从而导致上模具发生轻微反向转动破坏合模转动时上下模具之间的原有精度，而当上模具下降再次合模时上下模具的相对位置已发生改变，锁紧锥度芯轴不能进入上模具锁紧锥孔，上下模具合模安全锁紧装置就会失效。导向纠偏90°弯板22-1的立板内侧下2/3平面22-4与导向纠偏90°弯板22-1的立板外平面22-5呈15°夹角；相对应的两个尖角之间的距离大于下模具本体17-1两个对应侧边之间的距离，在导向纠偏90°弯板22-1尖角端与下模具本体17-1两个侧面上边线相插装过程中，利用对应的两个导向纠偏斜面之间由大到小的尺寸变化，逐渐将上模具8因受各种因素影响而发生轻微反向转动的角度再次恢复过来，当相对应的两个导向纠偏90°弯板22-1的立板内侧上1/3平面22-3与下模具本体17-1两个侧面相接触后，由于相对应的两个导向纠偏90°弯板22-1的立板内侧上1/3平面22-3之间的距离与相对应的下模具本体17-1两个侧面之间的距离相等，合模转动时上、下模具之间的原有精度即可恢复，避免合不上模和锁不上模。

本发明的上模具随下模具转动及保持装置中当刹车机构即刹车气缸活塞杆24-1由伸出位缩回时，带动刹车箍主动段24-2和与刹车箍主动段24-2铰接的刹车箍被动段24-6，以刹车箍被动段24-6后端固定的销轴24-3为轴转动，刹车箍主动段24-2和与刹车箍被动段24-6带动刹车闸皮24-4，由抱紧连接座状态张开使刹车闸皮24-4与连接座之间产生空隙，然后锁紧气缸24-1活塞杆伸出带动锁紧锥度芯轴23-10由下模具锁紧直孔23-7内伸出进入上模具锁紧立板23-9上的上模具锁紧锥孔23-8内将上模具锁紧，此时步进电机18带动下模具17转动，上模具8可随下模具17同步转一个角度，随后刹车机构闭合即刹车气缸24-1活塞杆由缩回位伸出时，带动刹车箍主动段24-2和与刹车箍主动段24-2铰连的刹车箍被动段24-6及刹车闸皮24-4将连接座8-4抱紧以保持上模具8转动后的新角度，历经开模上模具8上升、下降合模的全过程一直保持上模具转动后的新角度，同时在导向杆8-9及上下模具合模导向纠偏装置配合下确保能实现精准合模。直至下一次需要上模具8随下模具17同转角度时，刹车机构再一次打开。

本发明的热液压系统可为上模具的橡胶囊提供温度可调、压力可调的液压油，并利用一个液压接头完成橡胶囊加油、加压保持，吸油的过程；尤其是当吸油过程完成后，橡胶囊内的油绝大部分被抽走，使橡胶囊缩、瘪变小，非常有利于下次与下模具17合模时不会触碰已铺好的料片，防止料片移位，可保证铺片质量和精度。

下面结合实际操作简述本发明工作过程以铺一个料片为例：

如附图1-15所示，使用本发明工作前，先接通电源和气源，检查各气缸是否在原位，真空泵是否运转正常，液压油油温是否达到预设值，无误后按下启动开关，防弹头盔自动铺片机一次完成取料片、送料片、对折拢布，将料片放入下模具本体17-1中心的铺片凹型腔17-2内，然后取料片机构返回原位，上模具驱动气缸5-11带动上模具8从原位运行至下模具17正上方，上模具升降气缸7下降，上模具8逐渐接近下模具17；上下模具合模导向纠偏装置辅助上模具8与下模具17精准合模，随之上下模具合模安全锁紧装置开始工作，锁紧气缸23-1活塞杆前出将锁紧锥度芯轴23-10送入上模具锁紧锥孔23-8内，栓紧并保持，此时液压齿轮泵25-6启动正转，进油电磁阀25-8打开，回油电磁阀25-9关闭，将具有一定温度的液压油经液压接头8-12注入橡胶囊8-3内，橡胶囊8-3在铺片凹形型腔17-2由缩瘪束状开始膨胀，首先圆锥头部先接触已送到位的料片中心部位并压紧，紧接着橡胶囊8-3继续膨胀，沿着凹形型腔由下至上全环状将其余料片依次压住并变形，贴紧凹形型腔内表面，在避免产生褶皱的同时，将料片层之间的空气逐步挤出，液压齿轮泵25-6持续供油，橡胶囊8-3内压力上升达到预设值时，调压溢流阀25-10打开卸油，此时进入保压时间，进油电磁阀25-8关闭，液压齿轮泵25-6停转，待保压时间结束后，液压齿轮泵25-6反转，回油电磁阀25-9打开，进油电磁阀25-8关闭，橡胶囊8-3内的液压油经回油电磁阀25-9及回油管25-14流回液压油箱25-1内，直至橡胶囊8-3内的液压油基本抽净呈缩瘪状，液压齿轮泵25-6停转，刹车气缸24-1由原位伸出状态回缩，刹车机构打开，此时下模具齿形带轮17-6通过步进电机18、步进电机齿形带轮19及同步带17-14带动处于锁紧状态的上下模具转动一个预定角度，将下一次铺片的接缝错开，步进电机18停止后，刹车气缸24-1活塞杆前出，上模具随下模具转动及保持装置通过刹车闸皮24-4将升降气缸活塞杆的连接座8-4抱死并保持，随后锁紧气缸23-1活塞杆缩回，锁紧锥度芯轴23-10从上模具锁紧锥孔23-8内退回到下模具锁紧直孔23-7内，随后上模具升降气缸7上升到原位，上模具驱动气缸5-11活塞杆缩回随之返回原位。一个料片铺片过程结束，准备下一个工作循环。

本发明整个工作过程全部编程由PLC控制，自动运行，每层料片经热液压柔性压片后可保持与凹模下模具内部形状完全一致。各料层之间粘合紧密，没有褶皱、没有气泡，可省去防弹头盔的预压制工序，提高生产效率，保证了产品质量，适合装备装具企业进行推广应用。

最后说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防弹头盔凹模热液压柔性铺片装置，其特征在于其包括机架、安装在机架内的上模具（8）和下模具（17）；

所述机架包括框架体（1）、设置在框架体（1）顶部的上框架（101）以及设置在框架体（1）内的中框架（102），在所述中框架（102）上设置操作平台（20）；

所述上框架（101）上安装线性滑轨（21），在所述线性滑轨（21）上通过滑块（5-9）安装上模具驱动气缸（5-11），上模具驱动气缸（5-11）的气缸端安装在上框架（101）的横梁上，在滑块（5-9）底部安装上模具升降气缸（7），所述上模具（8）安装在上模具升降气缸（7）的活塞杆端，所述下模具（17）安装在操作平台（20）上；

在所述上模具（8）上安装上下模具合模导向纠偏装置、上模具随下模具转动及保持装置以及与上模具（8）连接的热液压系统；在上模具（8）和下模具（17）上安装上下模具合模安全锁紧装置；

所述上模具（8）包括上模具圆形盖板（8-1）、导向套安装板（8-8）、刹车圆盘（8-6）、导向杆（8-9）以及橡胶囊（8-3）；所述橡胶囊（8-3）为顶部开口的囊体；

在所述上模具升降气缸（7）下端安装导向套安装板（8-8），在导向套安装板（8-8）两侧安装导向套（8-7），导向杆（8-9）穿过导向套（8-7）安装在刹车圆盘（8-6）上，在所述上模具圆形盖板（8-1）顶面中部固定安装连接座（8-4），上模具升降气缸（7）的活塞杆穿过刹车圆盘（8-6）固定安装在连接座（8-4）上；在橡胶囊（8-3）的圆形顶部内侧安装橡胶囊压紧环（8-2）；

所述上模具圆形盖板（8-1）、橡胶囊（8-3）的圆形顶部和橡胶囊压紧环（8-2）之间固定安装；穿过上模具圆形盖板（8-1）、橡胶囊（8-3）的圆形顶部和橡胶囊压紧环（8-2）安装与橡胶囊（8-3）的内腔连通的液压接头（8-12）；

在所述刹车圆盘（8-6）上设置圆弧形通槽（8-14），液压接头（8-12）顶部位于圆弧形通槽（8-14）内；

上模具升降气缸（7）的型号为：拉杆式标准气缸SC50×500S。

2.根据权利要求1所述的防弹头盔凹模热液压柔性铺片装置，其特征在于下模具（17）包括方形的下模具本体（17-1）、转动轴（17-3）、下模具齿形带轮（17-6）、步进电机（18）、步进电机齿形带轮（19）以及同步带（17-14）；

下模具本体（17-1）安装在操作平台（20）上，在下模具本体（17-1）中部设置铺片凹形型腔（17-2），所述转动轴（17-3）固定安装在下模具本体（17-1）底面中部，在转动轴（17-3）上对应的安装压力珠盘（17-4）和滚珠轴承（17-5），下模具齿形带轮（17-6）安装在转动轴（17-3）下端，在转动轴（17-3）底部安装压板（17-8）；

位于下模具本体（17-1）一侧在所述操作平台（20）上安装步进电机（18），在所述步进电机（18）传动轴上安装所述步进电机齿形带轮（19），在所述下模具齿形带轮（17-6）和步进电机齿形带轮（19）上安装所述同步带（17-14），所述下模具齿形带轮（17-6）和步进电机齿形带轮（19）安装高度相同；

在所述下模具本体（17-1）对应两侧面上均匀安装加热棒（17-11），在所述下模具本体（17-1）一侧安装空压气接头（17-12），在所述下模具本体（17-1）前侧安装温控探头（17-13）。

3.根据权利要求2所述的防弹头盔凹模热液压柔性铺片装置，其特征在于上下模具合模导向纠偏装置包括安装在上模具圆形盖板（8-1）对应两侧的导向纠偏90°弯板（22-1）；

导向纠偏90°弯板（22-1）立板的内侧上1/3平面（22-3）与导向纠偏90°弯板（22-1）的平板内平面（22-6）垂直，立板内侧下2/3平面（22-4）与导向纠偏90°弯板（22-1）的立板外平面（22-5）呈15°夹角；相对应的两个导向纠偏90°弯板（22-1）的立板内侧上1/3平面（22-3）之间的距离与相对应的下模具本体（17-1）两个侧面之间的距离相等。

4.根据权利要求2所述的防弹头盔凹模热液压柔性铺片装置，其特征在于上下模具合模安全锁紧装置包括锁紧气缸（23-1）、上模具锁紧立板（23-9）、下模具锁紧立板（23-5）以及锁紧锥度芯轴（23-10）；所述锁紧锥度芯轴（23-10）的大头端与锁紧气缸（23-1）的活塞杆固定；

所述上模具锁紧立板（23-9）对称固定在上模具圆形盖板（8-1）顶面两侧；在上模具锁紧立板（23-9）上设置上模具锁紧锥孔（23-8），

所述下模具锁紧立板（23-5）对称固定安装在下模具本体（17-1）顶部两侧，下模具锁紧立板（23-5）上部设置下模具锁紧直孔（23-7），在下模具锁紧立板（23-5）顶部安装气缸安装支架（23-2），锁紧气缸（23-1）固定在气缸安装支架（23-2）外侧，锁紧锥度芯轴（23-10）位于对应的下模具锁紧直孔（23-7）内；

所述上模具锁紧立板（23-9）与下模具锁紧立板（23-5）对应；

锁紧锥孔（23-8）的锥度和方向与对应的锁紧锥度芯轴（23-10）锥度和方向一致；

所述锁紧气缸（23-1）的型号为紧凑型气缸ACE40×30SB。

5.根据权利要求1所述的防弹头盔凹模热液压柔性铺片装置，其特征在于所述上模具随下模具转动及保持装置包括刹车气缸（24-1）、刹车箍以及刹车闸皮（24-4）；

所述刹车箍包括刹车箍主动段（24-2）和刹车箍被动段（24-6），所述刹车箍主动段（24-2）和刹车箍被动段（24-6）的后端通过销轴（24-3）铰连；所述连接座（8-4）位于刹车箍主动段（24-2）和刹车箍被动段（24-6）之间；

所述刹车气缸（24-1）固定安装在刹车圆盘（8-6）顶面；刹车气缸（24-1）的活塞杆与刹车箍主动段（24-2）前端固定连接，所述刹车箍被动段（24-6）前端与刹车圆盘（8-6）顶面固定；

所述刹车闸皮（24-4）固定在刹车箍内表面并套装在连接座（8-4）上；

所述刹车气缸（24-1）的型号为：多位置固定气缸MD20×30S。

6.根据权利要求1所述的防弹头盔凹模热液压柔性铺片装置，其特征在于所述热液压系统包括液压油箱（25-1）、油箱加热器（25-2）、测温探头（25-3）、吸油管（25-4）、单向阀（25-5）、液压齿轮泵（25-6）、压力表（25-7）、进油电磁阀（25-8）、回油电磁阀（25-9）、调压溢流阀（25-10）、溢流管（25-11）、加油排气口（25-12）、油箱盖（25-13）、回油管（25-14）和进油管（25-15）；

所述吸油管（25-4）一端与液压齿轮泵（25-6）的进油口连通，吸油管（25-4）另一端穿过液压油箱（25-1）的液压油箱盖（25-13）插入液压油液面下，液压齿轮泵（25-6）的出油口与进油管（25-15）和回油管（25-14）连通，所述进油管（25-15）和回油管（25-14）均与液压接头（8-12）连接；

所述溢流管（25-11）一端与液压齿轮泵（25-6）的出油口连接，所述溢流管（25-11）另一端插入液压油箱（25-1）内，在所述溢流管（25-11）中部安装单向阀（25-5）和调压溢流阀（25-10）；

在所述进油管（25-15）上安装进油电磁阀（25-8），在所述回油管（25-14）上安装回油电磁阀（25-9）；压力表（25-7）安装在进油电磁阀（25-8）进口端管路上；

所述进油电磁阀（25-8）的型号为：先导常开型2KL250-25；

所述回油电磁阀（25-9）的型号为：先导常闭型2L250-25。

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