CN113843318B - 一种脆性材料冲压设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冲压领域，尤其涉及一种脆性材料冲压设备，它包括框架、固定杆、辊筒A、辊筒B、辊筒C、电驱模块，其中方形框架上对称安装有两个竖直固定杆，两个固定杆之间安装有中轴线相互水平平行且可根据板材厚度及板材的冲压弯曲圆弧半径进行更换的辊筒A和辊筒B；本发明中的两个辊筒C在两个电驱模块驱动下通过与辊筒A和辊筒B协作而对板材进行弯曲冲压，使得板材经过曲率较小的弯曲后形成符合要求的弯板，从而使得本发明可以对含碳量较高的脆性金属板材进行冲压弯折而不会使得板材发生断裂，进而节省了脆性材料因需成型而进行的铸造工序，节省脆性材料工件的加工时间，提高脆性材料工件的加工效率。
Description
技术领域
本发明属于冲压领域，尤其涉及一种脆性材料冲压设备。
背景技术
冲压弯曲是冲压工序的一种，它利用压力使材料产生变形，变形部位的应力达到屈服点，但未达到抗拉强度，使材料产生塑性变形而不发生断裂分离，从而被弯成有一定曲率，一定角度的形状。板材弯曲时，若弯曲处圆角过小或冲压板材含碳量过高，则冲压板材在弯曲处的外表面容易产生撕裂或在弯曲处发生断裂。
现有技术普遍采用铸造或机加工方式对含碳量较高的脆性材料进行V型弯曲件的生产，但是，通过铸造或机加工方式对含碳量较高的脆性材料进行V型弯曲的成本比冲压工艺要高得多，且其效率较低。
本发明设计一种脆性材料冲压设备对含碳量较高的脆性材料进行V型弯曲成型的加工很有必要。
发明内容
为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种脆性材料冲压设备，它是采用以下技术方案来实现的。
在本发明的描述中需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅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设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
一种脆性材料冲压设备，它包括框架、固定杆、辊筒A、辊筒B、辊筒C、电驱模块，其中方形框架上对称安装有两个竖直固定杆，两个固定杆之间安装有中轴线相互水平平行且可根据板材厚度及板材的冲压弯曲圆弧半径进行更换的辊筒A和辊筒B；辊筒B位于辊筒A正上方；辊筒A中轴线位置固定，辊筒B中轴线位置沿竖直方向具有四个与板材厚度及板材冲压弯曲圆弧半径相匹配的档位。
框架内安装有两个绕辊筒A中轴线同步公转运动的对称辊筒C，两个辊筒C分别被安装在框架内的两个电驱模块同步驱动；两个辊筒C可以根据板材厚度及板材的冲压弯曲圆弧半径进行更换；每个辊筒C沿辊筒A径向均具有四个与板材厚度及板材冲压弯曲圆弧半径相匹配的档位。
作为本技术的进一步改进，上述辊筒A为中空的环套，辊筒A内通过周向均匀分布的四个固定板A固定安装有辊轴A，从而有效减小辊筒A的重量，减轻本发明的整体质量，便于其运输。辊筒A通过与辊轴A两端的内螺纹A和两个固定杆上的圆槽A配合的两个螺栓安装于两个固定杆之间，以方便辊筒A的拆卸更换。每个固定杆上均具有四个竖直分布的圆槽B，且两个固定杆上的圆槽B一一相对；辊筒B中安装有辊轴B，辊筒B通过与辊轴B两端的内螺纹B和两个固定杆上的相应圆槽B配合的两个螺栓安装于两个固定杆之间。
作为本技术的进一步改进，上述辊筒C为中空的环套，辊筒C内通过周向均匀分布的四个固定板B固定安装有辊轴C，从而有效减小辊筒C的重量，减轻本发明的整体质量，便于其运输。每个辊轴C的两端均通过与其两端内螺纹C配合的两个螺栓安装有相互平行的摆杆和支撑杆；摆杆上具有四个沿辊筒A径向分布的圆槽D，支撑杆上具有四个沿辊筒A径向分布且与圆槽D一一对应的圆槽E；同一辊轴C两端的两个螺栓分别与摆杆上的圆槽D和支撑杆上的相应圆槽E配合；两个摆杆位于两个辊轴C的同侧端；辊轴A一端旋转于两个摆杆上的圆槽C内；两个辊轴C的轴向长度不等，两个摆杆沿辊轴A轴向间隔分布，两个支撑杆沿辊轴A轴向间隔分布；支撑杆的长度对板材沿辊轴A轴向进出辊筒A与辊筒C之间的运动不形成干涉；框架内对称安装有两个位于辊筒A两端且与辊筒A同中心轴线的环形导座，每个导座内壁上均开设有两个轴向分布的环槽，每个环槽内均旋转配合有齿圈；两个摆杆的同侧端分别与相应侧导座内的两个齿圈固连，两个支撑杆的同侧端分别与相应侧导座内的两个齿圈固连。
作为本技术的进一步改进，每个上述环槽内壁上均开设有与相应导座外弧面相通的安装槽，安装槽内安装有与相应齿圈啮合的齿轮A；两个导座外侧通过转座旋转配合有两个与齿圈中心轴线平行且与两个辊轴C一一对应的转轴；每个转轴上均同轴安装有两个齿轮B，两个齿轮B分别与相应转轴C两端两个齿轮A啮合；两个转轴分别与两个电驱模块的输出轴传动连接；每个电驱模块的输出轴与安装在框架内的支撑座旋转配合。
作为本技术的进一步改进，上述两个转轴上分别安装有齿轮C，齿轮C与相应电驱模块输出轴上安装的齿轮D啮合。
作为本技术的进一步改进，上述辊筒A的直径与两个辊筒C的直径相等，保证板材上被冲压的全部弯曲处的曲率与板材的含碳量相匹配而不至于发生断裂。
相对于传统的冲压设备，本发明中的两个辊筒C在两个电驱模块驱动下通过与辊筒A和辊筒B协作而对板材进行弯曲冲压，使得板材经过曲率较小的弯曲后形成符合要求的弯板，从而使得本发明可以对含碳量较高的脆性金属板材进行冲压弯折而不会使得板材发生断裂，进而节省了脆性材料因需成型而进行的铸造工序，节省脆性材料工件的加工时间，提高脆性材料工件的加工效率。本发明结构简单，具有较好的使用效果。
附图说明
图1是本发明两个视角的整体示意图。
图2是本发明两个视角的整体剖面示意图。
图3是固定杆、辊轴A、辊筒A、辊轴B与辊筒B配合剖面示意图。
图4是辊筒A、辊轴A、摆杆、螺栓、辊轴C、辊筒C与支撑杆配合剖面示意图。
图5是支撑杆、齿圈、齿轮A与齿轮B配合剖面示意图。
图6是摆杆、齿圈、齿轮A与齿轮B配合剖面示意图。
图7是支撑杆、摆杆、齿圈、齿轮A、齿轮B、转轴、齿轮C、齿轮D与电驱模块配合剖面示意图。
图8是辊筒A与辊筒B剖面示意图。
图9是辊筒C剖面示意图。
图10是导座两个视角的剖面示意图。
图11是辊筒A、辊轴A、两个摆杆、两个辊轴C、两个辊筒C与两个支撑杆配合两个视角的示意图。
图12是辊筒A、辊筒B、两个辊筒C与板材配合剖面示意图。
图13是板材与辊筒A、辊筒B和辊筒C配合简化示意图。
图14是冲压成型后的板材处理示意图。
图15是固定杆、摆杆与支撑杆示意图。
图中标号名称：1、框架；2、固定杆；3、导座；4、环槽；5、安装槽；6、齿圈；7、辊轴A；8、固定板A；9、辊筒A；10、辊轴B；11、辊筒B；12、螺栓；13、辊轴C；14、固定板B；15、辊筒C；16、摆杆；17、支撑杆；18、齿轮A；19、齿轮B；20、转轴；21、转座；22、齿轮C；23、齿轮D；24、支撑座；25、电驱模块；26、板材；27、螺母；28、圆槽A；29、圆槽B；30、圆槽C；31、圆槽D；32、圆槽E；33、内螺纹A；34、内螺纹B；35、内螺纹C。
具体实施方式
附图均为本发明实施的示意图，以便于理解结构运行原理。具体产品结构及比例尺寸根据使用环境结合常规技术确定即可。
如图1、2所示，它包括框架1、固定杆2、辊筒A9、辊筒B11、辊筒C15、电驱模块25，其中如图2、3所示，方形框架1上对称安装有两个竖直固定杆2，两个固定杆2之间安装有中轴线相互水平平行且可根据板材26厚度及板材26的冲压弯曲圆弧半径进行更换的辊筒A9和辊筒B11；辊筒B11位于辊筒A9正上方；辊筒A9中轴线位置固定，辊筒B11中轴线位置沿竖直方向具有四个与板材26厚度及板材26冲压弯曲圆弧半径相匹配的档位。
如图2、4所示，框架1内安装有两个绕辊筒A9中轴线同步公转运动的对称辊筒C15；如图2、7所示，两个辊筒C15分别被安装在框架1内的两个电驱模块25同步驱动；如图4、11所示，两个辊筒C15可以根据板材26厚度及板材26的冲压弯曲圆弧半径进行更换；每个辊筒C15沿辊筒A9径向均具有四个与板材26厚度及板材26冲压弯曲圆弧半径相匹配的档位。
如图8所示，上述辊筒A9为中空的环套，辊筒A9内通过周向均匀分布的四个固定板A8固定安装有辊轴A7，从而有效减小辊筒A9的重量，减轻本发明的整体质量，便于其运输。如图4、8所示，辊筒A9通过与辊轴A7两端的内螺纹A33和两个固定杆2上的圆槽A28配合的两个螺栓12安装于两个固定杆2之间，以方便辊筒A9的拆卸更换。如图3、15所示，每个固定杆2上均具有四个竖直分布的圆槽B29，且两个固定杆2上的圆槽B29一一相对；如图3、8所示，辊筒B11中安装有辊轴B10，辊筒B11通过与辊轴B10两端的内螺纹B34和两个固定杆2上的相应圆槽B29配合的两个螺栓12安装于两个固定杆2之间。
如图9所示，上述辊筒C15为中空的环套，辊筒C15内通过周向均匀分布的四个固定板B14固定安装有辊轴C13，从而有效减小辊筒C15的重量，减轻本发明的整体质量，便于其运输。如图4、9、11所示，每个辊轴C13的两端均通过与其两端内螺纹C35配合的两个螺栓12安装有相互平行的摆杆16和支撑杆17；如图4、15所示，摆杆16上具有四个沿辊筒A9径向分布的圆槽D31，支撑杆17上具有四个沿辊筒A9径向分布且与圆槽D31一一对应的圆槽E32；同一辊轴C13两端的两个螺栓12分别与摆杆16上的圆槽D31和支撑杆17上的相应圆槽E32配合；两个摆杆16位于两个辊轴C13的同侧端；辊轴A7一端旋转于两个摆杆16上的圆槽C30内；两个辊轴C13的轴向长度不等，两个摆杆16沿辊轴A7轴向间隔分布，两个支撑杆17沿辊轴A7轴向间隔分布；支撑杆17的长度对板材26沿辊轴A7轴向进出辊筒A9与辊筒C15之间的运动不形成干涉；如图2、10所示，框架1内对称安装有两个位于辊筒A9两端且与辊筒A9同中心轴线的环形导座3，每个导座3内壁上均开设有两个轴向分布的环槽4，每个环槽4内均旋转配合有齿圈6；如图2、5、6所示，两个摆杆16的同侧端分别与相应侧导座3内的两个齿圈6固连，两个支撑杆17的同侧端分别与相应侧导座3内的两个齿圈6固连。
如图10所示，每个上述环槽4内壁上均开设有与相应导座3外弧面相通的安装槽5；如图5、6、7所示，安装槽5内安装有与相应齿圈6啮合的齿轮A18；两个导座3外侧通过转座21旋转配合有两个与齿圈6中心轴线平行且与两个辊轴C13一一对应的转轴20；每个转轴20上均同轴安装有两个齿轮B19，两个齿轮B19分别与相应转轴20C两端两个齿轮A18啮合；两个转轴20分别与两个电驱模块25的输出轴传动连接；每个电驱模块25的输出轴与安装在框架1内的支撑座24旋转配合。
如图7所示，上述两个转轴20上分别安装有齿轮C22，齿轮C22与相应电驱模块25输出轴上安装的齿轮D23啮合。
如图2、11所示，上述辊筒A9的直径与两个辊筒C15的直径相等，保证板材26上被冲压的全部弯曲处的曲率与板材26的含碳量相匹配而不至于发生断裂。
本发明中的电驱模块25采用现有技术，其主要由电机、减速器和控制单元组成。
如图14所示，经过本发明冲压成型的板材26通过螺栓12螺母27组合将其被冲压形成的直角进行固定。
本发明的工作流程：在初始状态，两个辊筒C15对称分布于辊筒A9两侧下方，两个辊筒C15与辊筒A9之间的竖直间隙与所要冲压的板材26厚度相匹配。
当需要使用本发明对含碳量较高的金属板材26进行V型冲压弯曲成型时，先根据所要冲压板材26的含碳量及厚度选择相匹配的辊筒A9、辊筒B11和两个辊筒C15，板材26的含碳量越高厚度越大，所需辊筒A9、辊筒B11和两个辊筒C15的半径越大。假设辊筒A9和辊筒C15的半径为R，那么，辊筒B11的半径为0.414R，辊筒A9中轴线与辊筒B11中轴线的间距为（）R，辊筒C15中轴线与辊筒A9中轴线的间距为R。
如图12、13所示，待辊筒A9、辊筒B11和两个辊筒C15更换结束后，然后，将具有相应厚度和含碳量的板材26沿辊筒A9轴向从两个辊筒C15的支撑杆17一端水平插入辊筒A9与两个辊筒C15之间。待板材26放置于辊筒A9与两个辊筒C15之间后，同步启动两个电驱模块25，两个电驱模块25分别通过相应齿轮D23、齿轮C22、转轴20、两个齿轮B19、两个齿轮A18和两个齿圈6带动与相应辊筒C15对应的摆杆16和支撑同步绕辊筒A9中轴线摆动，每对摆杆16和支撑杆17带动相应辊筒C15绕辊筒A9中轴线向辊筒B11方向摆动，且两个辊筒C15绕辊筒A9中轴线的公转方向相反且速度相等。
两个辊筒C15对板材26进行围绕辊筒A9的弯曲，且其弯曲曲率与辊筒A9的半径相匹配，待两个辊筒C15带动板材26的两端相抵时，板材26在辊筒B11与两个辊筒A9的相互作用下形成两个围绕两个辊筒C15的弯曲弧度，且其曲率与辊筒C15半径相匹配。
如图12、14所示，板材26两端之间在辊筒B11之间形成90度弯曲角度，然后启动两个电驱模块25反向运行，两个电驱模块25分别通过一系列传动带动两个辊筒C15绕辊筒A9中轴线公转复位，将冲压弯曲后的板材26沿辊筒A9轴向从两个支撑杆17侧水平取出，通过电钻在已弯曲成型的板材26上两个被两个辊筒C15弯曲的圆弧中部打孔并通过螺栓12螺母27组合将被两个辊筒C15弯曲的两部分圆弧进行固定，从而使得板材26形成在辊筒B11之间为90度弯曲角度的固定V型工件。
两个辊筒C15和辊筒A9对板材26形成的三个部位的小曲率弯曲弧度保证含碳量较高的板材26在继续使用高效且低成本的冲压工艺进行V型工件成型时不易断裂，有效降低高含碳板材26V型件成型的成本，提高高含碳板材26V型件成型的效率。
综上所述，本发明的有益效果为：本发明中的两个辊筒C15在两个电驱模块25驱动下通过与辊筒A9和辊筒B11协作而对板材26进行弯曲冲压，使得板材26经过曲率较小的弯曲后形成符合要求的弯板，从而使得本发明可以对含碳量较高的脆性金属板材26进行冲压弯折而不会使得板材26发生断裂，进而节省了脆性材料因需成型而进行的铸造工序，节省脆性材料工件的加工时间，提高脆性材料工件的加工效率。
Claims (6)
1.一种脆性材料冲压设备，其特征在于：它包括框架、固定杆、辊筒A、辊筒B、辊筒C、电驱模块，其中方形框架上对称安装有两个竖直固定杆，两个固定杆之间安装有中轴线相互水平平行且可根据板材厚度及板材的冲压弯曲圆弧半径进行更换的辊筒A和辊筒B；辊筒B位于辊筒A正上方；辊筒A中轴线位置固定，辊筒B中轴线位置沿竖直方向具有四个与板材厚度及板材冲压弯曲圆弧半径相匹配的档位；
框架内安装有两个绕辊筒A中轴线同步公转运动的对称辊筒C，两个辊筒C分别被安装在框架内的两个电驱模块同步驱动；两个辊筒C可以根据板材厚度及板材的冲压弯曲圆弧半径进行更换；每个辊筒C沿辊筒A径向均具有四个与板材厚度及板材冲压弯曲圆弧半径相匹配的档位。
2.根据权利要求1所述的一种脆性材料冲压设备，其特征在于：上述辊筒A为中空的环套，辊筒A内通过周向均匀分布的四个固定板A固定安装有辊轴A；辊筒A通过与辊轴A两端的内螺纹A和两个固定杆上的圆槽A配合的两个螺栓安装于两个固定杆之间；每个固定杆上均具有四个竖直分布的圆槽B，且两个固定杆上的圆槽B一一相对；辊筒B中安装有辊轴B，辊筒B通过与辊轴B两端的内螺纹B和两个固定杆上的相应圆槽B配合的两个螺栓安装于两个固定杆之间。
3.根据权利要求2所述的一种脆性材料冲压设备，其特征在于：上述辊筒C为中空的环套，辊筒C内通过周向均匀分布的四个固定板B固定安装有辊轴C；每个辊轴C的两端均通过与其两端内螺纹C配合的两个螺栓安装有相互平行的摆杆和支撑杆；摆杆上具有四个沿辊筒A径向分布的圆槽D，支撑杆上具有四个沿辊筒A径向分布且与圆槽D一一对应的圆槽E；同一辊轴C两端的两个螺栓分别与摆杆上的圆槽D和支撑杆上的相应圆槽E配合；两个摆杆位于两个辊轴C的同侧端；辊轴A一端旋转于两个摆杆上的圆槽C内；两个辊轴C的轴向长度不等，两个摆杆沿辊轴A轴向间隔分布，两个支撑杆沿辊轴A轴向间隔分布；支撑杆的长度对板材沿辊轴A轴向进出辊筒A与辊筒C之间的运动不形成干涉；框架内对称安装有两个位于辊筒A两端且与辊筒A同中心轴线的环形导座，每个导座内壁上均开设有两个轴向分布的环槽，每个环槽内均旋转配合有齿圈；两个摆杆的同侧端分别与相应侧导座内的两个齿圈固连，两个支撑杆的同侧端分别与相应侧导座内的两个齿圈固连。
4.根据权利要求3所述的一种脆性材料冲压设备，其特征在于：每个上述环槽内壁上均开设有与相应导座外弧面相通的安装槽，安装槽内安装有与相应齿圈啮合的齿轮A；两个导座外侧通过转座旋转配合有两个与齿圈中心轴线平行且与两个辊轴C一一对应的转轴；每个转轴上均同轴安装有两个齿轮B，两个齿轮B分别与相应转轴C两端两个齿轮A啮合；两个转轴分别与两个电驱模块的输出轴传动连接；每个电驱模块的输出轴与安装在框架内的支撑座旋转配合。
5.根据权利要求4所述的一种脆性材料冲压设备，其特征在于：上述两个转轴上分别安装有齿轮C，齿轮C与相应电驱模块输出轴上安装的齿轮D啮合。
6.根据权利要求1所述的一种脆性材料冲压设备，其特征在于：上述辊筒A的直径与两个辊筒C的直径相等。
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