CN111545691B - 一种半开式金属弹性件成型设备及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半开式金属弹性件成型设备及其成型方法，成型设备包括底座、成型机构和切料机构；底座上安装有与待成型的产品仿形的成型镶件，一根用于成型产品的线材由底座的外侧伸入底座上且抵靠成型镶件的一侧壁；成型机构包括多个分布于成型镶件四周的成型刀组件，成型刀组件可向成型镶件的方向推挤线材，将线材压紧于成型镶件上；切料机构可将线材按定长切断，切料机构安装于底座上且位于成型机构的上游，切料机构可与其中一个成型刀组件同步动作而切断线材。本发明可解决半开式金属弹性件的加工效率低、加工误差大，产品的一致性不好，以及加工成本高的问题。

Description

一种半开式金属弹性件成型设备及其成型方法

技术领域

本发明属于金属件加工技术领域，具体涉及一种半开式金属弹性件成型设备及其成型方法。

背景技术

如图1所示的半开式波浪形弹簧常用于工件的夹紧装配中，由于具有开口，使其装夹方便快速。该类半开式金属弹性件的加工过程，是先将原材料即薄板按固定的长度和宽度切断成短线材，然后将短线材统一运送至冲压成型机上冲制成型，这种加工方式需要多道工序，加工效率低；并且短线材在冲压时需要重复定位，导致定位误差累积，造成加工误差大，产品的一致性不高；此外对于不同形状的产品需要开不同的模具，而模具费用高，增加了加工成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种半开式金属弹性件成型设备，以解决半开式金属弹性件的加工效率低、加工误差大，产品的一致性不好，以及加工成本高的问题。本发明还提供以上成型设备的成型方法。

本发明提供了如下的技术方案：

一种半开式金属弹性件成型设备，包括底座、成型机构和切料机构；

所述底座上安装有与待成型的产品仿形的成型镶件，一根用于成型产品的线材由所述底座的外侧水平地伸入所述底座上且抵靠于所述成型镶件的侧壁；

所述成型机构包括多个分布于成型镶件四周的成型刀组件，所述成型刀组件可向所述成型镶件的方向推挤线材，将线材压紧于成型镶件上；

所述切料机构可将线材按定长切断，所述切料机构安装于所述底座上且位于所述成型机构的上游，所述切料机构可与其中一个成型刀组件同步动作而切断线材。

优选的，所述成型机构包括用于预固定线材的第一成型刀组件，所述第一成型刀组件包括互相连接的第一驱动装置和第一成型刀，所述第一成型刀可垂直于线材移动，所述第一驱动装置可驱动所述第一成型刀伸出而将线材抵压于所述成型镶件的侧壁。

优选的，所述切料机构包括切刀导向块、切料驱动装置和安装于切料驱动装置上的切刀，所述切刀导向块安装于底座上，所述切刀导向块内设有用于导向和定位线材的定位孔；所述切料驱动装置可驱动所述切刀沿着所述切刀导向块的侧壁滑动而切断贯穿所述定位孔的线材。

优选的，所述成型机构包括倾斜设置的第二成型刀，所述切料驱动装置连接所述第二成型刀，所述切料驱动装置可驱动所述第二成型刀向所述成型镶件的方向倾斜移动；所述第二成型刀的底面设有平行于线材的卡槽，所述切刀远离刀口的一侧设有向上凸起的、与所述卡槽的宽度匹配的卡扣，冲切线材时所述第二成型刀可带动所述切刀垂直于所述线材移动，所述卡扣可沿着卡槽的长度方向滑动。

优选的，所述切刀导向块的顶部固定有导向定位块，所述导向定位块的一部分延伸出所述切刀导向块且覆盖于所述切刀上；所述导向定位块设有紧贴所述第二成型刀的定位侧壁，所述第二成型刀可沿着所述定位侧壁倾斜移动。

优选的，所述底座上安装有多个成型刀定位块，所述成型刀定位块位于相邻的两组成型刀组件之间，所述成型刀组件可紧贴其两侧的成型刀定位块移动。

优选的，所述第一成型刀组件的下游依次设置第三成型刀组件和第四成型刀组件，所述第三成型刀组件与第四成型刀组件分别位于线材的上下两侧，第三成型刀组件与第四成型刀组件之间的成型刀定位块为第一定位块，所述第一定位块的底面设有供线材通过的避让缺槽，线材可沿直线伸入该避让缺槽内。

优选的，用于定位第一成型刀的成型刀定位块为第二定位块，所述第二定位块包括固定连接的块本体与插脚；所述底座上安装有用于固定成型镶件的镶件座，所述镶件座设有与所述插脚匹配的插槽，所述插脚嵌入插槽内，所述镶件座的侧壁上安装的锁紧螺栓将所述插脚固定于镶件座上。

进一步的，所述底座的背面安装有伸缩驱动装置，所述伸缩驱动装置的输出轴安装顶杆，所述伸缩驱动装置可驱动该顶杆穿过底座和镶件座上的顶杆孔而顶出镶件座上的成型产品。

上述半开式金属弹性件成型设备的成型方法包括以下步骤：

启动电源，将线材穿过切刀导向块内的定位孔后送入底座上；

第一驱动装置驱动第一成型刀伸出，将线材抵压于成型镶件的侧壁上，然后暂停；

切料驱动装置驱动第二成型刀向成型镶件的方向倾斜地移动，第二成型刀的移动过程中带动切刀沿着切刀导向块向线材的方向运动，切断线材；

第二成型刀继续移动，在第二成型刀端部的挤压作用下将线材局部成型于成型镶件上，然后暂停；

位于第一成型刀组件下游工位的其他成型刀组件向成型镶件的方向推动线材，将线材的其他部分成型于成型镶件上；

切料驱动装置驱动第二成型刀远离成型镶件，第二成型刀带动切刀沿着切刀导向块向上运动而复位；

第一成型刀组件和其他成型刀组件同时后退复位；取走产品。

本发明的有益效果是：

1.本发明的底座上安装成型镶件，成型镶件的四周设置可移动的成型机构，线材从底座的外侧伸入底座上，利用成型机构将线材挤压于成型镶件上而成型半开式弹簧，取代先将薄板在剪切机上剪断，再将半成品运送至冲压成型机，然后冲制成型产品等多道工序，提高了加工效率；线材不需要多次定位，提高了产品的成型精度和一致性；成型镶件相对于冲压模具而言，制造费用明显降低，节省了冲压成型的开模费用。

2.本发明的线材从底座的外侧伸入底座上，底座上的切料机构可以与第二成型刀同步动作而切断线材，第二成型刀可由切料驱动装置驱动而倾斜地移动，以成型弹簧的一部分结构，在其移动过程中切刀自动切断线材，因此本发明可由一切料驱动装置同时提供成型动力和切断动力，减少了驱动装置的配置数量，节省了设备成本和运行成本，提高了加工效率。

3.本发明的成型机构与成型镶件的配合可精确地成型各种半开式的异形弹簧(例如波浪型弹簧)，这种成型方式从整体上取代了现有弹簧机的线材从底座中央出料的方式，成型精度高，适用范围广，可实现自动化生产。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明涉及的产品结构示意图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是本发明的成型机构和切料机构安装于底座上的立体结构示意图；

图4是本发明的成型机构和切料机构安装于底座上的主视结构示意图；

图5和图6是分别从两个视角看本发明的第二成型刀和切料机构的立体结构示意图；

图7是本发明的第二成型刀和切料机构的主视结构示意图；

图8是本发明的第二成型刀和切料机构安装于镶件座上的分解结构示意图；

图9是本发明的伸缩驱动装置结构示意图。

图中标记为：

100.送料机构；110.送料支撑块；120.送料盖板；

200.底座；210.镶件座；211.滑槽；212.插槽；213.顶杆孔；220.成型镶件；221.成型侧壁；

300.成型机构；310.第一成型刀组件；311.第一驱动装置；312.第一成型刀；320.第二成型刀；321.卡槽；330.成型刀定位块；331.第一定位块；332.避让缺槽；333.第二定位块；334.块本体；335.插脚；340.第三成型刀组件；350.第四成型刀组件；360.第五成型刀组件；

400.切料机构；410.切刀导向块；411.定位孔；420.切料驱动装置；421.电磁阀；430.切刀；431.卡扣；440.导向定位块；441.定位侧壁；

500.线材；

600.伸缩驱动装置；610.顶杆；

700.产品。

具体实施方式

本发明公开一种半开式金属弹性件成型设备，用于成型半开式异形金属弹性件，例如如图1所示的半开式波浪型弹簧。本成型设备主要包括送料机构100、底座200、成型机构300和切料机构400。

请参考图2，送料机构100位于底座200的外侧，送料机构100可将用于金属弹性件的线材500向底座上送料，线材500的材质可以是不锈钢、不锈铁等。

请参照图2至图4，底座200上安装有用于固定成型镶件的镶件座210，镶件座210上通过螺丝安装有与待成型的产品匹配的成型镶件220，线材500由底座的右侧水平地伸入底座200上且抵靠成型镶件220的侧壁。

成型机构300包括多个分布于成型镶件220四周的成型刀组件，成型刀组件可向成型镶件220的方向推挤线材500，将线材压紧于成型镶件220上，从而成型弹簧。

切料机构400可将线材500按定长切断，切料机构400安装于底座200上且位于成型机构300的前段工位，切料机构400可与第二成型刀320同步动作而切断线材，然后成型机构300将切断后的线材挤压于成型镶件220上成型。

下面具体介绍线材的送料、切断和成型的相关结构和过程。需要说明的是，本发明的图3和图4为了更好体现切料机构的内部结构，已将导向定位块440移除。

请参照图2，本发明的送料机构100包括送料支撑块110和送料盖板120，送料支撑块110的表面设有与线材500的宽度匹配的凹槽，凹槽位于切刀导向块410的定位孔的延长线上，送料盖板120可盖住位于凹槽内的线材，对卷绕过的线材施加一定的压力，使其平整地通过送料支撑块110，线材500的右端伸出凹槽外，可间歇性地按特定的距离向左推动线材，将线材的左端送入底座200上。

请参照图4，成型机构300包括用于预固定线材的第一成型刀组件310，第一成型刀组件310包括互相连接的第一驱动装置311和第一成型刀312，第一驱动装置311可驱动第一成型刀312伸出，使第一成型刀312沿垂直于线材的方向快速移动且将线材压紧于成型镶件上。第一驱动装置可以是直线伺服电动缸。

请参照图4，成型镶件220具有一直线型的成型侧壁221，该成型侧壁221与第一成型刀312相对设置，第一成型刀312的刀口也为直线型，第一成型刀312可将线材抵压于该直线型的成型侧壁221上，在成型产品的同时可靠地定位产品，便于后道工序对线材500切断和成型。

请参照图4和图7，切料机构400包括切刀导向块410、切料驱动装置420和安装于切料驱动装置420上的切刀430，切刀导向块410安装于底座200上，切刀导向块410内设有用于导向和定位线材的定位孔411，线材500可沿直线穿过该定位孔411后到达成型镶件220的直线型成型侧壁221上。切料驱动装置420可驱动切刀430沿着切刀导向块410向下移动而切断贯穿定位孔411的线材500。镶件座210上设有对切刀430的移动进行导向的滑槽211，切刀430可沿着滑槽211向下移动。切料驱动装置420可以是由电磁阀421控制开关的液压缸，液压缸相较于气缸，其切断线材的冲击力更平稳，振动更小。

请参照图5至图8，成型机构300还包括倾斜设置的第二成型刀320，切料驱动装置420连接第二成型刀320，切料驱动装置420可驱动第二成型刀320向成型镶件220的方向倾斜移动。第二成型刀320的底面设有平行于线材的直线型的卡槽321，切刀430远离刀口的一侧设有向上凸起的、与卡槽321的宽度匹配的卡扣431，如图7所示，卡槽321的长度大于卡扣431的长度，卡扣431可沿着卡槽321左右滑动，当第二成型刀320向左下方倾斜移动的过程中可带动切刀430垂直于线材500移动，切刀430在竖直方向受到在滑槽211的定位和导向作用，使其卡扣431自动沿着卡槽321水平地向右滑动。因此本机构的切料驱动装置420可同时提供第二成型刀320的成型冲压力和切刀430的冲切力，节省了驱动装置的数量，并且一步完成两道工序，提高了加工效率。

切刀导向块410的顶面(即朝向屏幕的一侧)通过螺丝固定有导向定位块440，导向定位块440的一部分延伸出切刀导向块410且覆盖于切刀430上，导向定位块440的底壁可将切刀430限位于沿竖直方向上活动，防止切刀430在切料过程中向外侧晃动而影响切段效果。

导向定位块440设有紧贴第二成型刀320的定位侧壁441，第二成型刀320可沿着定位侧壁441倾斜移动，因此导向定位块440同时具有对切刀430在竖直面内导向、以及对第二成型刀320在倾斜方向上导向的作用，减少了定位块的用量，使本装置在有限的加工空间内结构更紧凑。

镶件座210上安装有多个成型刀定位块330，成型刀定位块330位于相邻的两组成型刀组件之间，成型刀组件可紧贴其两侧的成型刀定位块330移动，使成型动作更稳定、精确。

具体地，请参照图3和图4，在第一成型刀组件310的下游依次设置第三成型刀组件340、第四成型刀组件350和第五成型刀组件360，它们都包含互相连接驱动装置和成型刀，驱动装置驱动相应的成型刀向成型镶件220的方向冲压线材500。第三成型刀组件340与第四成型刀组件350分别位于线材500的上下两侧，第三成型刀组件340与第四成型刀组件350之间的成型刀定位块为第一定位块331，第一定位块331的底面边缘处设有供线材沿直线通过的避让缺槽332，上料时线材500的端部可伸入该避让缺槽332内，保证折弯半开式弹性件的左半部分时有足够的材料长度。第四成型刀的初始位置是向后退缩的，因此第三成型刀向右下方冲压线材时，线材的弯折过程不会受到第四成型刀的阻挡。

用于定位第一成型刀312的成型刀定位块为第二定位块333，两个第二定位块333分别位于第一成型刀312的左右两侧，其形状可以为三角形，由于第二定位块333安装处的空间狭小，因此无法在第二定位块333的顶面布置螺栓将其固定于镶件座210上。请参照图8，本发明的第二定位块333包括固定连接的块本体334与插脚335，块本体334对第一成型刀310起到实质的定位和导向作用；镶件座210设有与插脚335匹配的插槽212，插脚335嵌入插槽212内，在镶件座210的侧壁上安装锁紧螺栓，锁紧螺栓将插脚固定于镶件座上，因此解决了第二定位块333安装处的空间狭小，安装不便的问题。

请参照图9，底座200的背面安装有伸缩驱动装置600，伸缩驱动装置600可以是气缸或者直线伺服模组，伸缩驱动装置600的输出轴安装至少一根顶杆610，伸缩驱动装置600可驱动该顶杆610穿过底座和镶件座上的顶杆孔213而顶出镶件座上成型的产品700。优选顶杆孔213位于成型镶件220顶部的左右两肩部，因此顶杆610伸出后，将产品的上侧从成型镶件220上推出，而使其自由翻倒落下。

上述半开式金属弹性件成型设备的成型方法包括以下步骤：

启动电源，将线材500放入送料支撑块110的凹槽内，盖上送料盖板120，使其穿过切刀导向块内的定位孔411后送入底座上，向前推动线材一段固定的长度，直至其左端伸入第一定位块331底面边缘处的避让缺槽332内；此时伸缩驱动装置600的顶杆610缩入底座内；

第一驱动装置311驱动第一成型刀312向下伸出，将线材500顶压固定于成型镶件的成型侧壁221上，然后暂停且保持；

切料驱动装置420的电磁阀421得电，切料驱动装置420驱动第二成型刀320向左下方倾斜地移动，第二成型刀320的移动过程中带动切刀430沿着切刀导向块410向下运动，切断线材500；

第二成型刀320继续向左下方移动，在第二成型刀320端部的挤压作用下将线材500的局部成型于成型镶件220上；

在第二成型刀320继续移动的同时，第三成型刀组件340向成型镶件220的方向推动线材，将线材的局部成型于成型镶件220上，此时第四成型刀组件350向后避让；

然后第四成型刀组件350和第五成型刀组件360同时向成型镶件220的方向推动线材，将线材的局部成型于成型镶件220上，完成产品700的成型；

切料驱动装置420驱动第二成型刀320远离成型镶件220，第二成型刀320带动切刀430沿着切刀导向块410向上运动而复位；

第一成型刀组件310和其他成型刀组件同时后退复位，伸缩驱动装置600推出顶杆610，顶出产品700。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种半开式金属弹性件成型设备，其特征在于，包括底座、成型机构和切料机构；

所述底座上安装有与待成型的产品仿形的成型镶件，一根用于成型产品的线材由所述底座的外侧伸入所述底座上且抵靠所述成型镶件的一侧壁；

所述成型机构包括多个分布于成型镶件四周的成型刀组件，所述成型刀组件可向所述成型镶件的方向推挤线材，将线材压紧于成型镶件上；

所述切料机构可将线材按定长切断，所述切料机构安装于所述底座上且位于所述成型机构的上游，所述切料机构可与其中一个成型刀组件同步动作而切断线材；

所述成型机构包括用于预固定线材的第一成型刀组件，所述第一成型刀组件包括互相连接的第一驱动装置和第一成型刀，所述第一成型刀可垂直于线材移动，所述第一驱动装置可驱动所述第一成型刀伸出而将线材抵压于所述成型镶件的侧壁；

所述切料机构包括切刀导向块、切料驱动装置和安装于切料驱动装置上的切刀，所述切刀导向块安装于底座上，所述切刀导向块内设有用于导向和定位线材的定位孔；所述切料驱动装置可驱动所述切刀沿着所述切刀导向块的侧壁滑动而切断贯穿所述定位孔的线材；

所述成型机构还包括倾斜设置的第二成型刀，所述切料驱动装置连接所述第二成型刀，所述切料驱动装置可驱动所述第二成型刀向所述成型镶件的方向倾斜移动以成型弹簧的一部分结构；所述第二成型刀的底面设有平行于线材的卡槽，所述切刀远离刀口的一侧设有向上凸起的、与所述卡槽的宽度匹配的卡扣，冲切线材时第二成型刀倾斜移动的过程中带动切刀移动，切刀在竖直方向受到滑槽的定位和导向作用而垂直于所述线材移动，所述切刀的卡扣沿着所述卡槽的长度方向滑动；

所述切刀导向块的顶部固定有导向定位块，所述导向定位块的一部分延伸出所述切刀导向块且覆盖于所述切刀上；所述导向定位块设有紧贴所述第二成型刀的定位侧壁，所述第二成型刀可沿着所述定位侧壁倾斜移动。

2.根据权利要求1所述的半开式金属弹性件成型设备，其特征在于，所述底座上安装有用于固定成型镶件的镶件座，所述镶件座上安装有多个成型刀定位块，所述成型刀定位块位于相邻的两组成型刀组件之间，所述成型刀组件可紧贴其两侧的成型刀定位块移动。

3.根据权利要求2所述的半开式金属弹性件成型设备，其特征在于，第一成型刀组件的下游依次设置第三成型刀组件和第四成型刀组件，所述第三成型刀组件与第四成型刀组件分别位于线材的上下两侧，第三成型刀组件与第四成型刀组件之间的成型刀定位块为第一定位块，所述第一定位块的底面设有供线材通过的避让缺槽，线材可沿直线伸入该避让缺槽内。

4.根据权利要求2所述的半开式金属弹性件成型设备，其特征在于，用于定位第一成型刀的成型刀定位块为第二定位块，所述第二定位块包括固定连接的块本体与插脚；所述镶件座设有与所述插脚匹配的插槽，所述插脚嵌入插槽内，所述镶件座的侧壁上安装的锁紧螺栓将所述插脚固定于镶件座上。

5.根据权利要求2所述的半开式金属弹性件成型设备，其特征在于，所述底座的背面安装有伸缩驱动装置，所述伸缩驱动装置的输出轴安装顶杆，所述伸缩驱动装置可驱动该顶杆穿过底座和镶件座上的顶杆孔而顶出镶件座上的成型产品。

6.权利要求1所述的半开式金属弹性件成型设备的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

启动电源，将线材穿过切刀导向块内的定位孔后送入底座上；

第一驱动装置驱动第一成型刀伸出，将线材抵压于成型镶件的侧壁上，然后暂停；

切料驱动装置驱动第二成型刀向成型镶件的方向倾斜地移动，第二成型刀的移动过程中带动切刀沿着切刀导向块向线材的方向运动，切断线材；

第二成型刀继续移动，在第二成型刀端部的挤压作用下将线材局部成型于成型镶件上，然后暂停；

位于第一成型刀组件下游工位的其他成型刀组件向成型镶件的方向推动线材，将线材的其他部分成型于成型镶件上；

切料驱动装置驱动第二成型刀远离成型镶件，第二成型刀带动切刀沿着切刀导向块向上运动而复位；

第一成型刀组件和其他成型刀组件同时后退复位；取走产品。

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