CN113878155A - 一种铝合金板材加工用安全型切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金板材加工用安全型切割装置，涉及铝合金加工技术领域，包括工作台，所述工作台上端面设有输送机构，其特征在于，所述工作台上端面且位于输送机构的一侧设有加工台，所述加工台上端面固定连接有安装架，所述安装架顶部的下端面固定连接有切割机构，所述加工台上端面的两侧及远离输送机构的一侧分别开设有下料槽，在所述安装架的内侧端面且位于下料槽上方连接有防护板，所述加工台内设有滑动连接的抽屉。本发明中的切割装置设有输送机构、切割机构，输送机构能让铝合金板材被输送，气缸驱动转动的切割轮间断下降，让铝合金板材被切割，且该装置还设有限位机构，加强了铝合金板材切割过程中的稳定性，让切割效果更好。

Description

一种铝合金板材加工用安全型切割装置

技术领域

本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种铝合金板材加工用安全型切割装置。

背景技术

铝合金时以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。

现有的铝合金加工生产用切割装置大多为锯片切割，在切割过程中会产生火花四溅的现象，存在安全隐患。例如中国专利CN2020218770280公开了一种铝合金门窗生产用切割装置，该切割装置，包括侧边、基座和螺纹杆，所述基座的上端面固定有台板，所述台板的一侧固定有驱动箱，所述台板的上端面中间处通过伸缩杆固定有放置板，所述放置板的外侧开设有清洁槽，所述放置板的上端面中间处贯穿安装有防护板，所述台板的上端面后侧中间处固定有机械臂，且机械臂的前端设有激光切割头，所述侧边滑动安装在台板的上端面两侧，所述侧边的上端内侧固定有夹套，且夹套的内部嵌入安装有弹簧扣，所述基座的下端面固定有脚垫，所述脚垫共设有四个，且四个脚垫呈阵列分布，所述脚垫的下端固定有防滑垫；上述切割装置结构简单，操作简便，通过可调节的固定方式，便于对不同厚度的板材实现固定，同时便于回收残渣，但是该切割装置在对铝合金进行切割时存在火花四溅的现象，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是针对现有问题，提供了一种铝合金板材加工用安全型切割装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种铝合金板材加工用安全型切割装置，包括工作台，工作台上端面设有输送机构，工作台上端面且位于输送机构的一侧设有加工台，加工台上端面固定连接有安装架，安装架顶部的下端面固定连接有切割机构，加工台上端面的两侧及远离输送机构的一侧分别开设有下料槽，在安装架的内侧端面且位于下料槽上方连接有防护板，加工台内设有滑动连接的抽屉。

作为本发明的一种较优技术方案，所述输送机构包括若干滚轴，若干滚轴滚动连接在护栏之间，且其中一个滚轴与固定在护栏的步进电机的输出轴固定连接，若干滚轴外壁嵌合有齿轮筒，且齿轮筒外壁设有相啮合的输送带。

作为本发明的一种较优技术方案，所述切割机构包括气缸，气缸的固定端与安装架顶部固定连接，其伸缩端转动连接有安装座，安装座的侧端面固定连接有电机，电机的电机轴上连接有切割轮。

作为本发明的一种较优技术方案，在安装架的内侧端面且位于防护板下方对应设有若干滚筒。

作为本发明的一种较优技术方案，所述加工台上端面的两侧且靠近输送机构处对应安装有限位机构，限位机构包括下挡板，下挡板上开设有通槽，限位机构还包括用于沿通槽内壁上下往复运动的上挡板，上挡板和下挡板分别与上支撑板和下支撑板连接，限位机构还包括滑块，滑块与加工台上开设的滑槽相适配。

作为本发明的一种较优技术方案，所述防护板的制备方法如下：

对酸化处理后的碳纤维进行接枝改性处理，将产物引入到聚氨酯的反应体系中，得到强韧性聚氨酯弹性体，将其与玻璃微球混匀后进行加压熟化处理，经粉碎后引入到丙烯酸乳液体系中，形成的产物喷涂在塑料基板上，即可得到所需的防护板。

作为本发明的一种较优技术方案，所述防护板的制备方法包括如下步骤：

1）碳纤维进行酸化处理；

2）采用甲苯二异氰酸酯对酸化碳纤维进行接枝改性，得到高流变性碳纤维；

3）将高流变性碳纤维引入到聚氨酯的反应体系中，经搅拌后进行造粒，得到强韧性聚氨酯弹性体；

4）将强韧性聚氨酯弹性体与玻璃微球混匀后进行加压熟化处理，经粉碎后引入到丙烯酸乳液体系中，形成的产物喷涂在塑料基板上，即可得到所需的防护板。

作为本发明的一种较优技术方案，上述步骤1）的具体操作如下：

按重量份数计，将碳纤维加入到浓硫酸和浓硝酸的混合液中，超声分散后加热冷凝反应，待反应结束后冷却至室温，抽滤后用去离子水将产物洗涤至中性，烘干后进行粉碎研磨，得到酸化碳纤维。

更进一步，所述碳纤维3-8份，混合液15-40份。

更进一步，所述混合液由质量分数80-85%的浓硫酸和质量分数70-75%的浓硝酸按体积比为3:1组成。

更进一步，所述超声分散的功率200-300W，分散时间0.5-2.5h。

更进一步，所述加热温度60-70℃，反应时间2-5h。

更进一步，所述反应过程中伴有持续搅拌，搅拌转速50-150r/min。

更进一步，所述烘干温度70-80℃，烘干至恒重。

更进一步，所述粉碎研磨至600-800目。

作为本发明的一种较优技术方案，上述步骤2）的具体操作如下：

按重量份数计，将酸化碳纤维加入到无水甲苯中，在氮气保护下进行超声波振荡，升温后加入甲苯二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，进行搅拌反应，反应结束后进行抽滤，用甲苯洗涤至滤液中无甲苯二异氰酸酯，然后将产物烘干后粉碎研磨，得到高流变性碳纤维。

更进一步，所述无水甲苯20-70份，甲苯二异氰酸酯5-15份，二月桂酸二丁基锡0.1-0.5份。

更进一步，所述超声波振荡功率100-200W，时间20-50min。

更进一步，所述升温至60-70℃。

更进一步，所述搅拌反应的转速30-100r/min，时间3-8h。

更进一步，所述烘干温度40-50℃，时间10-15h。

更进一步，所述粉碎研磨至400-500目。

作为本发明的一种较优技术方案，上述步骤3）的具体操作如下：

按重量份数计，将聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇以及二异氰酸酯混合后加热搅拌，然后移至反应釜中进行反应，待反应结束后加入高流变性碳纤维，搅拌后加入到双螺杆挤出造粒机中，经熔融共混后挤出吹干，得到强韧性聚氨酯弹性体。

更进一步，所述聚四氢呋喃二醇10-20份，聚氧化丙烯二醇8-15份，二异氰酸酯5-10份。

更进一步，所述加热搅拌温度100-120℃，转速50-130r/min，时间30-60min。

更进一步，所述反应釜中的反应条件为，压力-0.05--0.1MPa，温度90-100℃，时间2-5h。

更进一步，所述搅拌转速300-500r/min，时间20-50min。

更进一步，所述双螺杆挤出造粒机的长径比为16-25，压缩比为2-4。

更进一步，所述熔融温度180-210℃。

作为本发明的一种较优技术方案，上述步骤4）的具体操作如下：

按重量份数计，将强韧性聚氨酯弹性体加热熔融后加入苯基硅油，玻璃微珠和对羟基苯磺酸，搅拌混匀后置于硫化机中加压熟化处理，烘干后研磨，得到弹性复合填料，将丙烯酸乳液升温后加入聚酯树脂，搅拌后加入去离子水，再经高速搅拌后加入弹性复合填料、羧甲基纤维素、海藻酸钠、对羟基苯磺酸以及重质碳酸钙，继续搅拌后将上述混合物倒出，移至双辊机中进行碾磨，过滤后的产物喷涂在塑料基板上即可。

更进一步，所述加热熔融的温度为190-230℃。

更进一步，所述苯基硅油40-60份，玻璃微珠2-7份，对羟基苯磺酸0.5-1.5份。

更进一步，所述搅拌混合的转速120-230r/min，时间20-50min。

更进一步，所述加压熟化处理的压力10-15MPa，时间0.5-1.5h。

更进一步，所述烘干温度50-80℃，时间10-20h。

更进一步，所述粉碎研磨至200-300目。

更进一步，所述丙烯酸乳液80-150份，聚酯树脂10-20份，弹性复合填料3-10份，羧甲基纤维素2-5份，海藻酸钠2-5份，对羟基苯磺酸0.5-3.5份，重质碳酸钙1-3份。

更进一步，所述丙烯酸乳液的固含量为39-41%。

更进一步，所述升温温度为40-60℃。

更进一步，所述搅拌转速100-200r/min，时间20-50min。

更进一步，所述高速搅拌的转速1500-2000r/min，时间10-30min。

更进一步，所述继续搅拌的转速100-200r/min，时间20-50min。

更进一步，所述研磨时间30-80min。

更进一步，所述喷涂厚度0.3-0.5mm。

更进一步，所述塑料基板选自聚丙烯塑料基板、ABS塑料基板、PVC塑料基板中任意一种。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1.本发明中的铝合金板材加工用安全型切割装置设有输送机构、切割机构，输送机构能让铝合金板材被输送，气缸驱动转动的切割轮间断下降，让铝合金板材被切割，且该装置还设有限位机构，加强了铝合金板材切割过程中的稳定性，让切割效果更好。

2.本发明中的铝合金板材加工用安全型切割装置，通过设置的防护板以及开设的下料槽，使得铝合金板材切割时切割产生的高速金属屑，在与防护板碰撞后通过下料槽落入到抽屉中，从而完成金属屑的收集，并且该防护板选用高强度塑料基板作为基体，不仅质量轻便，方便更换，而且通过在表面形成一层高韧性抗冲击的高硬度涂层，可以对塑料基板起到保护作用，可以避免防护板在与高速金属屑发生多次碰撞后出现损伤，从而提高了塑料基板的使用寿命。

3.本发明中防护板表面喷涂的物质，通过将制备的弹性复合填料引入到丙烯酸乳液体系中，可以提高涂层的韧性以及抗碰撞性能，首先，将碳纤维进行酸化处理，不仅可以去除碳纤维中的杂质，而且可以增加碳纤维上的羟基，羧基等官能团数量，从而提高碳纤维的表面活性；其次，采用甲苯二异氰酸酯对酸化碳纤维进行改性，通过甲苯二异氰酸酯在碳纤维表面进行接枝，甲苯二异氰酸酯中的-NCO基团通过与酸化碳纤维上的含氧官能团发生反应，生成酰胺键，从而提高碳纤维的流变性；再次，将高流变性碳纤维和聚氨酯弹性体混合搅拌后进行造粒，流变性碳纤维与聚氨酯弹性体之间的相互作用，从而提高聚氨酯弹性体的强度以及韧性，添加的玻璃微珠可以在强韧性聚氨酯弹性体表面形成包覆层，从而提高其分散性和流动性。

附图说明

图1是本发明的切割装置第一角度立体结构示意图；

图2是本发明的切割装置第二角度立体结构示意图；

图3是本发明的切割装置中加工台的立体结构示意图；

图4是本发明的切割装置中输送机构的立体结构示意图；

图5是本发明的切割装置中切割机构的立体结构示意图；

图6是本发明的切割装置中限位机构的立体结构示意图；

附图标号：1、工作台；2、护栏；3、输送机构；31、滚轴；32、齿轮筒；33、输送带；34、步进电机；4、固定架；5、加工台；51、下料槽；6、安装架；7、切割机构；71、气缸；72、安装座；73、电机；74、切割轮；8、防护板；9、抽屉；10、限位机构；101、上支撑板；102、上挡板；103、下支撑板；1031、滑块；104、下挡板；1041、螺栓；105、侧挡板；106、复位弹簧；107、丝杆；108、螺母；109、固定板；11、滑槽；12、滚筒。

具体实施方式

本发明中所选用的防护板的制备方法如下：

1）按重量份数计，取3份碳纤维，加入到15份体积比为3:1的80%的浓硫酸和70%的浓硝酸混合液中，混合搅拌后在200W超声波下振荡分散0.5h，然后加热至60℃，冷凝回流后在转速为50r/min下搅拌反应2h，待反应结束后冷却至室温，抽滤后用去离子水将产物洗涤至中性，然后置于70℃烘箱中干燥至恒重，粉碎研磨后过600目筛，得到酸化碳纤维；

2）按重量份数计，将酸化碳纤维加入到20份无水甲苯中，在氮气保护下进行超声波振荡20min，功率为100W，然后加热至60℃，加入5份甲苯二异氰酸酯，0.1份二月桂酸二丁基锡，在转速为30r/min下搅拌反应3h，反应结束后进行抽滤，用甲苯洗涤至滤液中无甲苯二异氰酸酯，然后将产物置于40℃烘箱中干燥10h，粉碎研磨后过400目筛，得到高流变性碳纤维；

3）按重量份数计，取10份聚四氢呋喃二醇，8份聚氧化丙烯二醇，5份二异氰酸酯，混合后加热至100℃，在转速为50r/min下搅拌30min，然后将混合物加入至反应釜中，在压力为-0.05MPa，温度为90℃下反应2h，待反应结束后加入高流变性碳纤维，在转速为300r/min下搅拌20min，然后加入到双螺杆挤出造粒机中，双螺杆挤出机的长径比为16，压缩比为2，在180℃下熔融共混后挤出后吹干，得到强韧性聚氨酯弹性体；

4）按重量份数计，将强韧性聚氨酯弹性体加热至190℃，熔融后加入40份苯基硅油，2份玻璃微珠和0.5份对羟基苯磺酸，在转速为120r/min下搅拌20min，待搅拌结束后置于硫化机中加压至10MPa熟化0.5h，然后置于50℃烘箱中干燥20h，粉碎研磨后过300目筛，得到弹性复合填料，将80份固含量为40%的丙烯酸乳液加热至40℃，加入10份聚酯树脂，在转速为100r/min下搅拌20min，然后加入30份去离子水，在1500r/min下高速搅拌10min，搅拌混合均匀，然后加入3份弹性复合填料，2份羧甲基纤维素，2份海藻酸钠，0.5份对羟基苯磺酸，1份重质碳酸钙，在转速为100r/min下继续搅拌20min，将上述混合物倒出，移至双辊机中进行碾磨30min，过滤后的产物喷涂在聚丙烯塑料基板上，喷涂厚度0.3mm即可。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

参见图1-5，一种铝合金板材加工用安全型切割装置，包括工作台1，在工作台1上端面的一侧设置有输送机构3，输送机构3包括若干滚轴31，若干滚轴31滚动连接在护栏2之间，护栏2固定连接在工作台1的上端面，护栏2的外侧端面固定连接有固定架4，固定架4上固定连接有步进电机34，其中一个滚轴31与步进电机34的输出轴固定连接，若干滚轴31外壁嵌合有齿轮筒32，且齿轮筒32外壁设有相啮合的输送带33，齿轮筒32与输送带33的连接作用可以让若干滚轴31同步转动，使铝合金板材的输送效果更好。

在工作台1上端面且位于输送机构3的一侧设有加工台5，在加工台5上端面固定连接有安装架6，在安装架6顶部的下端面固定连接有切割机构7，切割机构7包括气缸71，气缸71的固定端与安装架6顶部固定连接，其伸缩端转动连接有安装座72，在安装座72的侧端面固定连接有电机73，电机73的电机轴上连接有切割轮74，通过将安装座72与气缸71的伸缩端转动连接，使得切割轮74的切割角度可以调节，使铝合金板材的切割方式多样化。

在加工台5上端面的两侧及远离输送机构3的一侧分别开设有下料槽51，在安装架6的内侧端面且位于下料槽51上方连接有防护板8，在加工台5内设有滑动连接的抽屉9，通过设置的防护板8以及开设的下料槽51，切割机构10在切割铝合金板材时产生的高速金属屑，在与防护板8碰撞后通过下料槽51落入到抽屉9中，从而完成金属屑的收集，并且防护板8为可拆卸连接在安装架6上。

在安装架6的内侧端面且位于防护板8下方对应设有若干滚筒12。

工作原理：在使用该切割装置对铝合金板材进行切割时，首先将铝合金板材放置在输送带上，然后打开步进电机34电源、气缸71电源和电机73电源，步进电机34通电驱动滚轴31转动，滚轴31转动带动齿轮筒32和输送带33转动，其他滚轴31也相应的进行活动，滚轴31活动使铝合金板材被输送，滚筒12受输送作用力影响被铝合金板材摩擦转动，再然后，气缸71通电驱动安装座72间断下降，安装座72下降带动切割轮74下降，电机73通电驱动切割轮74转动对铝合金板材进行切割，切割过程中飞溅的高速金属屑与防护板8碰撞后通过下料槽51落入到抽屉9中，从而完成金属屑的收集。

实施例2

为了使代加工铝合金板在输送过程中不易发生晃动，实施例2是在实施例1的基础上在加工台上增设了限位机构10，并且在加工台上开设有滑槽11，下面对其进行具体说明。

实施例2与实施例1相同部分不做再次说明，其不同之处在于，

参见图1和图6，在加工台5上端面的两侧且靠近输送机构3处对应安装有限位机构10，所限位机构10包括上支撑板101和下支撑板103，在上支撑板101的下端面一侧固定连接有上挡板102，在下支撑板103的上端面一侧固定连接有下挡板104，在下挡板104上开设有通槽且通槽与上挡板102相适配，使得上挡板102可以插入进通槽中，在下支撑板103上端面的中部设有若干阵列分布的复位弹簧106，复位弹簧106的上端与上支撑板101的下端面固定连接，其下端与下支撑板103的上端面固定连接，在位于中间的复位弹簧106内套设有丝杆107，丝杆107的下端与下支撑板103的上端面固定连接，丝杆107的上端贯穿上支撑板101且延伸至上支撑板101外部，并且丝杆107的上端螺纹连接有螺母108，在下支撑板103的上端面且靠近复位弹簧106处还固定连接有侧挡板105，侧挡板105的高度小于下挡板104高度，并且侧挡板105设置在复位弹簧106外侧，使得复位弹簧106位于下挡板104和侧挡板105之间。

通过调节螺母108，使得复位弹簧106被压缩或复原，此时上挡板102沿着下挡板104上的通槽内壁向下移动或向上移动，使得上支撑板101和下支撑板103之间的间距变小或增大，从而使得限位机构10可以对不同厚度的铝合金板材进行限位，加强了铝合金板材切割过程中的稳定性，让切割效果更好。

在加工台5上端面的两侧且靠近下挡板104处分别固定连接有固定板109，在下挡板104的外侧转动连接有螺栓1041，螺栓1041贯穿固定板109且延伸至固定板109外部，在下支撑板103下端面的中部固定连接有滑块1031，在加工台5的上端面且位于限位机构10之间开设有滑槽11，滑块1031与滑槽11相适配，使得滑块1031可以沿着滑槽11往复运动。

通过调节螺栓1041，使得限位机构10沿着滑槽11做往复运动，使得限位机构10之间的间距变小或增大，从而使得限位机构10可以对不同宽度的铝合金板材进行限位，加强了铝合金板材切割过程中的稳定性，让切割效果更好。

测试实验：

采用本发明中选用的防护板以及普通的聚丙烯塑料基板，将其切割呈小块，并交替粘结在ABS塑料基板上，并标注A区和B区，得到的实验样品，其中，A区为本发明中选用的防护板，B区为普通的聚丙烯塑料基板；将上述实验样品作为试样安装在本发明中切割装置的安装架上，作为新防护板使用，并且选用7075铝合金板作为加工试样，采用本发明中的切割装置进行切割加工，连续切割24h，观察新防护板的表面情况，结果如下：

A区表面完好，未出现坑点；B区表面出现较多坑点。

通过上述实验结果可知，本发明中的防护板，具有优异的高韧性抗冲击性能，在使用过程中可以保持结构的完整，具有优良的使用寿命。

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做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 (7)

1.一种铝合金板材加工用安全型切割装置，包括工作台，所述工作台上端面设有输送机构，其特征在于，所述工作台上端面且位于输送机构的一侧设有加工台，所述加工台上端面固定连接有安装架，所述安装架顶部的下端面固定连接有切割机构，所述加工台上端面的两侧及远离输送机构的一侧分别开设有下料槽，在所述安装架的内侧端面且位于下料槽上方连接有防护板，所述加工台内设有滑动连接的抽屉。

2.如权利要求1所述一种铝合金板材加工用安全型切割装置，其特征在于，所述输送机构包括若干滚轴，若干所述滚轴滚动连接在护栏之间，且其中一个滚轴与固定在护栏的步进电机的输出轴固定连接，若干所述滚轴外壁嵌合有齿轮筒，且齿轮筒外壁设有相啮合的输送带。

3.如权利要求1所述一种铝合金板材加工用安全型切割装置，其特征在于，所述切割机构包括气缸，所述气缸的固定端与安装架顶部固定连接，其伸缩端转动连接有安装座，所述安装座的侧端面固定连接有电机，所述电机的电机轴上连接有切割轮。

4.如权利要求1所述一种铝合金板材加工用安全型切割装置，其特征在于，所述加工台上端面的两侧且靠近输送机构处对应安装有限位机构，所述限位机构包括下挡板，所述下挡板上开设有通槽，所述限位机构还包括用于沿通槽内壁上下往复运动的上挡板，所述上挡板和下挡板分别与上支撑板和下支撑板连接，所述限位机构还包括滑块，所述滑块与加工台上开设的滑槽相适配。

5.如权利要求1所述一种铝合金板材加工用安全型切割装置，其特征在于，所述防护板的制备方法如下：对酸化处理后的碳纤维进行接枝改性处理，将产物引入到聚氨酯的反应体系中，得到强韧性聚氨酯弹性体，将其与玻璃微球混匀后进行加压熟化处理，经粉碎后引入到丙烯酸乳液体系中，形成的产物喷涂在塑料基板上，即可得到所需的防护板。

6.如权利要求5所述一种铝合金板材加工用安全型切割装置，其特征在于，所述塑料基板选自聚丙烯塑料基板、ABS塑料基板、PVC塑料基板中任意一种。

7.如权利要求5所述一种铝合金板材加工用安全型切割装置，其特征在于，所述喷涂厚度0.3-0.5mm。

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