CN114472689A - 一种高精度钛合金热冲孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度钛合金热冲孔装置，包括底板和设置于底板顶部的下顶块；固定在下顶块顶部的下压筒以及固定在下压筒顶部的下压头；设置于下压筒的顶部设置有上压筒和固定于上压筒底端的上压头；设置于上压筒和下压筒之间的电源本体，电源本体的正极和上压筒之间连接有第一连接线，电源本体的负极和下压筒之间设置有第二连接线；所述上压头与钛合金板材的接触面设置为内环加热面；外环加热面相互重合的部分S逐渐冷却，此时通过上升的滑块重新对此重合面S进行加热，从而保持整个外环加热面的温度大致相同，在冲孔的过程中有利于提高剪切面的整齐度，相比于传统的冲孔设备，此装置冲孔效果更佳，切面更加平齐，精确度更高。

Description

一种高精度钛合金热冲孔装置

技术领域

本发明涉及冲孔装置技术领域，特别涉及一种高精度钛合金热冲孔装置。

背景技术

钛合金是以钛为基加入其他合金元素组成的合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、耐热性高、工艺性能好等优点。目前钛合金是应用最广泛的钛金属材料，在航空材料、石油开采、食品体育、医疗领域等都有广泛的应用。

中国发明专利CN105642765A公开了一种钛合金板材热冲孔装置及利用该装置进行冲孔的方法，涉及一种热冲孔装置及冲孔方法。本发明要解决现有的钛合金板材热冲孔装置和方法效率低、冲孔精度差，能源消耗高的问题。本发明装置包括上筒形纯铜导体、环形钨铜冲头、环形钨铜垫圈、下筒形纯铜导体、电流电源、上铜板导体和下铜板导体；上铜板导体连接上筒形紫铜导体和电流电源，下铜板导体连接下筒形紫铜导体和电流电源；冲孔方法：一：将孔钛合金板材放置于冲孔装置上并与环形钨铜冲头接触；二：当被加热区域升温至750℃～860℃时加20MPa～40MPa压力进行冲孔。

但是上述设备在使用时，相邻两个冲压孔之间的外环加热面存在一定的重合，而在两次冲孔过程中，此重合面被加热了两次，从而导致钛合金板材上的整个外环加热面温度不均匀，在冲孔的过程中其剪切面在此重合面的位置处不够平齐，从而影响了对钛合金板材冲孔的质量，而如果将相邻两次冲孔的距离增大，又会对钛合金板材的原料造成浪费。

因此，有必要提供一种高精度钛合金热冲孔装置解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度钛合金热冲孔装置，以解决上述背景技术中提出的上述设备在使用时，相邻两个冲压孔之间的外环加热面存在一定的重合，而在两次冲孔过程中，此重合面被加热了两次，从而导致钛合金板材上的整个外环加热面温度不均匀，在冲孔的过程中其剪切面在此重合面的位置处不够平齐，从而影响了对钛合金板材冲孔的质量，而如果将相邻两次冲孔的距离增大，又会对钛合金板材的原料造成浪费的问题。

基于上述思路，本发明提供如下技术方案：包括底板和设置于底板顶部的下顶块；

固定在下顶块顶部的下压筒以及固定在下压筒顶部的下压头；

设置于下压筒顶部的上压筒以及固定于上压筒底端的上压头；

设置于上压筒和下压筒之间的电源本体，电源本体的正极和上压筒之间连接有第一连接线，电源本体的负极和下压筒之间设置有第二连接线；

所述上压头与钛合金板材的接触面设置为内环加热面，所述下压头与钛合金板材的接触面设置为外环加热面，相邻两次冲孔时的外环加热面的重合面设为S，所述下压筒的外侧设置有一缺口，所述此缺口处滑动设置有一滑板，所述滑板的顶部固定设置有滑块，所述滑板和滑块的截面形状均与重合面S相吻合。

作为本发明进一步的方案：所述上压筒的顶部设置有上顶块，所述上顶块的顶部固定布置有液压缸，所述液压缸的伸缩端贯穿上顶块并与上压筒固定连接，所述上压筒与上压头的直径相等，所述下压筒与下压头的直径相等，所述上压筒的外径小于下压筒的内径。

作为本发明进一步的方案：所述缺口处设置有丝杆和导向杆，所述丝杆延伸至滑板内部并与滑板螺纹连接，所述导向杆则置于丝杆的两侧，所述导向杆的顶端延伸至滑板的内部并与滑板滑动连接。

作为本发明进一步的方案：所述丝杆的底端贯穿下压筒和下顶块并延伸至下顶块的底部，丝杆延伸至下顶块底部的一端固定连接有第一齿轮，所述底板的顶部固定连接有与第一齿轮相啮合的第一齿条，所述第一齿条上布置有多组不连续的传动齿。

作为本发明进一步的方案：所述第一齿轮的顶部设置有线轮，所述线轮套设于丝杆的外侧，所述下顶块的外侧设置有排气筒，所述排气筒内部滑动连接有压板，所述压板的内侧设置有第一弹簧，所述排气筒远离下顶块的一端连通设置有排气管，所述排气管远离排气筒的一端设置为开口。

作为本发明进一步的方案：所述开口处固定连接有支架，所述支架的内侧固定连接有竖轴，所述排气管内侧设置有密封球，所述竖轴贯穿密封球并与密封球滑动连接，所述竖轴的底端固定连接有挡盘，所述挡盘和密封球之间设置有第二弹簧，所述第二弹簧设置于竖轴外侧，所述排气管的内侧面固定连接有限位块，当密封球的外侧面与限位块相接触时，密封球的外侧面与排气管的内侧面之间存在一个供气流通过的通道。

作为本发明进一步的方案：所述拉绳的一端与线轮相固定，所述拉绳经过线轮的缠绕之后其另一端与压板相固定。

作为本发明进一步的方案：所述底板的顶部固定连接有滑轨，所述下顶块的底部固定连接有与滑轨相配合的滑条，所述下顶块的一侧通过基座固定连接有电机，所述电机的输出轴上连接有传动轴，所述传动轴的末端固定连接有第二齿轮，所述滑轨上固定连接有与第二齿轮相啮合的第二齿条。

与现有技术相比，本发明的有益效果：通过丝杆的反转可以带动滑板和滑块向上移动并最终使得滑块的顶部与下压头的顶部相平齐，一般情况下，下压头与上压头对外环加热面和内环加热面加热10-15秒左右即可完成对钛合金板材的加热作业，而在10秒左右滑块并向上移动至与下压头相互平齐的位置，之前经过10秒的冷却时间，外环加热面相互重合的部分S已经逐渐冷却，此时通过上升的滑块重新对此重合面S进行加热，从而保持整个外环加热面的温度大致相同，在冲孔的过程中有利于提高剪切面的整齐度，相比于传统的冲孔设备，此装置冲孔效果更佳，切面更加平齐，精确度更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明的滑板和滑块结构示意图；

图4是本发明的第一弹簧结构示意图；

图5是本发明的排气筒和排气管结构示意图；

图6是本发明图4的B部结构放大图；

图7是本发明的导向板与排料口结构示意图；

图8是本发明图3的A部结构放大图；

图9是本发明的上压头与下压头使用场景图；

图10是本发明重合面S的结构示意图。

图中：1、液压缸；2、上压筒；3、上压头；4、下压头；5、下压筒；6、下顶块；7、第一齿条；8、滑轨；9、底板；10、第二齿条；11、电机；12、第二齿轮；13、导向板；14、固定柱；15、第二连接线；16、电源本体；17、第一连接线；18、滑杆；19、上顶块；20、排气管；21、固定轴；22、排气筒；23、传送带；24、拉绳；25、丝杆；26、导向杆；27、滑板；28、滑块；29、第一齿轮；30、线轮；31、压板；32、第一弹簧；33、内环加热面；34、竖轴；35、支架；36、限位块；37、密封球；38、第二弹簧；39、挡盘；40、排料口；41、驱动齿轮；42、皮带；43、第一锥齿轮；44、第二锥齿轮；45、转轴；46、横轴；47、连接轴；48、外环加热面。

具体实施方式

如图1-7，9-10所示，一种高精度钛合金热冲孔装置，包括底板9和设置于底板9顶部的下顶块6，下顶块6的顶部固定连接有下压筒5，下压筒5的固定设置有下压头4，而下压筒5的顶部设置有上压筒2，上压筒2的底端固定设置有上压头3，在上压筒2的顶部设置有上顶块19，上顶块19的顶部固定布置有液压缸1，液压缸1的伸缩端贯穿上顶块19并与上压筒2固定连接，通过此结构，利用液压缸1可以带动上压筒2相对下压筒5移动，而上压筒2与上压头3的直径相等，下压筒5与下压头4的直径相等，并且上压筒2的外径小于下压筒5的内径，使得上压筒2能够穿入下压筒5内部，从而对板材完成冲孔作业，具体地，在下顶块6和上顶块19的两侧均固定连接有支撑板，支上下两支撑板之间固定连接有固定柱14，而上压筒2的外侧固定连接有滑杆18，固定柱14贯穿滑杆18并与滑杆18滑动连接，位于同侧的两固定柱14之间固定连接有凸台，凸台的顶部设置有电源本体16，电源本体16的正极和上压筒2之间连接有第一连接线17，而电源本体16的负极和下压筒5之间设置有第二连接线15；进一步地，上压筒2和下压筒5均由纯铜导体制成，而上压头3和下压头4均由钨铜合金制成。

实际使用时，将需要冲压的钛合金板放置在上压头3与下压头4之间，当上压头3与下压头4与钛合金板材的表面接触时，可以对其接触的部分进行加热，如图9所示，通过上压头3对钛合金板材的内环加热面33进行加热，通过下压头4对钛合金板材的外环加热面48进行加热，之后通过液压缸1带动上压筒2和上压头3向下移动对钛合金板材进行冲孔作业，此装置通过对板件需要冲压的位置进行局部加热，相比于传统地对整个板件进行加热之后在冲孔，效率更高，并且切面更加整齐，因此实用性强。

当对钛合金板材完成一次冲孔之后，需要通过外部设备例如气缸或者电动推杆等部件驱动板材移动进行下一次冲孔，如图10所示，两次冲孔的外环加热面48相互重合，其重合面设置为S,在实际冲孔作业中，重合面S在相邻两次冲孔中均被加热，因此重合面S的温度较外环加热面48的其余部分温度更高，从而导致整个外环加热面48的温度不均匀，在冲压过程中会造成板材的环形切口在此重合面S处均匀性较差，为解决这样一技术问题，通过以下方案进行解决。

在下压筒5的外侧设置有一缺口，缺口的截面形状有重合面S相吻合，在此缺口处滑动设置有一滑板27，滑板27的顶部固定设置有滑块28，滑板27与下压筒5为同一材料制成，而滑块28与下压头4为同一材料制成，并且滑板27和滑块28的截面形状均与重合面S相吻合。

进一步地，在缺口处设置有丝杆25和导向杆26，丝杆25延伸至滑板27内部并与滑板27螺纹连接，而导向杆26则置于丝杆25的两侧，同时导向杆26的底端与缺口的底面相固定，导向杆26的顶端延伸至滑板27的内部并与滑板27滑动连接，具体地，丝杆25的底端贯穿下压筒5和下顶块6并延伸至下顶块6的底部，丝杆25延伸至下顶块6底部的一端固定连接有第一齿轮29，而底板9的顶部固定连接有与第一齿轮29相啮合的第一齿条7。

更进一步地，在第一齿轮29的顶部设置有线轮30，线轮30套设于丝杆25的外侧，在下顶块6的外侧设置有排气筒22，排气筒22外侧两端均固定连接有固定座，固定座上固定连接有固定轴21，排气筒22通过固定轴21与下顶块6固定连接，在排气筒22内部滑动连接有压板31，线轮30和压板31之间设置有拉绳24，而压板31的内侧设置有第一弹簧32，第一弹簧32设置于压板31和排气筒22之间，而排气筒22远离下顶块6的一端连通设置有排气管20，排气管20远离排气筒22的一端设置为开口，在此开口处固定连接有支架35，支架35的内侧固定连接有竖轴34，同时在排气管20内侧设置有密封球37，而竖轴34则贯穿密封球37并与密封球37滑动连接，在竖轴34的底端固定连接有挡盘39，挡盘39和密封球37之间设置有第二弹簧38，第二弹簧38设置于竖轴34外侧，而在排气管20的内侧面固定连接有限位块36，当密封球37的外侧面与限位块36相接触时，密封球37的外侧面与排气管20的内侧面之间存在一个供气流通过的通道。

而拉绳24的一端与线轮30相固定，拉绳24经过线轮30的缠绕之后其另一端与压板31相固定。

为了驱动下定块移动，在底板9的顶部固定连接有滑轨8，而下顶块6的底部固定连接有与滑轨8相配合的滑条，在下顶块6的一侧通过基座固定连接有电机11，电机11的输出轴上连接有传动轴，传动轴的末端固定连接有第二齿轮12，而滑轨8上固定连接有与第二齿轮12相啮合的第二齿条10。

具体使用时，通过电机11带动第二齿轮12转动，通过第二齿轮12与第二齿条10之间的相互啮合可以带动下顶块6在滑轨8顶部移动，下顶块6通过固定柱14可以带动上顶块19同步移动，从而带动上压筒2和下压筒5同步移动，冲压作业时，将钛合金板材放置在上压筒2和下压筒5之间，通过上压头3和下压头4对内环加热面33和外环加热面48进行加热，之后通过上压筒2和上压头3进行冲孔，即完成一次冲孔，之后通过电机11带动上顶块19和下移动，移动至下一次待冲孔的位置，而在下顶块6移动的过程中可以带动第一齿轮29移动，第一齿轮29在移动的过程中与第一齿条7啮合；

此处第一齿条7上的传动齿为不连续齿，具体地，一共在第一齿条7上设置有三组传动齿，各组传动齿之间设置有间隙，当电机11带动下顶块6开始移动时，第一齿轮29与第一齿条7上的一组传动齿相啮合，从而带动第一齿轮29转动，而第一齿轮29可以带动丝杆25转动，丝杆25与滑板27螺纹连接，并且通过导向杆26对滑板27的限位，使得丝杆25转动可以带动滑板27在缺口处向下运动，从而带动滑块28向下移动与下压头4相互错开，当下压筒5到达下一次冲孔的位置时，滑板27带动滑块28向下运动至最低位置，但是滑块28与下压头4始终处于接触的状态，此时通过上压头3和下压头4对钛合金板材新的冲压位置进行加热，但是此次加热过程中由于滑板27带动滑块28向下移动了一段距离，因此外环加热面48相重合的S面，不会被重复加热，从而避免了钛合金板材上的外环加热面48被重复加热导致整个外环加热面48上的温度不均匀；

与此同时，第一齿轮29可以带动线轮30转动，线轮30可以对拉绳24缠绕，此时通过拉绳24可以拉动压板31在排气筒22内部克服弹簧的拉力向外移动，压板31在移动过程可以将外部的气体通过排气管20吸入到排气筒22内部，而密封球37在气流的作用力下也会克服第二弹簧38的作用力向着挡盘39的方向移动，从而使得排气管20一端的开口打开，有利于气体通过排气管20进入到排气筒22内部，而当下压筒5和上压筒2移动至下一个冲孔位置时，第一齿轮29正好移动至第一齿条7两组传动齿之间，此时第一齿轮29与第一齿条7脱离啮合，而在第一弹簧32的作用力可以拉动压板31复位，压板31向内移动复位的过程中，排气筒22内部的气体会通过排气管20上的开口排出，但是，此时密封球37在气流作用力下，以及第二弹簧38的推力作用下，使得密封球37与排气管20内壁上的限位块36相接触，此时密封球37外侧面和排气管20的内侧面之间形成了一个供气流通过的通道，由于此通道间隙较小，因此通过此通道排出气流的速度也较慢；

因此，当上压筒2和下压筒5移动到新的冲孔位置时，滑板27带动滑块28向下移动至最低点，此时通过上压头3和下压头4对钛合金板材新的位置进行加热，但是外环加热面48的重合部分S由于滑块28与下压头4的错位并未被加热，而压板31挤压排气筒22内部的气体缓慢地从密封球37与排气管20之间的通道排出时，压板31通过拉绳24带动线路缓慢反向转动，从而带动丝杆25缓慢地反向转动，通过丝杆25的反转可以带动滑板27和滑块28向上移动并最终使得滑块28的顶部与下压头4的顶部相平齐，一般情况下，下压头4与上压头3对外环加热面48和内环加热面33加热10-15秒左右即可完成对钛合金板材的加热作业，而在10秒左右滑块28并向上移动至与下压头4相互平齐的位置，之前经过10秒的冷却时间，外环加热面48相互重合的部分S已经逐渐冷却，此时通过上升的滑块28重新对此重合面S进行加热，从而保持整个外环加热面48的温度大致相同，在冲孔的过程中有利于提高剪切面的整齐度，相比于传统的冲孔设备，此装置冲孔效果更佳，切面更加平齐，精确度更高。

如图7-8所示，在下顶块6的顶部设置有凹槽，并且在下顶块6的侧面上设置有与凹槽相连通的排料口40，在凹槽内部转动设置有传送带23，传送带23内侧设置有转轴45，转轴45的轴线与传送带23的转动方向相互垂直，并且转轴45与下顶块6转动连接，位于排料口40处的转轴45一端贯穿下顶块6并延伸至下顶块6的外侧，此转轴45延伸至下顶块6外侧的一端固定连接有第一带轮，而下顶块6位于第一带轮的一侧设置有横轴46，横轴46与下顶块6转动连接，横轴46的外侧固定连接有第二带轮，第一带轮和第二带轮的外侧套设有皮带42，而横轴46远离下顶块6的一端固定连接有第一锥齿轮43，第二齿条10的顶部设置有连接轴47，连接轴47的一端固定连接有与第一锥齿轮43相啮合的第二锥齿轮44，而连接轴47远离第二锥齿轮44的一端固定连接有与第二齿条10相啮合的驱动齿轮41，并且在下顶块6的侧面上固定连接有支撑块，连接轴47贯穿支撑块并与支撑块转动连接。

进一步地，在排料口40处设置有导向板13，导向板13与下顶块6固定连接。

具体使用时，当下顶块6移动时可以带动驱动齿轮41移动，通过驱动齿轮41与第二齿条10的啮合可以带动连接轴47转动，而连接轴47可以带动第二锥齿轮44转动，通过第二锥齿轮44与第一锥齿轮43的啮合可以带动横轴46转动，进而通过皮带42带动转轴45转动，通过转轴45可以带动传送带23转动，而冲孔过程中落下的废料会经过下压筒5掉落至下顶块6内部的传送带23上，通过转动的传送带23可以将废料送出，并经过导向板13将废料排出，实际使用时，有利于废料的排出，从而有利于冲孔工作的持续进行，实用性强。

Claims (8)

1.一种高精度钛合金热冲孔装置，包括底板和设置于底板顶部的下顶块；

固定在下顶块顶部的下压筒以及固定在下压筒顶部的下压头；

设置于下压筒顶部的上压筒以及固定于上压筒底端的上压头；

设置于上压筒和下压筒之间的电源本体，电源本体的正极和上压筒之间连接有第一连接线，电源本体的负极和下压筒之间设置有第二连接线；

其特征在于：所述上压头与钛合金板材的接触面设置为内环加热面，所述下压头与钛合金板材的接触面设置为外环加热面，相邻两次冲孔时的外环加热面的重合面设为S，所述下压筒的外侧设置有一缺口，此缺口处滑动设置有一滑板，所述滑板的顶部固定设置有滑块，所述滑板和滑块的截面形状均与重合面S相吻合。

2.根据权利要求1所述的一种高精度钛合金热冲孔装置，其特征在于：所述上压筒的顶部设置有上顶块，所述上顶块的顶部固定布置有液压缸，所述液压缸的伸缩端贯穿上顶块并与上压筒固定连接，所述上压筒与上压头的直径相等，所述下压筒与下压头的直径相等，所述上压筒的外径小于下压筒的内径。

3.根据权利要求1所述的一种高精度钛合金热冲孔装置，其特征在于：所述缺口处设置有丝杆和导向杆，所述丝杆延伸至滑板内部并与滑板螺纹连接，所述导向杆则置于丝杆的两侧，所述导向杆的顶端延伸至滑板的内部并与滑板滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种高精度钛合金热冲孔装置，其特征在于：所述丝杆的底端贯穿下压筒和下顶块并延伸至下顶块的底部，丝杆延伸至下顶块底部的一端固定连接有第一齿轮，所述底板的顶部固定连接有与第一齿轮相啮合的第一齿条，所述第一齿条上布置有多组不连续的传动齿。

5.根据权利要求4所述的一种高精度钛合金热冲孔装置，其特征在于：所述第一齿轮的顶部设置有线轮，所述线轮套设于丝杆的外侧，所述下顶块的外侧设置有排气筒，所述排气筒内部滑动连接有压板，所述压板的内侧设置有第一弹簧，所述排气筒远离下顶块的一端连通设置有排气管，所述排气管远离排气筒的一端设置为开口。

6.根据权利要求5所述的一种高精度钛合金热冲孔装置，其特征在于：所述开口处固定连接有支架，所述支架的内侧固定连接有竖轴，所述排气管内侧设置有密封球，所述竖轴贯穿密封球并与密封球滑动连接，所述竖轴的底端固定连接有挡盘，所述挡盘和密封球之间设置有第二弹簧，所述第二弹簧设置于竖轴外侧，所述排气管的内侧面固定连接有限位块，当密封球的外侧面与限位块相接触时，密封球的外侧面与排气管的内侧面之间存在一个供气流通过的通道。

7.根据权利要求5所述的一种高精度钛合金热冲孔装置，其特征在于：所述线轮和压板之间设置有拉绳，所述拉绳的一端与线轮相固定，所述拉绳经过线轮的缠绕之后其另一端与压板相固定。

8.根据权利要求1所述的一种高精度钛合金热冲孔装置，其特征在于：所述底板的顶部固定连接有滑轨，所述下顶块的底部固定连接有与滑轨相配合的滑条，所述下顶块的一侧通过基座固定连接有电机，所述电机的输出轴上连接有传动轴，所述传动轴的末端固定连接有第二齿轮，所述滑轨上固定连接有与第二齿轮相啮合的第二齿条。

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