CN111036825B - 一种多工位热模锻模架下顶料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位热模锻模架下顶料装置，包括设置于模架底板底部的托板和贯穿模架底板且与托板肩部相连的顶杆，所述托板为倒T型结构且在其中部设置的导柱导向下在模架底板底部上下滑动，所述托板上方的模架底板下底面和顶杆的下端设有传感器，分别用来监测反馈托板的运动距离和顶杆提供的脱模力。本发明的有益效果是：解决了多工位热模锻模具在只有一个工位被使用时模架下顶料装置的偏载问题，同时能够与自动化系统相连接进行数据交互，使得传统模具能够接入自动化生产中。

Description

一种多工位热模锻模架下顶料装置

本发明属于热模锻技术领域中的热模锻模具的脱模技术范畴，尤其涉及应用于热模锻锻压中模具多工位，但是每次锻压时只有一个工位工作的一种多工位热模锻模架下顶料装置。

背景技术

模架是装夹锻模和承受冲击力的关键部件,应稳定可靠、维护简单,且能保证产品质量和适应生产效率的要求。

传统的模架均沿用俄罗斯设计的两联或三联摆臂式顶出机构，这种传统顶料结构存在以下问题：

1.模架底板因安放摆臂顶出机构而被“掏空”，降低了底板的机构强度，减少了底板的使用寿命；

2.摆臂顶料机构零件耗用材料多，成本高；

3.结构过于复杂，零件磨损积，累间隙大，导致顶出行程短，故障率高，修配耗时长。

在成本方面，这种顶出结构再修配过程中产生的成本、裂纹导致堆焊加工产生的费用、频繁更换模架产生的误工成本都非常高，同时裂纹会导致模架底板报废，进一步增加生产成本。

为解决传统模架上锻件出模变形和出模方式的不足，《金属加工：热加工》2017年第7期中公布了一种多工位机构的锻造模架，采用杠杆原理，解决了在传统模架实现多点顶料时，由于各顶料位置所需的顶升力不同，造成顶升块偏载，顶出时间不一致，导致锻件翘曲变形，甚至报废，严重时顶料机构卡死，影响生产的问题。

然而《金属加工：热加工》2017年第7期中公布的一种多工位机构的锻造模架同时指出对于该文献提供方案不适用于锻头伞类锻件的生产；

对于多工位锻头伞类锻件的生产，由于模具中每个工序对应一个工位，但是每个工作时只有一个工位在使用，这样就造成了模架下顶料装置的偏载问题，对于偏载问题传统模架的解决方法是采用两联或三联摆臂式顶出机构，存在上述问题，同时传统的模架解决方案无法适用于锻造自动化的生产。

综上所述，迫切需要一种多工位热模锻模架下顶料装置来解决上述偏载问题，并能适用于锻造自动化生产，达到了稳定可靠、降本增效的目的。

发明内容

为克服上述现有技术缺陷，本发明提供一种多工位热模锻模架下顶料装置。

本发明所采用的具体技术方案为：

一种多工位热模锻模架下顶料装置，包括设置于模架底板底部的托板和贯穿模架底板且与托板肩部相连的顶杆，所述托板为倒T型结构且在其中部设置的导柱导向下在模架底板底部上下滑动，所述托板上方的模架底板下底面和顶杆的下端设有传感器，分别用来监测反馈托板的运动距离和顶杆提供的脱模力,采用这样的设计，多工位热模锻模具只有一个工位在使用时模架下顶料装置的偏载力，被导柱承受，并且通过导柱的导向作用，顶杆依然保持着受力平衡时的运动方向运动和指定的顶出高度，由于托板受力时的状态可以等效于力学模型里的悬臂梁模型，因此，倒T型结构的托板端部必然会发生变形，而导致顶杆的顶出高度减少，此时的解决方法有两种：

1.在非自动化热模锻应用中，通过调试设置合适的过顶出量，来保证顶杆在受力时能够顶出指定的高度。

2.在自动化热模锻应用中，通过托板上方的模架底板下底面和顶杆的下端设有传感器来将托板的运动距离和顶杆提供的脱模力反馈给锻压机的电液伺服系统，电液伺服系统通过反馈的距离和脱模力计算出补偿量，并将补偿量转变为电信号发送给电动伺服液压泵，电动伺服液压泵按接到电信号转过指定的转数，将补偿量所对应的一定体积液压油供给锻压机的顶料油缸，由于顶料油缸与所述托板直接接触，这样顶料油缸通过补偿量所对应的一定体积液压油所提升的高度传递给托板，托板再传递给顶杆，最终保证了顶杆，能够达到指定的顶出高度，其中补偿量所根据的主函数为T=KP（x-y）；

其中，函数T中：

T为补偿量；

K为执行器标定得到的比例系数；

P为电动伺服液压泵对应的额定功率；

x为指定的顶出高度；

y为实际的顶出高度；

作为本发明的进一步改进，所述导柱为圆柱状导柱且在导柱的端部和中部的圆柱面上圆周均布有贴有应变片的弹性元件，用以测量导柱各部分所受到的压力，采用这样的设计：

由于导柱为模架下顶料装置的偏载力的主要承载零件，因此在在导柱的端部和中部的圆柱面上圆周均布有贴有应变片的弹性元件，当收到偏载力时，弹性元件会受到压力而发生变形，导致贴在弹性元件上的应变片就会发生变形，其电阻值相应的发生变化，通过这种应变效应检测出电流变化进而划算成压力的大小，这样就可以根据检测到的压力来判断导柱的磨损情况，做出适时地的维护保养，同时便于自动生产中，工厂中制造企业生产过程执行系统MES采集模架的工作数据，便于实时监控模架的工作状态和对生产数据的采集管理，方便系统对生产做出统筹规划和合理调配维护。

作为本发明的进一步改进，所述顶杆与托板连接的端面设有的传感器为压力传感器，托板上方的模架底板下底面设有的传感器为激光测距仪，采用这样的设计：

可以采用市面通用的传感器和激光测距仪，降低设备维护成本，同时方便与自动生产中的其他自动化设备进行数据交互；

此外，压力传感器用来检测顶杆提供的脱模力，一方面便于自动生产中，工厂中制造企业生产过程执行系统MES采集模架的工作数据，便于实时监控模架的工作状态和对生产数据的采集管理，另一方面能够结合激光测距仪为该锻压机的电液伺服系统提供反馈，电液伺服系统通过反馈的距离和脱模力计算出补偿量，并将补偿量转变为电信号发送给电动伺服液压泵，电动伺服液压泵按接到电信号转过指定的转数，将补偿量所对应的一定体积液压油供给锻压机的顶料油缸，由于顶料油缸与所述托板直接接触，这样顶料油缸通过补偿量所对应的一定体积液压油所提升的高度传递给托板，托板再传递给顶杆，最终保证了顶杆，能够达到指定的顶出高度。

作为本发明的进一步改进，所述顶杆数量≥2，这样的设计是的本发明可以应用于两个及两个以上工位的模具，其该模具工作时仅有一个工位在使用，值得注意的是，本发明不适用于单工位模具。

作为本发明的进一步改进，所述导柱的顶端与模架底板底部之间装有阻尼装置，用以缓冲托板的上升速度，阻尼器是一种利用阻尼特性来减缓机械振动及消耗动能的装置，使导柱能够迅速停止在稳定制定位置上，这样就能保证锻件不会因为顶出力过大而从模具上弹出，而是平稳的快速的上升到指定位置，为自动化生产中搬运机械手的抓取提供良好的抓取条件。

作为本发明的进一步改进，所述阻尼装置为活塞式润滑油阻尼器，采用活塞式润滑油阻尼器，一是为安装方便，而是因为锻压机的自动化生产中使用电液伺服系统，这样可以统一调配润滑油，便于保养维护，节省成本。

作为本发明的进一步改进，所述模架底板在所述导柱滑动位置设有耐磨导套，设置耐磨导套是为了增加装置的正常工作时间，减少维护保养次数，提高生产率，另外耐磨导套的硬度小于导柱的硬度。

本发明的积极效果是：解决了多工位热模锻模具只有一个工位在使用时模架下顶料装置的偏载问题，同时能够与自动化系统相连接进行数据交互，使得传统模具能够介入自动化生产中。

附图说明

图1是本发明一种多工位热模锻模架下顶料装置所替代的老式三联摆臂式顶出机构的正视图；

图2是图1中所示本发明一种多工位热模锻模架下顶料装置所替代的老式三联摆臂式顶出机构的侧视图；

图3是图2中所示本发明一种多工位热模锻模架下顶料装置结构及应用的正视图；

图4是图3中所示本发明一种多工位热模锻模架下顶料装置的导柱上所设置的弹性元件示意图；

图例说明：1—第一工位， 2—弹性元件， 3—第二工位，4—顶杆，5—激光测距仪，6—底板，7—压力传感器，8—下顶料油缸，9—托板，901—导柱，10—转轴，11—摆臂，12—弹性片，13—应变片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

具体实施例：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一：

一种多工位热模锻模架下顶料装置，包括设置于模架底板6底部的托板9和贯穿模架底板且与托板肩部相连的顶杆4，所述托板9为倒T型结构且在其中部设置的导柱901导向下在模架底板6底部上下滑动。

所述导柱为圆柱状导柱且在导柱的端部和中部的圆柱面上圆周均布有贴有应变片的弹性元件2，用以测量导柱各部分所受到的压力。

所述顶杆4数量是2。

实施例二：

一种多工位热模锻模架下顶料装置，包括设置于模架底板6底部的托板9和贯穿模架底板且与托板肩部相连的顶杆4，所述托板9为倒T型结构且在其中部设置的导柱901导向下在模架底板底部上下滑动，所述托板9上方的模架底板下底面设有激光测距仪5和顶杆的下端设有压力传感器6，分别用来监测反馈托板的运动距离和顶杆提供的脱模力。

所述导柱为圆柱状导柱且在导柱的端部和中部的圆柱面上圆周均布有贴有应变片的弹性元件2，用以测量导柱各部分所受到的压力。

所述顶杆4数量是2。

前述内容已经宽泛地概述出各个实施例的一些方面和特征，其应该被解释为仅是各个潜在应用的说明。其他有益结果可以通过以不同方式应用公开的信息或通过组合公开的实施例的各个方面来获得。在由权利要求限定的范围的基础上，结合附图地参考对示例性实施例的具体描述可获得其他方面和更全面的理解。

此外本发明还公开了以下技术方案：

方案一：

所述导柱901的顶端与模架底板底部之间装有活塞式润滑油阻尼器，用以缓冲托板的上升速度，鉴于模具的专用性，活塞式润滑油阻尼器与市面普遍采用的活塞式润滑油阻尼器结构相同，仅在长度方向根据模具需要作相应改动，因此应用时可以向活塞式润滑油阻尼器生产厂家定制规定参数的活塞式润滑油阻尼器。

方案二：

所述模架底板在所述导柱901滑动位置设有耐磨导套为市场常用的耐磨导套，采购原则为与导柱相配合的同时耐磨导套的硬度小于导柱的硬度。

具体使用时：

下面以具体实施例二为例具体说明实际应用时发明的具体用法：

首先具体实施例二自动化热锻压生产中的应用，当第一工位1上的工件锻压完成后，模具的上模升起，此时顶料油缸8上升将托板9顶起，由于第一工位1中有锻件，第二工位3中没有锻件，此时第一工位1对应的顶杆4受力，而第二工位3对应的顶杆4不受力，这样托板9就受到了偏载力的作用，此时偏载力在托板9的传递下有导柱901承受，同时托板9发生变形，这时压力传感器9和激光测距仪5将所测到压力和距离通过信号线传输给锻压机的电液伺服系统进行补偿计算，电液伺服系统通过反馈的距离和压力计算出补偿量，并将补偿量转变为电信号发送给电动伺服液压泵，电动伺服液压泵按接到电信号转过指定的转数，将补偿量所对应的一定体积液压油供给锻压机的顶料油缸8，由于顶料油缸8与所述托板9直接接触，这样顶料油缸8通过补偿量所对应的一定体积液压油所提升的高度传递给托板9，托板9再传递给顶杆4，最终保证了顶杆4能够达到指定的顶出高度。第一工位1对应的搬运机械手将锻件抓起，向右移动一个工位，将锻件防止在第二工位3上，进行锻压，锻压完成后，重复上述动作，将锻件从第二工位3出取下，完成锻造；在这过程中，导柱901每次受力时都会引起弹性元件2的弹性片12形变，导致贴在弹性元件2上的应变片13就会发生变形，其电阻值相应的发生变化，通过这种应变效应检测出电流变化进而划算成压力的大小，这样就可以根据检测到的压力来判断导柱的磨损情况，做出适时地的维护保养，同时便于自动生产中，工厂中制造企业生产过程执行系统MES采集模架的工作数据，便于实时监控模架的工作状态和对生产数据的采集管理，方便系统对生产做出统筹规划和合理调配维护。

上述实施例对本发明做了详细说明；当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述例子，相关技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或减少、替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多工位热模锻模架下顶料装置，包括设置于模架底板底部的托板和贯穿模架底板且与托板肩部相连的顶杆，其特征在于，所述托板为倒T型结构且在其中部设置的导柱导向下在模架底板底部上下滑动，所述托板上方的模架底板下底面和顶杆的下端设有传感器，分别用来监测反馈托板的运动距离和顶杆提供的脱模力。

2.根据权利要求1所述一种多工位热模锻模架下顶料装置，其特征在于，所述导柱为圆柱状导柱且在导柱的端部和中部的圆柱面上圆周均布有贴有应变片的弹性元件，用以测量导柱各部分所受到的压力。

3.根据权利要求1所述一种多工位热模锻模架下顶料装置，其特征在于，所述顶杆与托板连接的端面设有的传感器为压力传感器，托板上方的模架底板下底面设有的传感器为激光测距仪。

4.根据权利要求1至3其中任意一项所述一种多工位热模锻模架下顶料装置，其特征在于，所述顶杆数量≥2。

5.据权利要求4所述一种多工位热模锻模架下顶料装置，其特征在于，所述导柱的顶端与模架底板底部之间装有阻尼装置，用以缓冲托板的上升速度。

6.据权利要求5所述一种多工位热模锻模架下顶料装置，其特征在于，所述阻尼装置为活塞式润滑油阻尼器。

7.据权利要求6所述一种多工位热模锻模架下顶料装置，其特征在于，所述模架底板在所述导柱滑动位置设有耐磨导套。

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