CN111872678B - 一种基于plc控制的散热器支架自动化加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，涉及自动化技术领域，包括上模组件、下模、顶料机构、正极导电机构以及负极导电机构，本发明通过将上模组件、下模分别与正极导电机构、负极导电机构结合，实现了底板和侧板冲压成形的同时将肋板装配至底板与侧板之间，在通电将三者通过电阻焊的方式固定在一起，减少了加工工序，提高了生产效率，并降低了设备成本，减少了有害气体的排放，优化了工作环境。
Description
技术领域
本发明属于自动化技术领域，具体涉及一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备。
背景技术
汽车空调系统中，散热器一般通过金属制的散热器支架固定于汽车内部，其材质有不锈钢(如SUS430)以及冷轧钢板，目前，针对其中一款散热器支架(材质为SUS430)，其结构组成包括底板、两个侧板以及一个肋板，底板和侧板为一体结构并事先通过冲压模具成形为U形，再将肋板通过氩弧焊的方式焊接固定于底板与侧板之间，其中，底板及侧板的厚度相同，为2-3mm，肋板厚度为8-12mm。
上述加工方式由于分别通过两个独立的工序完成产品的加工成型，加工效率低，且底板与侧板在冲压之后，由于弹性恢复的存在，侧板与底板之间的夹角往往大于90度，故在后期肋板的焊接时，还需要夹持工装将侧板向内侧夹紧才能与肋板充分接触，以完成焊接操作，设备成本高、效率低。不仅如此，氩弧焊会产生较多的有害气体，不利于工作人员的健康。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，以解决上述提到的现有技术中导致的上述缺陷。
一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，包括上模组件、下模、顶料机构、正极导电机构以及负极导电机构；
所述上模组件与下模配合以实现散热器支架中侧板的冲压变形以及肋板与侧板、底板的焊接固定，上模组件具体包括上模板、芯模、侧模以及扶正机构，所述上模板连接至液压缸的输出端，所述芯模的上端的四个拐角处固定有限位柱，限位柱的上端固定有导柱，所述上模板滑动连接于导柱上且其下端连接至扶正机构，所述扶正机构安装于侧模内并用于在冲压时对散热器支架中的侧板进行扶正，所述侧模有两个并对称安装于芯模的两侧，所述芯模的下部还设有用于固定散热器支架中的肋板的放置槽，肋板通过安装于放置槽上方的电磁铁吸附定位，所述正极导电机构安装于芯模的上部且正极导电机构的下端与肋板的上端接触；
所述下模的上端设有与侧板外形相配合的定位槽以及与散热器支架中的底板相配合的型腔，所述负极导电机构安装于下模内并位于定位槽的正下方，所述顶料机构安装于型腔内并用于将成型后的产品顶出至型腔外。
进一步地，所述扶正机构包括压块和顶块，所述侧模内设有一倒置的“T”字形滑槽，位于上端的滑槽内滑动连接有所述的压块，位于下端的滑槽内对称设置有两个所述的顶块，顶块与滑槽也滑动连接，两个顶块的内侧均交接有一个连杆，两个连杆的另一端铰接于一点并铰接于压块下端的铰接槽内，压块的上端与上模板安装固定，两个顶块之间的滑槽内还固定有一个限位块，顶块的下端面与侧模的下端面齐平。
进一步地，所述芯模的上端设有一安装电磁铁的矩形通槽，芯模的上端还对称设有两个用于安装正极导电机构的圆形通槽一，所述下模的两侧对称设有至少两个用于安装负极导电机构的圆形通槽二。
进一步地，所述正极导电机构与负极导电机构结构组成相同，均包括导电触头、弹簧一、限位环以及导向杆一，所述导电触头滑动连接于圆形通槽一内且其上端与导向杆一固定连接，导向杆一的上端穿过限位环并连接有螺母，导向杆一与限位环滑动连接，限位环固定于圆形通槽一内，导电触头与限位环之间的导向杆一上套设有所述的弹簧一，正极导电机构中的导电触头连接至电源正极，负极导电机构中的导电触头连接至电源负极。
进一步地，所述顶料机构包括顶料板、顶杆以及复位弹簧，所述顶料板滑动连接于型腔内且其下端与两个对称设置的顶杆连接，顶杆滑动连接于型腔下方的下模内且顶杆的下端还滑动连接于托板内，托板与下模之间通过连接柱连接固定，顶杆上还设有一环形的限位台阶，限位台阶与托板之间的顶杆上套设有所的复位弹簧。
进一步地，所述顶块上靠近芯模的一侧设有一纵向的气道一，气道一的开口处通过封盖一密封，且封盖一上设有若干等距排列的透气孔，顶块上远离芯模的一侧设有一横向的气道二，气道二与气道一连通且气道二的开口处通过封盖二密封，封盖二上设有一进气孔，所述侧模上远离芯模的一侧设有与进气孔相配合的进气口且进气口处连接有进气管。
进一步地，所述放置槽、圆形通槽一圆形通槽二的内壁以及顶块的表面均设有绝缘涂层。
进一步地，所述导电触头包括陶瓷套管以及安装于陶瓷套管内部的芯棒，芯棒再外接至电源线。
本发明的优点在于：
(1)本发明通过将上模组件、下模分别与正极导电机构、负极导电机构结合，实现了底板和侧板冲压成形的同时将肋板装配至底板与侧板之间，再通电将三者通过电阻焊的方式固定在一起，简化了加工工序，提高了生产效率，并降低了设备成本，减少了有害气体的排放，优化了工作环境。
(2)考虑到传统的冲压加工工序中存在的一些缺陷，如冲压间隙较小导致了模具与产品之间存在较大的摩擦，容易损坏产品并降低模具寿命；本发明摒弃了传统的一体式凸模的设计思路，其中的芯模起到固定肋板的作用且与下模型腔之间的间隙较大，而扶正机构中的顶块仅在冲压时伸出至最外侧并与肋板配合以起到代替凸模冲压的作用，使得侧板能够达到预期形状并促使其与肋板紧密贴合，而在卸料时，顶块又能缩回并与侧板脱离接触，显著降低了卸料力。
(3)借助于气道一和气道二，能够加快肋板与侧板、底板焊接后的冷却速度，使其快速连接固定，缩短了整个加工时长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中上模组件的结构示意图。
图3为图2的俯视图。
图4为图3中沿A-A方向的剖视图。
图5为图3中沿B-B方向的剖视图。
图6为本发明中侧模的主视图。
图7为图6中沿C-C方向的剖视图。
图8为图7中顶块伸出后的状态图。
图9为本发明中扶正机构的结构示意图。
图10为本发明中顶块的结构示意图。
图11为导电触头的截面剖视图。
图12为本发明中下模及顶料机构部分的俯视图。
图13为图11中沿D-D方向的剖视图。
图14为图11中沿E-E方向的剖视图。
图15为散热器支架的焊接示意图。
其中，1-上模组件，11-上模板，12-芯模，121-放置槽，122-矩形通槽，123-圆形通槽一，124-圆形通槽二，13-侧模，131-滑槽，14-扶正机构，141-压块，142-顶块，1421-气道一，1422-气道二，1423-封盖一，1424-封盖二，1425-透气孔，1426-进气孔，1247-进气口，1428-进气管，143-连杆，144-限位块，15-限位柱，16-导柱，17-电磁铁，2-下模，21-定位槽，22-型腔，3-顶料机构，31-顶料板，32-顶杆，33-复位弹簧，34-托板，35-限位台阶，36-连接柱，4-正极导电机构，41-导电触头，411-陶瓷套管，412-芯棒，42-弹簧一，43-限位环，44-导向杆一，5-负极导电机构；
101-底板，102-侧板，103-肋板。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图15所示，一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，包括上模组件1、下模2、顶料机构3、正极导电机构4以及负极导电机构5；
所述上模组件1与下模2配合以实现散热器支架中侧板102的冲压变形以及肋板103与侧板102、底板101的焊接固定，上模组件1具体包括上模板11、芯模12、侧模13以及扶正机构14，所述上模板11连接至液压缸的输出端，所述芯模12的上端的四个拐角处固定有限位柱15，限位柱15的上端固定有导柱16，所述上模板11滑动连接于导柱16上且其下端连接至扶正机构14，导柱16上还连接有螺母并位于上模板11的上方，以实现上模板11上行时能够带动芯模12也上行，所述扶正机构14安装于侧模13内并用于在冲压时对散热器支架中的侧板102进行扶正，所述侧模13有两个并对称安装于芯模12的两侧，所述芯模12的下部还设有用于固定散热器支架中的肋板103的放置槽121，肋板103通过安装于放置槽121上方的电磁铁17吸附定位，所述正极导电机构4安装于芯模12的上部且正极导电机构4的下端与肋板103的上端接触；
所述下模2的上端设有与侧板102外形相配合的定位槽21以及与散热器支架中的底板101相配合的型腔22，所述负极导电机构5安装于下模2内并位于定位槽21的正下方，所述顶料机构3安装于型腔22内并用于将成型后的产品顶出至型腔22外。
本发明中，所述扶正机构14包括压块141和顶块142，所述侧模13内设有一倒置的“T”字形滑槽131，位于上端的滑槽131内滑动连接有所述的压块141，位于下端的滑槽131内对称设置有两个所述的顶块142，顶块142与滑槽131也滑动连接，两个顶块142的内侧均交接有一个连杆143，两个连杆143的另一端铰接于一点并铰接于压块141下端的铰接槽内，压块141的上端与上模板11安装固定，两个顶块142之间的滑槽131内还固定有一个限位块144，顶块142的下端面与侧模13的下端面齐平，当顶块142向两侧顶出至最外侧时，其外侧面与肋板103的外侧面齐平，起到替代凸模冲压的作用，由于本发明中散热器支架中的肋板103的厚度较大，结构强度高，且位于两个顶块142之间，而底板101及侧板102的厚度较小，容易成形，故能够一定程度上起到替代凸模进行冲压的作用，顶块142的下端外侧拐角处会做一定程度的圆角处理(图中未示出)。
本发明中，所述芯模12的上端设有一安装电磁铁17的矩形通槽122，芯模12的上端还对称设有两个用于安装正极导电机构4的圆形通槽一123，所述下模2的两侧对称设有至少两个用于安装负极导电机构5的圆形通槽二124。
本发明中，所述正极导电机构4与负极导电机构5结构组成相同，均包括导电触头41、弹簧一42、限位环43以及导向杆一44，所述导电触头41滑动连接于圆形通槽一123内且其上端与导向杆一44固定连接，导向杆一44的上端穿过限位环43并连接有螺母，导向杆一44与限位环43滑动连接，限位环43固定于圆形通槽一123内，导电触头41与限位环43之间的导向杆一44上套设有所述的弹簧一42，正极导电机构4中的导电触头41连接至电源正极，负极导电机构5中的导电触头41连接至电源负极。借助于弹簧一42的作用，导电触头41始终能够与侧板102、肋板103相接触，以获得良好的导电效果。
本发明中，所述顶料机构3包括顶料板31、顶杆32以及复位弹簧33，所述顶料板31滑动连接于型腔22内且其下端与两个对称设置的顶杆32连接，顶杆32滑动连接于型腔22下方的下模2内且顶杆32的下端还滑动连接于托板34内，托板34与下模2之间通过连接柱36连接固定，顶杆32上还设有一环形的限位台阶35，限位台阶35与托板34之间的顶杆32上套设有所的复位弹簧33。
本发明中，所述顶块142上靠近芯模12的一侧设有一纵向的气道一1421，气道一1421的开口处通过封盖一1423密封，且封盖一1423上设有若干等距排列的透气孔1425，顶块142上远离芯模12的一侧设有一横向的气道二1422，气道二1422与气道一1421连通且气道二1422的开口处通过封盖二1424密封，封盖二1424上设有一进气孔1426，所述侧模13上远离芯模12的一侧设有与进气孔1426相配合的进气口1427且进气口1427处连接有进气管1428。
本发明中，所述放置槽121、圆形通槽一123、圆形通槽二124的内壁以及顶块142的表面均设有绝缘涂层。所述导电触头41包括陶瓷套管411以及安装于陶瓷套管411内部的芯棒412，芯棒412再外接至电源线。
本发明的工作过程及原理：
首先，将平板状的底板101与侧板102一同放置于下模2上端面的定位槽21内，此时的顶料板31位于最上端并位于底板101的下方，同时，将肋板103放置于芯模12上的放置槽121内，并由电磁铁17吸附定位(SUS430材质具有磁性)，此时的上模组件1处于悬空状态，顶块142由于被压块141拉扯，收缩于滑槽131内。
接着，上模板11在液压缸的作用下下行，肋板103及芯模12、侧模13的底面均与底板101接触，上模板11继续下压，此时的芯模12不动，压块141下行并压着顶块142向外侧移动，直至到达最外侧，此时的上模板11的底面也与限位柱15接触。上模板11继续下行，开始对底板101及侧板102进行冲压成形，直至下行到最低点，顶料板31也被顶着一起下行至最低点，侧板102被冲压成与底板101形成90度夹角并与肋板103紧密接触。此时，将正极导电机构4、负极导电机构5中的芯棒412通电，肋板103与底板101、侧板102的接触处由于电流的作用产生高温并最终焊接在一起。焊接结束后，由于此时的顶块142位于最外侧，封盖二1424上的进气孔1426正好与侧模13上的进气口1427连通，冷却气体经进气管1428进入，流经气道一1421、气道二1422、透气孔1425，吹至焊接面上，对其进行冷却，加快冷却速度，缩短焊接区的凝固时间。
最后，上模板11在液压缸的作用下复位，电磁铁17断电，压块141先上行并拉动顶块142缩回，与侧板102脱离接触，最终芯模12、侧模13一并上行恢复至原位，由于芯模12本身不与侧板102接触，故此时的卸料力为0，能够轻松脱模。由于上模组件1的复位，顶料板31在复位弹簧33的作用下上行并最终将焊接后的产品顶至型腔22的最上端，取出产品即可。如此往复，以实现产品的连续化加工。
本发明中，上述执行元件(如电磁铁、正极导电机构等)均可电性连接至PLC控制器，以实现自动加工，包括肋板103、底板101的上料、取料过程，均由机械手操作，无需人工干预，能够显著提高生产效率。另外，虽然本发明中的上模组件1并不能形成一个类似于传统凸模的外形，但足以使得本发明中的侧板102成形成预期形状，虽然部分产品存在成形后的底板101与侧板102的弯曲处与肋板103没有紧密贴合的现象，但并不影响整体连接的牢固性。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (7)
1.一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，其特征在于，包括上模组件(1)、下模(2)、顶料机构(3)、正极导电机构(4)以及负极导电机构(5)；
所述上模组件(1)与下模(2)配合以实现散热器支架中侧板(102)的冲压变形以及肋板(103)与侧板(102)、底板(101)的焊接固定，上模组件(1)具体包括上模板(11)、芯模(12)、侧模(13)以及扶正机构(14)，所述上模板(11)连接至液压缸的输出端，所述芯模(12)的上端的四个拐角处固定有限位柱(15)，限位柱(15)的上端固定有导柱(16)，所述上模板(11)滑动连接于导柱(16)上且其下端连接至扶正机构(14)，所述扶正机构(14)安装于侧模(13)内并用于在冲压时对散热器支架中的侧板(102)进行扶正，所述侧模(13)有两个并对称安装于芯模(12)的两侧，所述芯模(12)的下部还设有用于固定散热器支架中的肋板(103)的放置槽(121)，肋板(103)通过安装于放置槽(121)上方的电磁铁(17)吸附定位，所述正极导电机构(4)安装于芯模(12)的上部且正极导电机构(4)的下端与肋板(103)的上端接触；
所述下模(2)的上端设有与侧板(102)外形相配合的定位槽(21)以及与散热器支架中的底板(101)相配合的型腔(22)，所述负极导电机构(5)安装于下模(2)内并位于定位槽(21)的正下方，所述顶料机构(3)安装于型腔(22)内并用于将成型后的产品顶出至型腔(22)外；
所述扶正机构(14)包括压块(141)和顶块(142)，所述侧模(13)内设有一倒置的“T”字形滑槽(131)，位于上端的滑槽(131)内滑动连接有所述的压块(141)，位于下端的滑槽(131)内对称设置有两个所述的顶块(142)，顶块(142)与滑槽(131)也滑动连接，两个顶块(142)的内侧均交接有一个连杆(143)，两个连杆(143)的另一端铰接于一点并铰接于压块(141)下端的铰接槽内，压块(141)的上端与上模板(11)安装固定，两个顶块(142)之间的滑槽(131)内还固定有一个限位块(144)，顶块(142)的下端面与侧模(13)的下端面齐平。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，其特征在于：所述芯模(12)的上端设有一安装电磁铁(17)的矩形通槽(122)，芯模(12)的上端还对称设有两个用于安装正极导电机构(4)的圆形通槽一(123)，所述下模(2)的两侧对称设有至少两个用于安装负极导电机构(5)的圆形通槽二(124)。
3.根据权利要求2所述的一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，其特征在于：所述正极导电机构(4)与负极导电机构(5)结构组成相同，均包括导电触头(41)、弹簧一(42)、限位环(43)以及导向杆一(44)，所述导电触头(41)滑动连接于圆形通槽一(123)内且其上端与导向杆一(44)固定连接，导向杆一(44)的上端穿过限位环(43)并连接有螺母，导向杆一(44)与限位环(43)滑动连接，限位环(43)固定于圆形通槽一(123)内，导电触头(41)与限位环(43)之间的导向杆一(44)上套设有所述的弹簧一(42)，正极导电机构(4)中的导电触头(41)连接至电源正极，负极导电机构(5)中的导电触头(41)连接至电源负极。
4.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，其特征在于：所述顶料机构(3)包括顶料板(31)、顶杆(32)以及复位弹簧(33)，所述顶料板(31)滑动连接于型腔(22)内且其下端与两个对称设置的顶杆(32)连接，顶杆(32)滑动连接于型腔(22)下方的下模(2)内且顶杆(32)的下端还滑动连接于托板(34)内，托板(34)与下模(2)之间通过连接柱(36)连接固定，顶杆(32)上还设有一环形的限位台阶(35)，限位台阶(35)与托板(34)之间的顶杆(32)上套设有所的复位弹簧(33)。
5.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，其特征在于：所述顶块(142)上靠近芯模(12)的一侧设有一纵向的气道一(1421)，气道一(1421)的开口处通过封盖一(1423)密封，且封盖一(1423)上设有若干等距排列的透气孔(1425)，顶块(142)上远离芯模(12)的一侧设有一横向的气道二(1422)，气道二(1422)与气道一(1421)连通且气道二(1422)的开口处通过封盖二(1424)密封，封盖二(1424)上设有一进气孔(1426)，所述侧模(13)上远离芯模(12)的一侧设有与进气孔(1426)相配合的进气口(1427)且进气口(1427)处连接有进气管(1428)。
6.根据权利要求2所述的一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，其特征在于：所述放置槽(121)、圆形通槽一(123)、圆形通槽二(124)的内壁以及顶块(142)的表面均设有绝缘涂层。
7.根据权利要求3所述的一种基于PLC控制的散热器支架自动化加工设备，其特征在于：所述导电触头(41)包括陶瓷套管(411)以及安装于陶瓷套管(411)内部的芯棒(412)，芯棒(412)再外接至电源线。
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2020
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