CN109955044A - 一种径向掰断高效精密的低应力下料机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种径向掰断高效精密的低应力下料机，属于智能制造技术领域，其下料装置包括沿圆周方向对称分布的4组下料单元，每组下料单元包括第一液压油缸和第二液压油缸、设置在第一液压油缸和第二液压油缸的活塞杆端部的下料夹具、第三液压油缸和第四液压油缸、分别固定在第三液压油缸和第四液压油缸的活塞杆端部的推力锤头，下料夹具和推力锤头相对设置，在对棒料进行掰断的过程中，推力锤头顶住棒料之后，下料夹具向棒料的V型槽两端同时施加载荷，将会在V型槽处产生交变的力，在这个作用力下，V型槽处萌生裂纹，并保证沿V型槽尖端截面呈圆周逐渐向圆心扩展，通过改变棒料的加载方式提高棒料的断面质量和平整度。

Description

一种径向掰断高效精密的低应力下料机

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，尤其涉及一种径向掰断高效精密的低应力下料机。

背景技术

低应力下料是将裂纹技术应用于棒材下料中，先人为地在棒材表面上预制一条环向V型槽，然后对带有环向V型槽表的棒材施加一定外力，使其以低应力脆断的形式动态分离。它利用环向V型槽的缺口效应和弯曲效应，实现材料在低应力水平下的脆断。目前学者们已就低应力弯曲下料技术从应力集中、机构设计、断口形貌等方面进行了一些研究。但低应力弯曲下料的材料分离机理、高效精密实现方法和质量评价标准等关键核心技术仍未突破，因而提高产品精度和生产效率，降低能耗以及减少污染等的综合目标也未能真正实现。为加快振兴我国装备制造业发展，研究高效、高品质、节能、环境友好型金属材料近净成形下料新技术及材料分离机理势在必行。

参考图1所示，现有的低应力下料装置对棒料的加载方式都是采取夹具对棒料的一端加紧，另一端用于施加载荷，这样的加载方式导致棒料受力为横力弯曲而不是纯弯曲，其缺点是不能充分利用棒料V型槽的应力集中效应，在V型槽尖端截面，由于横力弯曲带来的切应力的原因，导致裂纹不能是Ⅰ型裂纹而是复合型裂纹，复合型裂纹尖端应力场非常复杂，而且难以控制裂纹的扩展路径；同时，由于横力弯曲，拉应力和切应力的合应力会使裂纹萌生于偏向棒料受载的一侧，这样会增大裂纹的起裂角，使断面的平整度较差。

发明内容

本发明提供一种径向掰断高效精密的低应力下料机，旨在解决已有技术中对棒料采取的加载方式导致的断面质量较差、断面平整度较低的问题，具有下料范围广、效率高、疲劳裂纹扩展区面积大、断面质量好等优点。

本发明提供的具体技术方案如下：

本发明提供的一种径向掰断高效精密的低应力下料机包括机架、安装所述机架上的滚珠丝杠和关节窝外壳、安装在所述滚珠丝杠上的下料装置、安装在所述关节窝外壳的关节窝内的内锤头、安装在所述内锤头上的滑块、内承圈和夹紧卡爪，其中，所述下料装置包括沿圆周方向对称分布的4组下料单元，每组下料单元包括第一液压油缸和第二液压油缸、设置在所述第一液压油缸和所述第二液压油缸的活塞杆端部的下料夹具、设置在所述第一液压油缸和所述第二液压油缸对侧的第三液压油缸和第四液压油缸、分别固定在所述第三液压油缸和所述第四液压油缸的活塞杆端部的推力锤头，所述关节窝外壳和所述内锤头的端部之间采用弹簧支撑，4组所述下料单元依次间隔工作且同一时刻仅有一组所述下料单元处于工作状态。

可选的，所述内锤头的中部设置有第一通孔，所述滑块、所述内承圈和所述夹紧卡爪均安装在所述第一通孔内，所述内承圈采用齿轮啮合与所述滑块相配合，所述夹紧卡爪通过侧面的滑槽与所述滑块和所述内承圈相配合。

可选的，所述关节窝外壳为中空结构，所述关节窝外壳的内腔包括椭球腔和圆锥腔，所述椭球腔的底部设置有用于穿过棒料的第二通孔，所述圆锥腔的小端靠近所述椭球腔。

可选的，所述内锤头的底部安装在所述椭球腔内，所述内锤头的底部直径大于其顶部直径，所述内锤头的底部为椭球结构。

可选的，所述第一液压油缸和所述第二液压油缸并排设置，所述第三液压油缸和所述第四液压油缸并排设置，所述第一液压油缸和所述第三液压油缸相对设置，所述第二液压油缸和所述第四液压油缸相对设置。

可选的，所述第一液压油缸、所述第二液压油缸、所述第三液压油缸和所述第四液压油缸之间联动控制。

可选的，所述下料夹具位于所述推力锤头的外侧。

可选的，4组所述下料单元中的第一下料单元和第二下料单元对称分布，第三下料单元和第四下料单元对称分布，所述第一下料单元和所述第三下料单元相互垂直分布。

本发明的有益效果如下：

本发明实施例提供的一种径向掰断高效精密的低应力下料机包括机架、安装机架上的滚珠丝杠和关节窝外壳、安装在滚珠丝杠上的下料装置、安装在关节窝外壳的关节窝内的内锤头、安装在内锤头上的滑块、内承圈和夹紧卡爪，其中，下料装置包括沿圆周方向对称分布的4组下料单元，每组下料单元包括第一液压油缸和第二液压油缸、设置在第一液压油缸和第二液压油缸的活塞杆端部的下料夹具、设置在第一液压油缸和第二液压油缸对侧的第三液压油缸和第四液压油缸、分别固定在第三液压油缸和第四液压油缸的活塞杆端部的推力锤头，下料夹具和推力锤头相对设置，在对棒料进行掰断的过程中，推力锤头顶住棒料之后，有下料夹具向棒料的V型槽两端同时施加载荷，下料夹具和推力锤头相互配合将会在V型槽处产生交变的力，在这个作用力下，V型槽处萌生裂纹，并保证沿V型槽尖端截面呈圆周逐渐向圆心扩展，也即通过改变棒料的加载方式提高棒料的断面质量和断面平整度，具有下料范围广、效率高、疲劳裂纹扩展区面积大、断面质量好等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为已有技术的低应力下料装置对棒料的加载方式示意图；

图2为本发明实施例的一种径向掰断高效精密的低应力下料机的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例的图2中的A-A向剖视结构示意图；

图4为本发明实施例的一种径向掰断高效精密的低应力下料机的剖视结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合图2～图4对本发明实施例的一种径向掰断高效精密的低应力下料机进行详细的说明。

参考图2和图3所示，本发明实施例提供的一种径向掰断高效精密的低应力下料机包括机架6、安装机架6上的滚珠丝杠1和关节窝外壳11、安装在滚珠丝杠1上的下料装置3、安装在关节窝外壳11的关节窝13内的内锤头7、安装在内锤头7上的滑块8、内承圈9和夹紧卡爪10，其中，下料装置3包括沿圆周方向对称分布的4组下料单元，参考图4所示，每组下料单元包括第一液压油缸301和第二液压油缸302、设置在第一液压油缸301和第二液压油缸302的活塞杆端部的下料夹具2、设置在第一液压油缸301和第二液压油缸302对侧的第三液压油缸303和第四液压油缸304、分别固定在第三液压油缸303和第四液压油缸304的活塞杆端部的推力锤头5，关节窝外壳11和内锤头7的端部之间采用弹簧12支撑，4组下料单元依次间隔工作且同一时刻仅有一组下料单元处于工作状态。

具体的，参考图2和图4所示，第一液压油缸301和第二液压油缸302并排设置，第三液压油缸303和第四液压油缸304并排设置，第一液压油缸301和第三液压油缸303相对设置，第二液压油缸302和第四液压油缸304相对设置。并且，第一液压油缸301、第二液压油缸302、第三液压油缸303和第四液压油缸304之间联动控制。当需要对棒料施加载荷时，可以同时驱动第一液压油缸301、第二液压油缸302、第三液压油缸303和第四液压油缸304的活塞杆外伸，进而推力锤头5顶住棒料4，推力锤头5顶住棒料4之后，下料夹具向棒料的V型槽两端同时施加载荷，下料夹具和推力锤头相互配合将会在V型槽处产生交变的力，在这个作用力下，V型槽处萌生裂纹，并保证沿V型槽尖端截面呈圆周逐渐向圆心扩展，也即通过改变棒料的加载方式提高棒料的断面质量和断面平整度，具有下料范围广、效率高、疲劳裂纹扩展区面积大、断面质量好等优点。

进一步的，参考图2和图3所示，下料夹具2位于推力锤头5的外侧，也即2个推力锤头位于棒料4的V型槽的两端，2个下料夹具2位于推力锤头的对侧外端，每一组下料单元中的两个下料夹具和两个推力锤头以V型槽为对称中心线依次分布，可实现径向加载疲劳掰断下料。

参考图2和图3所示，4组下料单元中的第一下料单元和第二下料单元对称分布，第三下料单元和第四下料单元对称分布，第一下料单元和第三下料单元相互垂直分布，也即4组下料单元分别分布在棒料4的上下和左右方向，进而可以通过第一下料单元和第二下料单元的下料夹具和推力锤头交替加载，第三下料单元和第四下料单元中的下料夹具和推力锤头交替加载，可以保护棒料后面的V型槽不发生不可控的裂纹萌生。

参考图2和图3所示，内锤头7的中部设置有第一通孔701，滑块8、内承圈9和夹紧卡爪10均安装在第一通孔701内，内承圈9采用齿轮啮合与滑块8相配合，夹紧卡爪10通过侧面的滑槽与滑块8和内承圈9相配合。内锤头7安装在关节窝外壳11的关节窝中，内锤头7中安装有内承圈9，内承圈9通过齿轮啮合与滑块8相配合，夹紧卡爪10通过侧面的滑槽与滑块8、内承9圈的滑槽相配合，当滑块8滑动时，通过齿轮使内承圈9转动，带动夹紧卡爪10夹紧棒料。

参考图2和图3所示，关节窝外壳11为中空结构，关节窝外壳11的内腔包括椭球腔1101和圆锥腔1102，也即关节窝13包括椭球腔1101和圆锥腔1102，椭球腔1101的底部设置有用于穿过棒料4的第二通孔1103，圆锥腔1102的小端靠近椭球腔1101。内锤头7的底部安装在椭球腔1101内，内锤头7的底部直径大于其顶部直径，内锤头7的底部为椭球结构。并且，参考图2和图3所示，弹簧12连接内锤头7和关节窝外壳11，弹簧12在垂直棒料轴线的平面内沿水平、竖直轴线均布四个，低应力下料机停止工作时能够使内锤头7复位。下料时当棒料右端挠度较大时，内锤头7可以在关节窝13中随棒料运动，以防止棒料与低应力下料机的其他部件发生干涉，同时，还能防止正在加载的V型槽之外的V型槽提前发生裂纹的萌生和扩展。

具体的，参考图2和图3所示，为防止待下棒料后面的V型槽提前发生不可控裂纹萌生与扩展，本发明实施例的低应力下料机采用了随动夹紧机构，也即内锤头安装在关节窝外壳的关节窝中，内锤头中的滑块与内承圈通过滑槽相互配合，当滑块转动时，内承圈随之转动，进而使夹紧卡爪夹紧棒料，在进行下料时，随着裂纹深度的扩展，棒料右端的挠度会越来越大，此时内锤头就可以在关节窝中随着棒料摆动，这样就可以保护棒料后面的V型槽不发生不可控的裂纹萌生，还能防止棒料与低应力下料机之间产生干涉。

本发明实施例提供的一种径向掰断高效精密的低应力下料机包括机架、安装机架上的滚珠丝杠和关节窝外壳、安装在滚珠丝杠上的下料装置、安装在关节窝外壳的关节窝内的内锤头、安装在内锤头上的滑块、内承圈和夹紧卡爪，其中，下料装置包括沿圆周方向对称分布的4组下料单元，每组下料单元包括第一液压油缸和第二液压油缸、设置在第一液压油缸和第二液压油缸的活塞杆端部的下料夹具、设置在第一液压油缸和第二液压油缸对侧的第三液压油缸和第四液压油缸、分别固定在第三液压油缸和第四液压油缸的活塞杆端部的第一推力锤头和第二推力锤头，下料夹具和推力锤头相对设置，在对棒料进行掰断的过程中，推力锤头顶住棒料之后，有下料夹具向棒料的V型槽两端同时施加载荷，下料夹具和推力锤头相互配合将会在V型槽处产生交变的力，在这个作用力下，V型槽处萌生裂纹，并保证沿V型槽尖端截面呈圆周逐渐向圆心扩展，也即通过改变棒料的加载方式提高棒料的断面质量和断面平整度，具有下料范围广、效率高、疲劳裂纹扩展区面积大、断面质量好等优点。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种径向掰断高效精密的低应力下料机，其特征在于，所述低应力下料机包括机架、安装所述机架上的滚珠丝杠和关节窝外壳、安装在所述滚珠丝杠上的下料装置、安装在所述关节窝外壳的关节窝内的内锤头、安装在所述内锤头上的滑块、内承圈和夹紧卡爪，其中，所述下料装置包括沿圆周方向对称分布的4组下料单元，每组下料单元包括第一液压油缸和第二液压油缸、设置在所述第一液压油缸和所述第二液压油缸的活塞杆端部的下料夹具、设置在所述第一液压油缸和所述第二液压油缸对侧的第三液压油缸和第四液压油缸、分别固定在所述第三液压油缸和所述第四液压油缸的活塞杆端部的推力锤头，所述关节窝外壳和所述内锤头的端部之间采用弹簧支撑，4组所述下料单元依次间隔工作且同一时刻仅有一组所述下料单元处于工作状态。

2.根据权利要求1所述的低应力下料机，其特征在于，所述内锤头的中部设置有第一通孔，所述滑块、所述内承圈和所述夹紧卡爪均安装在所述第一通孔内，所述内承圈采用齿轮啮合与所述滑块相配合，所述夹紧卡爪通过侧面的滑槽与所述滑块和所述内承圈相配合。

3.根据权利要求2所述的低应力下料机，其特征在于，所述关节窝外壳为中空结构，所述关节窝外壳的内腔包括椭球腔和圆锥腔，所述椭球腔的底部设置有用于穿过棒料的第二通孔，所述圆锥腔的小端靠近所述椭球腔。

4.根据权利要求3所述的低应力下料机，其特征在于，所述内锤头的底部安装在所述椭球腔内，所述内锤头的底部直径大于其顶部直径，所述内锤头的底部为椭球结构。

5.根据权利要求4所述的低应力下料机，其特征在于，所述第一液压油缸和所述第二液压油缸并排设置，所述第三液压油缸和所述第四液压油缸并排设置，所述第一液压油缸和所述第三液压油缸相对设置，所述第二液压油缸和所述第四液压油缸相对设置。

6.根据权利要求5所述的低应力下料机，其特征在于，所述第一液压油缸、所述第二液压油缸、所述第三液压油缸和所述第四液压油缸之间联动控制。

7.根据权利要求5所述的低应力下料机，其特征在于，所述下料夹具位于所述推力锤头的外侧。

8.根据权利要求5所述的低应力下料机，其特征在于，4组所述下料单元中的第一下料单元和第二下料单元对称分布，第三下料单元和第四下料单元对称分布，所述第一下料单元和所述第三下料单元相互垂直分布。