CN112355140A - 一种新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模和冲压加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冲压技术领域，特别是一种新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模，包含通过多个外导柱连接的上模和下模；上模锁定在冲压机的上工作台面，被冲压机的上工作台面带动上下往复运动，下模锁定在冲压机的下工作台面；在上模和下模之间设置多组相同子模架，用于一次完成多个工件的加工；每组子模架分为上子模架和下子模架，均包含自动上料装置、主体成型模具和切边模具；主体成型模具由多个依次排列的扩口模具和一个压平模具构成。本发明还包含利用多工位扩口连续模进行冲压的方法。本发明大幅度提高了产能和产品质量的稳定性，降低了工人的劳动强度，减少人工和设备成本，为国外顶尖产品在我国的生产奠定了基础，具有极大的社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及冲压技术领域，特别是一种新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模和冲压方法。
背景技术
一种新型喷油器座，需要对不锈钢圆管口翻边成形，且口部翻边处不允许存在拉丝和压印，同时还要保证未翻边区域圆柱度。按照以往的工艺和现有扩口设备难以满足零件图纸的技术要求，生产效率底下，良品率也很低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模，主要解决上述现有技术存在的问题，它可以在保证圆管扩口质量的同时，提高生产效率、降低员工劳动量和产品成本。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模，其特征在于，包含通过多个外导柱连接的上模和下模；所述上模锁定在冲压机的上工作台面，被所述冲压机的所述上工作台面带动上下往复运动，所述下模锁定在所述冲压机的下工作台面；在所述上模和所述下模之间设置多组相同子模架，用于一次完成多个工件的加工；每组子模架分为上子模架和下子模架，均包含自动上料装置、主体成型模具和切边模具；所述主体成型模具由多个依次排列的扩口模具和一个压平模具构成。
进一步地，所述自动上料装置由料箱、送料气缸、导轨、旋转气缸和PLC组成；所述PLC接收到来自设备控制面板的启动信号后，控制所述送料气缸将工件从所述料箱中水平推出，并沿所述导轨向所述旋转气缸方向水平移动；当位于所述旋转气缸旁的位置感应器侦测到所述工件到达所述旋转气缸的工作位置时，向所述PLC发送信号，触发所述PLC启动所述旋转气缸，将所述工件由水平方向旋转为竖直方向后，由机械手夹持，完成上料。
进一步地，在所述冲压机的所述上工作台面的上止点处，设置上止点位置传感器；每次所述上工作台面回到所述上止点处，所述上止点位置传感器向所述PLC发送信号，触发所述PLC控制所述送料气缸将工件从所述料箱中水平推出，并沿所述导轨向所述旋转气缸方向水平移动；当位于所述旋转气缸旁的位置感应器侦测到所述工件到达所述旋转气缸的工作位置时，向所述PLC发送信号，触发所述PLC启动所述旋转气缸，将所述工件由水平方向旋转为竖直方向后，由机械手夹持，完成上料。
进一步地，其特征在于，所述扩口模具由压杆组件、扩口凸模、卸料组件、扩口凹模和顶料组件构成；所述压杆组件、所述扩口凸模和所述卸料组件构成所述扩口模具的上子模架部分，固定在所述上工作台面上；所述扩口凹模和所述顶料组件构成所述扩口模具的下子模架部分，固定在所述下工作台面上；
当所述上子模架下行时，所述压杆组件首先接触并压紧所述扩口凹模，固定所述工件；所述上子模架带动所述扩口凸模继续下行，完成扩口工序；当所述上子模架上行时，所述顶料组件将所述工件和所述扩口凹模分离，同时所述卸料组件将所述工件从所述扩口凸模上推下分离，避免工件被带出所述扩口凹模。
进一步地，在多个依次排列的所述扩口模具中的所述扩口凸模的工作面的锥度，由前向后依次减小。
进一步地，多个依次排列的所述扩口模具中的所述扩口凹模为分体式设计，包含浮动侧凹模和固定侧凹模；当所述上子模架下行时，所述浮动侧凹模受到所述压杆组件的压迫，向所述固定侧凹模靠拢并最终完全贴合，抱紧所述工件；当所述上子模架上行时，所述浮动侧凹模被所述顶料组件向上顶起，与所述固定侧凹模分离，释放所述工件。
进一步地，所述压平模具由压杆组件、压平凸模、压平凹模和顶料组件构成；所述压杆组件和所述压平凸模构成所述压平模具的上子模架部分，固定在所述上工作台面上；所述压平凹模和所述顶料组件构成所述压平模具的下子模架部分，固定在所述下工作台面上；
当所述上子模架下行时，所述压杆组件首先接触并压紧所述压平凹模，固定所述工件；所述上子模架带动所述压平凸模继续下行，完成压平工序；当所述上子模架上行时，所述顶料组件将所述工件和所述压平凹模分离。
进一步地，所述切边模具由卸料板、切边凸模、顶料组件和切边凹模组成；所述卸料板和所述切边凸模构成所述切边模具的上子模架部分，固定在所述上工作台面上；所述切边凹模和所述顶料组件构成所述切边模具的下子模架部分，固定在所述下工作台面上；在所述切边模具的上子模架和所述切边模具的下子模架之间，设置多根内导柱；
当所述上子模架下行时，所述卸料板上的导柱首先进入所述切边凹模的导正孔，然后所述卸料板压紧并固定所述工件，所述上子模架带动所述切边凸模继续下行，完成切边工序；当所述上子模架上行时，所述顶料组件将所述工件和所述切边凹模分离。
本发明还提供一种使用多工位扩口连续模进行冲压加工的方法，其特征在于，包含步骤：
步骤S101，使用所述自动上料装置完成所述工件的上料；
步骤S102，使用机械手将所述工件送到所述主体成型模具下，所述工件依次经过所述主体成型模具中的多个所述扩口模具和所述压平模具的加工，得到带凸缘圆柱体；
步骤S103，用所述切边模具对所述带凸缘圆柱体进行切边，得到喷油器座半成品；
步骤S104，使用所述机械手完成下料，一次完成多个所述喷油器座半成品。
进一步地，所述工件是退火的软态不锈钢工件。
鉴于上述技术特征，本发明从不锈钢材料的性能和成形过程材料变化特性分析，对翻边工序进行细分和优化，解决了产能和质量的关键问题，大幅度提高产能和产品质量的稳定性，更大的降低了工人的劳动强度，减少人工和设备成本，为公司创造了极其可观的经济效益，为国外顶尖产品在我国的生产奠定了基础，具有极大的社会效益。
附图说明
图1是本发明新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模的一个较佳实施例的结构示意图；
图2是本发明新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模的一个较佳实施例的子模架的结构示意图；
图3是本发明新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模的一个较佳实施例的下模架的俯视图；
图4是本发明新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模的一个较佳实施例的扩口凹模的分体式设计的结构示意图；
图5是本发明中的新型喷油器座半成品的主视图；
图6是图5的俯视图；
图7是本发明新型不锈钢圆管的冲压加工方法的一个较佳实施例的流程图。
图中：100-上模，200-下模，300-子模架；301-上子模架，302-下子模架；
1-自动上料装置，2-第一扩口模具，3-第二扩口模具，4-第三扩口模具，5-压平模具，6-切边模具，7-下料工位；
1-1：料箱，1-2：送料气缸，1-3：导轨，1-4：旋转气缸；
2-1：压杆组件，2-2：扩口凸模，2-3：卸料组件，2-4：分体式浮动扩口凹模，2-5：顶料组件；2-4-1：浮动侧凹模，2-4-2：固定侧凹模；
5-1：压平凸模，5-2：压平凹模；
6-1：卸料板，6-2：切边凸模，6-3：顶料组件，6-4：切边凹模。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
请参阅图5和图6，本发明一种新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模和冲压加工方法，用于制造一种新型喷油器座的半成品。新型喷油器座的半成品以不锈钢材料的圆管(直径为16mm，壁厚为2.5mm)为原材料，在圆管的一端翻边成形一个凸缘，其制作难点在于:
1、需要在外径
壁厚T＝2.5mm的圆管口部翻边成形一个外径至少
的凸缘。在利用冲压机进行扩口时，口部材料非常容易开裂。
2、将
的凸缘切边后形成的
口部翻边内，且
区域内不允许存在拉丝和压印。
3、圆管圆柱段内孔与外圆同心度须保证在0.1以内。
4、圆管内孔与凸缘过渡R角的最大边缘外径不得超过Φ14mm。
实施例，
请参阅图1，本发明一种新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模的一个较佳实施例，由上模100和下模200构成，上模100和下模200之间通过多个外导柱连接。上模100锁定在冲压机的上工作台面，在冲压机工作的过程中，在被上工作台面带动做上下往复运动，下模200锁定在冲压机的下工作台面，在冲压机工作的过程中保持静止不动。在上模100和下模200之间设置两组相同子模架300，具有相同冲压工序，可以一次对两个相同工件进行加工，得到两个相同的产品，从而提高生产效率。
请参阅图2、图3和图4，每组子模架300进一步分为上子模架301和下子模架302，均包含自动上料装置1、主体成型模具和切边模具6。其中，主体成型模具由三个依次排列的扩口模具(第一扩口模具2、第二扩口模具3、第二扩口模具4)和一个压平模具5构成。加工完成的工件，由下料工位7上的机械手完成下料。
自动上料装置1由料箱1-1、送料气缸1-2、导轨1-3、旋转气缸1-4和PLC组成。PLC接收到来自冲压机的设备控制面板的启动信号后，发起上料操作。上料操作包含：PLC控制送料气缸1-2将工件从料箱1-1中水平推出，使得工件沿着导轨1-3向旋转气缸1-4方向水平移动。在旋转气缸1-4旁设置有位置感应器。当位置感应器侦测到工件到达旋转气缸1-4的工作位置时，向PLC发送信号，触发PLC启动旋转气缸1-4动作，由旋转气缸1-4将工件由水平方向旋转为竖直方向后，进一步交与机械手夹持，完成上料。
在冲压机的上工作台面的上止点处，还设置有上止点位置传感器，用于在每次上工作台面回到上止点处时向PLC发送信号。PLC在接收到上止点位置传感器的信号后，也会发起上述的上料操作。因此，结合设备控制面板的启动信号和上止点位置传感器的信号，自动上料装置1在第一次人工通过设备控制面板启动后，就可以在冲压机的工作中自动发起并完成后续的上料动作，无须人工干预。
第一扩口模具2、第二扩口模具3、第二扩口模具4结构一致，都包含压杆组件2-1、扩口凸模2-2、卸料组件2-3、分体式浮动扩口凹模2-4和顶料组件2-5，但依次排列的扩口模具中的扩口凸模的工作面的锥度，由前向后依次减小(即第一扩口模具2中扩口凸模的工作面的锥度，大于第二扩口模具3中扩口凸模的工作面的锥度，且第二扩口模具3中扩口凸模的工作面的锥度，大于第三扩口模具4中扩口凸模的工作面的锥度)。压杆组件2-1、扩口凸模2-2和卸料组件2-3构成扩口模具的上子模架部分，固定在上工作台面上。分体式浮动扩口凹模2-4和顶料组件2-5构成扩口模具的下子模架部分，固定在下工作台面上。
为了解决扩口工序中口部材料非常容易开裂的问题，所使用的不锈钢圆管采用退火的软态原材料，进一步提高材料的屈服强度。但是软态圆管扩口外径变形量会更大，会导致扩口后凹模无法卸料。为了解决卸料难题，引入了分体式浮动扩口凹模2-4的结构，由浮动侧凹模2-4-1和固定侧凹模2-4-2构成。
机械手将工件放入分体式浮动扩口凹模2-4的腔内，冲压机的上工作台面带动上模架301下行。当上子模架301下行时，压杆组件2-1首先接触并压紧分体式浮动扩口凹模2-4中的浮动侧凹模2-4-1，浮动侧凹模2-4-1向固定侧凹模2-4-2靠拢并最终完全贴合，抱紧工件。上子模架301带动扩口凸模2-2继续下行，由扩口凸模2-2完成扩口工序。
当上子模架301上行时，浮动侧凹模2-4-1被顶料组件顶料组件向上顶起，从而与固定侧凹模2-4-2分离，释放工件，工件和分体式浮动扩口凹模2-4分离。与此同时，同时卸料组件2-3从上方将工件从扩口凸模2-2上推下分离，避免工件被带出扩口凹模2-2。
压平模具5由压杆组件2-1、压平凸模5-1、压平凹模5-2和顶料组件2-5构成。压杆组件2-1和压平凸模5-1构成压平模具5的上子模架部分，固定在上工作台面上。压平凹模5-2和顶料组件2-5构成压平模具5的下子模架部分，固定在下工作台面上。
当上子模架301下行时，压杆组件2-1首先接触并压紧压平凹模5-2，固定工件。上子模架301带动压平凸模5-1继续下行，由压平凸模5-1完成压平工序。当上子模架上行301时，顶料组件2-5将工件和压平凹模5-2分离。
切边模具6由卸料板6-1、切边凸模6-2、顶料组件6-3和切边凹模6-4组成。卸料板6-1和切边凸模6-2构成切边模具6的上子模架部分，固定在上工作台面上。切边凹模6-2和顶料组件6-3构成切边模具6的下子模架部分，固定在下工作台面上。在切边模具6的上子模架和切边模具6的下子模架之间，设置四根内导柱，进一步平衡冲压力且保证冲裁间隙更均匀。
当上子模架301下行时，卸料板6-1上的导柱首先进入切边凹模6-4的导正孔，然后卸料板6-1继续下行，压紧并固定工件。上子模架301带动切边凸模6-2继续下行，由切边凸模6-2完成切边工序。当上子模架301上行时，顶料组件6-3将工件和切边凹模6-4分离。
请参阅图7，本发明还包含一种使用多工位扩口连续模进行冲压加工方法，进行加工的原材料是圆管状的退火的软态不锈钢工件，包含步骤：
步骤S101，使用自动上料装置完成工件的上料。
步骤S102，使用机械手将工件送到主体成型模具下，工件依次经过主体成型模具中的多个扩口模具和压平模具的加工，得到带凸缘圆柱体；此时凸缘的直径至少为28mm。
步骤S103，用切边模具对带凸缘圆柱体进行切边，得到喷油器座半成品；此时凸缘的直径满足24mm±0.1mm。
步骤S104，使用机械手完成下料，一次完成两个喷油器座半成品。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模，其特征在于，包含通过多个外导柱连接的上模和下模；所述上模锁定在冲压机的上工作台面，被所述冲压机的所述上工作台面带动上下往复运动，所述下模锁定在所述冲压机的下工作台面；在所述上模和所述下模之间设置多组相同子模架，用于一次完成多个工件的加工；每组子模架分为上子模架和下子模架，均包含自动上料装置、主体成型模具和切边模具；所述主体成型模具由多个依次排列的扩口模具和一个压平模具构成。
2.根据权利要求1所述的多工位扩口连续模，其特征在于，所述自动上料装置由料箱、送料气缸、导轨、旋转气缸和PLC组成；所述PLC接收到来自设备控制面板的启动信号后，控制所述送料气缸将工件从所述料箱中水平推出，并沿所述导轨向所述旋转气缸方向水平移动；当位于所述旋转气缸旁的位置感应器侦测到所述工件到达所述旋转气缸的工作位置时，向所述PLC发送信号，触发所述PLC启动所述旋转气缸，将所述工件由水平方向旋转为竖直方向后，由机械手夹持，完成上料。
3.根据权利要求2所述的多工位扩口连续模，其特征在于，在所述冲压机的所述上工作台面的上止点处，设置上止点位置传感器；每次所述上工作台面回到所述上止点处，所述上止点位置传感器向所述PLC发送信号，触发所述PLC控制所述送料气缸将工件从所述料箱中水平推出，并沿所述导轨向所述旋转气缸方向水平移动；当位于所述旋转气缸旁的位置感应器侦测到所述工件到达所述旋转气缸的工作位置时，向所述PLC发送信号，触发所述PLC启动所述旋转气缸，将所述工件由水平方向旋转为竖直方向后，由机械手夹持，完成上料。
4.根据权利要求1所述的新型不锈钢圆管的多工位扩口连续模，其特征在于，所述扩口模具由压杆组件、扩口凸模、卸料组件、扩口凹模和顶料组件构成；所述压杆组件、所述扩口凸模和所述卸料组件构成所述扩口模具的上子模架部分，固定在所述上工作台面上；所述扩口凹模和所述顶料组件构成所述扩口模具的下子模架部分，固定在所述下工作台面上；
当所述上子模架下行时，所述压杆组件首先接触并压紧所述扩口凹模，固定所述工件；所述上子模架带动所述扩口凸模继续下行，完成扩口工序；当所述上子模架上行时，所述顶料组件将所述工件和所述扩口凹模分离，同时所述卸料组件将所述工件从所述扩口凸模上推下分离，避免工件被带出所述扩口凹模。
5.根据权利要求4所述的多工位扩口连续模，其特征在于，在多个依次排列的所述扩口模具中的所述扩口凸模的工作面的锥度，由前向后依次减小。
6.根据权利要求4所述的多工位扩口连续模，其特征在于，多个依次排列的所述扩口模具中的所述扩口凹模为分体式设计，包含浮动侧凹模和固定侧凹模；当所述上子模架下行时，所述浮动侧凹模受到所述压杆组件的压迫，向所述固定侧凹模靠拢并最终完全贴合，抱紧所述工件；当所述上子模架上行时，所述浮动侧凹模被所述顶料组件向上顶起，与所述固定侧凹模分离，释放所述工件。
7.根据权利要求1所述的多工位扩口连续模，其特征在于，所述扩口模具由压杆组件、扩口凸模、扩口凹模、卸料组件和顶杆组件构成，所述压杆组件和所述压平凸模构成所述压平模具的上子模架部分，固定在所述上工作台面上；所压平凹模和所述顶料组件构成所述压平模具的下子模架部分，固定在所述下工作台面上；
当所述上子模架下行时，所述压杆组件首先接触并压紧所述压平凹模，固定所述工件；所述上子模架带动所述压平凸模继续下行，完成压平工序；当所述上子模架上行时，所述顶料组件将所述工件和所述压平凹模分离。
8.根据权利要求1所述的多工位扩口连续模，其特征在于，所述切边模具由卸料板、切边凸模、顶料组件和切边凹模组成；所述卸料板和所述切边凸模构成所述切边模具的上子模架部分，固定在所述上工作台面上；所述切边凹模和所述顶料组件构成所述切边模具的下子模架部分，固定在所述下工作台面上；在所述切边模具的上子模架和所述切边模具的下子模架之间，设置多根内导柱；
当所述上子模架下行时，所述卸料板上的导柱首先进入所述切边凹模的导正孔，然后所述卸料板压紧并固定所述工件，所述上子模架带动所述切边凸模继续下行，完成切边工序；当所述上子模架上行时，所述顶料组件将所述工件和所述切边凹模分离。
9.一种使用如权利要求1所述的多工位扩口连续模进行冲压加工方法，其特征在于，包含步骤：
步骤S101，使用所述自动上料装置完成所述工件的上料；
步骤S102，使用机械手将所述工件送到所述主体成型模具下，所述工件依次经过所述主体成型模具中的多个所述扩口模具和所述压平模具的加工，得到带凸缘圆柱体；
步骤S103，用所述切边模具对所述带凸缘圆柱体进行切边，得到喷油器座半成品；
步骤S104，使用所述机械手完成下料，一次完成多个所述喷油器座半成品。
10.根据权利要求9所述的冲压加工方法，其特征在于，所述工件是退火的软态不锈钢工件。
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