CN116274770A - 一种波形弹簧成型设备 - Google Patents

Abstract

一种波形弹簧成型设备，包括芯轴和槽轮，槽轮位于芯轴的前方且向下挤压伸出芯轴外的扁线材；还包括夹钳、左冲压模块、右冲压模块和定型棒；夹钳位于槽轮的下方，夹钳的钳口向后方倾斜，钳口上设置可夹住扁线材的槽体，在扁线材送料过程中，扁线材被槽轮挤压后穿过槽体并向上卷折形成弹簧圈；定型棒位于钳口的下方并贯穿弹簧圈；左冲压模块和右冲压模块分别交替地从钳口的左下方和右下方冲压弹簧圈，形成波形弹簧的波峰和波谷，被左冲压模块和右冲压模块冲压的圈次为当前弹簧圈，冲压时定型棒从上方抵住当前弹簧圈而避免当前弹簧圈不规则形变。本发明的动作节拍短，加工效率高，结构简单，成品品质一致性高。

Description

一种波形弹簧成型设备

技术领域

本发明属于弹簧机技术领域，具体涉及一种波形弹簧成型设备。

背景技术

波形弹簧是是金属薄圆环上具有若干峰谷的弹性元件，通常应用于载荷和变形量均不大，要求弹簧刚度较小需施加轴向预压力的设备，诸如：电机、中小型异步电机、压缩机、液压机，汽车等设备。

波形弹簧由弹簧机自动加工成型，例如申请号为CN201410300937.0的专利公开的成型波形弹簧的弹簧机，包括送料轴孔以及七个滑动刀座，七个滑动刀座包括：左上滑动刀座、右上滑动刀座，左上滑动刀座的端部、右上滑动刀座的端部分别设置有夹持块；正右滑动刀座，正右滑动刀座端部设置有拨杆；正上滑动刀座，正上滑动刀座端部设置有用以成型波形弹簧外径的外径刀具；正下滑动刀座，正下滑动刀座上设置有用以成型波形弹簧的波峰及波谷的旋转轴，旋转轴上连接有控制其绕自身中心轴旋转的旋转电机；正左滑动刀座、右下滑动刀座，正左滑动刀座端部以及右下滑动刀座端部分别设置有相互匹配的切断刀具。该弹簧机的结构很复杂，刀座数量很多，各把刀具之间的配合动作需要可靠地协调好，刀具动作较多导致待工工时长，拖慢了生产节拍；并且其原料为连续的环状来料，需要前序预加工环状来料或者购买环状来料才能生产，无法直接将扁线材加工为波形弹簧，增加了加工工时和生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种波形弹簧成型设备以解决弹簧机的刀座数量多，动作节拍长，受原料选用的限制导致适用性低的问题。

一种波形弹簧成型设备，包括芯轴和槽轮，所述槽轮位于所述芯轴的前方且向下挤压伸出所述芯轴外的扁线材；还包括夹钳、左冲压模块、右冲压模块和定型棒；

所述夹钳位于所述槽轮的下方，所述夹钳的钳口向后方倾斜，所述钳口上设置可夹住扁线材的槽体，在扁线材送料过程中，所述扁线材被所述槽轮挤压后穿过所述槽体并向上卷折形成弹簧圈；

所述定型棒位于所述钳口的下方并贯穿所述弹簧圈；所述左冲压模块和右冲压模块分别交替地从所述钳口的左下方和右下方冲压弹簧圈，形成波形弹簧的波峰和波谷，被所述左冲压模块和右冲压模块冲压的圈次为当前弹簧圈，冲压时所述定型棒从上方抵住所述当前弹簧圈而避免当前弹簧圈不规则形变。

优选的，所述芯轴、所述夹钳、所述左冲压模块、所述右冲压模块均安装于竖立的机架上；

成型设备还包括与所述定型棒的相对设置的切刀，所述机架上还安装直线驱动件一，所述切刀由直线驱动件一驱动切断弹簧圈；

所述钳口的底部设有斜坡型的砧面，所述左冲压模块和右冲压模块分别将扁线材抵压于所述砧面上而折弯扁线材，所述切刀可紧贴所述砧面移动而切断扁线材。

优选的，所述钳口的槽体在水平面内的投影向所述定型棒的一侧倾斜，引导所述扁线材随着送料过程而自动向斜后方移动，便于避开芯轴而朝设定的方向成型弹簧圈。

优选的，所述切刀包括刀刃部和推送台阶，所述刀刃部的尾部有一缺口形成所述推送台阶，所述刀刃部切断当前弹簧圈后，所述推送台阶随着所述切刀的前移而向所述定型棒一侧推送所述波形弹簧。

进一步的，所述机架上于所述芯轴的上方安装导料棒，所述导料棒向下倾斜地贯穿弹簧圈，并且向前方倾斜地延伸，将切断后的波形弹簧有序地引导滑入储料容器中。

优选的，所述槽轮转动式安装于一副轮座上，所述轮座上还固定有用于定位所述定型棒的定位块，所述定位块上设有与所述定型棒适配的孔一，所述定型棒的端部可伸入所述孔一内。

可选的，所述定型棒安装于直线驱动件二上，由所述直线驱动件二驱动水平移动至所述弹簧圈内，所述定型棒紧靠所述当前弹簧圈。

另一种可选方案为，所述机架上安装所述直线驱动件一，所述直线驱动件一的输出端安装连接杆一，所述连接杆一的端部安装所述切刀；所述连接杆一还固定连接可水平移动的滑移杆二，所述滑移杆二固定连接连接杆二，所述定型棒安装于所述连接杆二上，所述直线驱动件一驱动所述切刀与所述定型棒同步移动，使所述切刀与所述定型棒交替地作用于所述弹簧圈上。

优选的，所述机架上安装燕尾形的滑轨，所述滑移杆上设置与所述滑轨匹配的滑槽，所述滑移杆沿着所述滑轨移动。

进一步的，所述定型棒安装于所述连接杆二的轴承内，所述定型棒的尾端沿着所述定型棒的外壁圆周方向分布若干片扇叶，所述机架上安装带电磁阀的喷嘴，所述喷嘴连接压缩空气气源，所述喷嘴可间歇性地吹动所述扇叶带动所述定型棒旋转。

本发明的有益效果是：

本发明的原料直接使用连续的扁线材加工，缩短了加工工时，提高了加工效率。本发明利用槽轮、夹钳、定型棒、左冲压模块、右冲压模块配合冲压成型当前弹簧圈的波峰和波谷，刀具数量少，进而缩短了冲压动作节拍，进一步提高了加工效率并且简化了结构。本发明可灵活地调整左冲压模块、右冲压模块的行程和冲压次数，使其适应不同规格的波形弹簧。

本发明的定型棒可抵住当前弹簧圈，提高其外形的圆度；定型棒还在左冲压模块、右冲压模块冲压过程中承受它们对当前弹簧圈施加的向上的分力，防止当前弹簧圈受力产生不规格形变，提高了波形弹簧的品质一致性。

夹钳的槽体略微向远离切刀一侧倾斜设置，引导当前弹簧圈在成型过程中始终向右侧移动，保证了波形弹簧成型的稳定性，并且避免其干涉切刀的冲切动作。

夹钳的钳口底部的砧面，一方面与左冲刀和右冲刀配合折弯当前弹簧圈，实现波峰和波谷的成型；另一方面砧面与切刀配合，使切刀沿着砧面切断波形弹簧，实现了冲切动作的可靠性和准确性，保证冲切段面无毛刺和变形。

导料棒贯穿弹簧圈并且向前下方倾斜，可以顺畅地将波形弹簧有序地引流入储料容器中，便于快速收集波形弹簧，并且节省了整料时间。

切刀和定型棒均由直线驱动件一驱动同步左右移动，使驱动装置的结构更简单，并且连接杆一、连接杆二、连接杆三和滑移杆、滑轨之间的连接结构和配合关系，避免切刀动作时出现晃动现象，进一步提高了冲切精度和可靠性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的侧视结构示意图；

图2是本发明的实施例1的主视结构示意图；

图3是本发明的钳口对扁线材导向的俯视结构示意图；

图4是本发明的钳口与切刀位置关系的局部侧视示意图；

图5是本发明的定位块结构示意图；

图6是本发明的冲压状态时定位块、芯轴和导料棒的位置关系示意图；

图7是本发明的切刀推料状态示意图；

图8是本发明的实施例2的主视结构示意图；

图9是本发明的实施例2的冲压状态时的主视结构示意图；

图10是本发明的实施例2的切料状态时的主视结构示意图；

图11是本发明的实施例2的定型棒的侧视图。

图中标记为：1、机架；2、芯轴；3、槽轮；4、矫直机构；5、送料机构；6、轮座；7、环形槽；8、扁线材；9、夹钳；10、左冲压模块；11、右冲压模块；12、定型棒；13、钳口；14、槽体；15、砧面；16、豁口；17、冲压驱动装置一；18、左冲刀；19、冲压驱动装置二；20、右冲刀；21、直线驱动件二；22、定位块；23、孔一；24、孔二；25、直线驱动件一；26、切刀；27、刀刃部；28、推送台阶；29、导料棒；30、连接杆一；31、连接杆三；32、滑移杆二；33、连接杆二；34、轴承座；35、滑轨；36、喷嘴；37、扇叶；38、波形弹簧；39、波峰；40、波谷；41、当前弹簧圈。

具体实施方式

实施例1

如图1至图7所示，一种波形弹簧成型设备，包括机架1、芯轴2和槽轮3。机架1竖立式安装，芯轴2安装于机架1内，芯轴2的前端伸出机架1外。芯轴2内设有与扁线材8匹配的线孔，线孔呈竖直方向设置，扁线材8由矫直机构4拉直，并由送料机构5输送至线孔内，使其端部伸出线孔外。矫直机构4和送料机构5都是公知技术，因此不再赘述。

请参考图1，机架1上固定安装轮座6，轮座6的下侧安装可旋转的槽轮3，槽轮3的轴向沿左右方向延伸，槽轮3位于芯轴2的前方且靠近芯轴2，槽轮3的轮壁上设有用于定位扁线材8的环形槽7，环形槽7的底部略低于线孔，当扁线材8从线孔内伸出后进入环形槽7内时，环形槽7向下挤压伸出芯轴2外的扁线材8，使扁线材8随着它的送料进程而持续地向下弯曲，槽轮3自身也因摩擦而旋转。轮座6安装于一竖直驱动装置上，竖直驱动装置可调整轮座6的高度，改变槽轮3对扁线材的弯曲直径。竖直驱动装置可选用气缸或者丝杆。

请参考图2，本设备还包括夹钳9、左冲压模块10、右冲压模块11和定型棒12。

夹钳9安装于机架1上，并且位于槽轮3的下方，夹钳9的顶部设有向后方倾斜的钳口13，钳口13上设置可夹住扁线材8的开口状的槽体14，在扁线材8送料过程中，扁线材8被槽轮3向下挤压后穿过槽体14，并继续卷曲形成弹簧圈。请参考图3，钳口13的槽体14在水平面内的投影向定型棒12的一侧略微倾斜，在本实施例中该投影略向右侧倾斜，但其倾斜方向不限于是右侧，需保证不能向切刀26一侧倾斜，避免成型后的弹簧圈干涉切刀26切断弹簧圈根部，优选槽体14的倾斜角度约0.5-1.5°，从而引导扁线材8随着送料过程而自动向右后方移动，便于使弹簧圈在卷曲过程中避开芯轴2，统一朝设定的方向成型弹簧圈，避免芯轴2干涉弹簧圈的连续成型。优选芯轴2的前端设有台阶状的豁口16，以避开成型中的弹簧圈。

左冲压模块10和右冲压模块11均安装于机架1上，并且分别位于夹钳9的左右两侧，左冲压模块10包括冲压驱动装置一17和安装于冲压驱动装置一17上的左冲刀18，右冲压模块11包括冲压驱动装置二19和安装于冲压驱动装置二19上的右冲刀20，两个驱动装置分别驱动左冲刀18和右冲刀20交替地从左下方和右下方冲压卷曲的弹簧圈，形成弹簧圈的波峰39和波谷40。具体地，定义被左冲压模块10和右冲压模块11冲压的弹簧圈圈次为当前弹簧圈41，当前弹簧圈41受到左冲刀18或者右冲刀20的冲压力后，抵住钳口13处之后向右或者向左弯折，从而形成波峰39或者波谷40。

定型棒12用于防止当前弹簧圈41受到左冲刀18和右冲刀20向上的冲压力时向内产生不规则变形，保证弹簧圈的加工精度和圆度。定型棒12位于钳口13的侧下方并贯穿弹簧圈，定型棒12紧靠当前弹簧圈41，其工作时是固定的，即使受到冲刀的冲压力也不会发生位移或者晃动。左冲压模块10和右冲压模块11冲压波峰39和波谷40时，定型棒12从上方抵住当前弹簧圈41，避免了当前弹簧圈的不规则形变。

请参考图2，机架1上安装直线驱动件二21，定型棒12安装于直线驱动件二21上，由直线驱动件二21驱动其水平移动至弹簧圈内。请参考图5和图6，槽轮3的轮座6上固定有用于定位定型棒12的定位块22，定位块22上设有与定型棒12适配的孔一23，定型棒12的端部可由直线驱动件二21驱动后伸入孔一23内，并且被定位于孔一23内，保证其受到左冲刀18和右冲刀20的冲压力时始终不会晃动，提高定型棒12对弹簧圈抗变形作用的可靠性。

成型设备还包括与定型棒12相对设置的切刀26，机架1上安装直线驱动件一25，切刀26由直线驱动件一25驱动切断弹簧圈。

请参考图1和图4，钳口13的底部设有斜坡型的砧面15，左冲压模块10和右冲压模块11分别将扁线材8抵压于砧面15上而折弯扁线材8，此外，切刀26紧贴砧面15移动切断扁线材8，砧面15与切刀26配合，保证了切刀26冲切动作的准确性和稳定性，使扁线材的切断面光滑无毛刺和变形。

请参考图7，作为进一步的改进方案，切刀26包括刀刃部27和推送台阶28，刀刃部27的尾部有一缺口形成推送台阶28，当刀刃部27切断当前弹簧圈后，推送台阶28随着切刀26的右移而继续向定型棒12一侧推送波形弹簧，使波形弹簧38朝同一方向快速脱离成型工位，便于收集波形弹簧38以及快速加工下一个波形弹簧。

请参考图1和图2，机架1上于芯轴2的上方安装导料棒29，其向下倾斜地贯穿弹簧圈，然后继续向前下方倾斜地延伸，将切断后的波形弹簧38有序地引导滑入储料容器中。导料棒29整体呈Z字形，即导料棒29在弹簧圈内的倾斜角度变平缓，基本与水平面平行，使导料棒29在弹簧圈内的部分尽量不接触弹簧圈，避免其干涉弹簧圈的波峰波谷成型，并且波形弹簧38被切断后可以迅速地滑过导料棒29。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，改变定型棒12的安装方式，使驱动结构更简单和可靠。请参考图8至图10，本实施例的机架1上安装直线驱动件一25，直线驱动件一25的输出端安装水平的连接杆一30，连接杆一30的端部安装切刀26；连接杆一30上还通过竖直的连接杆三31固定连接可水平移动的滑移杆二32，滑移杆二32的另一端固定连接竖直的连接杆二33，连接杆二33的底端安装定型棒12。直线驱动件一25驱动切刀26与定型棒12同步向左或者向右移动，使切刀26与定型棒12交替地作用于弹簧圈上，简化了驱动设备的结构。

机架1上安装燕尾形的滑轨35，滑移杆上设置与滑轨35匹配的滑槽，滑移杆沿着滑轨35水平移动，移动动作更精确。此外，滑移杆和滑轨35互相配合使连接杆一30保持水平状态，避免悬空的连接杆一30在移动过程中出现晃动，进而避免其端部的切刀26晃动，提高了切刀冲切动作的精度。

请参考图5，定位块22上设有用于避让切刀26的孔二24，孔二24的横截面积大于切刀26的最大横截面积，切刀26穿过孔二24后切断弹簧圈的根部。

进一步的，连接杆二33的底端安装带轴承的轴承座34，定型棒12可旋转地安装于轴承内。机架1上安装有由电磁阀控制的喷嘴36，喷嘴36连接压缩空气气源或者风机的气管等气流发生装置；请参考图8至图11，定型棒12的尾端沿着定型棒12的外壁圆周方向分布若干片扇叶37，喷嘴36的出气口朝向扇叶37，可控制电磁阀开启喷嘴36，间歇性地吹动扇叶37，进而带动定型棒12旋转，改变定型棒12与弹簧圈的接触面，避免定型棒12的某个固定部分长期与冲刀和弹簧圈接触而出现磨损、影响对弹簧圈的定型精度。

喷嘴36的位置设定为：可以在冲压工序中，位于对着伸入弹簧圈内的定型棒12吹气的位置，优选位置为：在定型棒12复位至初始位置时，喷嘴36能正对着定型棒12吹气，因为此时定型棒12不与定位块22或者弹簧圈接触，旋转更顺畅灵活。

请参考图11，优选扇叶37的数量至少为三片，扇叶37的安装方向为沿着定型棒12的轴向延伸，受风面积更大。

直线驱动件一25和直线驱动件二21都可以是气缸、液压缸、电缸或者直线模组等常用的直线驱动机构。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

本实施例的工作过程为：

矫直机构4将卷料的扁线材8拉直，送料机构5将拉直后的扁线材8送入芯轴2内，并伸出芯轴2的前方；

直线驱动件一25驱动定型棒12向左移动，使其端部进入定位块22的孔一23内；

扁线材8经过槽轮3时，被其环形槽7向下挤压而卷曲变形，随着扁线材8的持续送料，其自身也继续卷曲成弹簧圈，并进入夹钳9的钳口13内，由槽体14向右后方引导并继续移动；定型棒12与当前弹簧圈的内圈接触；

左冲压模块10和右冲压模块11交替地冲压当前弹簧圈41，并在钳口13的砧面15的配合作用下分别向右和向左折弯当前弹簧圈41，形成波峰39或者波谷40；可以视波峰或者波谷的峰值、以及扁线材自身的硬度等物理性质相应地改变左冲刀18和右冲刀20的行程和每个节拍的重复冲压次数；冲压过程中，定型棒12抵住当前弹簧圈，防止其受到左冲压模块10和右冲压模块11向上的分力而发生不规则的变形，保证产品品质的一致性；

当弹簧圈冲压完成后，直线驱动件一25驱动定型棒12向右复位至初始位置，此时开启电磁阀，喷嘴36向定型棒12的扇叶37吹气，扇叶37带动定型棒12自由旋转一个角度，改变定型棒12的受力面；同时，切刀26经过定位块22的孔二24后快速向右移动，贴合夹钳9的砧面15切断弹簧圈的根部，形成波形弹簧，并继续向右移动一小段距离，将该波形弹簧向右推送；

波形弹簧沿着导料棒29快速向前下方滑动，进入储料容器中并自动有序排列；

送料机构5继续输送扁线材8，开始重复上述步骤，加工下一个波形弹簧。

上述过程中，送料机构5均会配合冲压动作或者切断动作而暂停送料，等相应的动作完成后继续送料，该暂停动作由控制系统完成。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波形弹簧成型设备，包括芯轴和槽轮，所述槽轮位于所述芯轴的前方且向下挤压伸出所述芯轴外的扁线材；其特征在于，还包括夹钳、左冲压模块、右冲压模块和定型棒；

所述夹钳位于所述槽轮的下方，所述夹钳的钳口向后方倾斜，所述钳口上设置可夹住扁线材的槽体，在扁线材送料过程中，所述扁线材被所述槽轮挤压后穿过所述槽体并向上卷折形成弹簧圈；

所述定型棒位于所述钳口的下方并贯穿所述弹簧圈；所述左冲压模块和右冲压模块分别交替地从所述钳口的左下方和右下方冲压弹簧圈，形成波形弹簧的波峰和波谷，被所述左冲压模块和右冲压模块冲压的圈次为当前弹簧圈，冲压时所述定型棒从上方抵住所述当前弹簧圈而避免当前弹簧圈不规则形变。

2.根据权利要求1所述的波形弹簧成型设备，其特征在于，所述芯轴、所述夹钳、所述左冲压模块、所述右冲压模块均安装于竖立的机架上；

还包括与所述定型棒的相对设置的切刀，所述机架上还安装直线驱动件一，所述切刀由直线驱动件一驱动切断弹簧圈；

所述钳口的底部设有斜坡型的砧面，所述左冲压模块和右冲压模块分别将扁线材抵压于所述砧面上而折弯扁线材，所述切刀可紧贴所述砧面移动而切断扁线材。

3.根据权利要求2所述的波形弹簧成型设备，其特征在于，所述钳口的槽体在水平面内的投影向所述定型棒的一侧倾斜，引导所述扁线材随着送料过程而自动向斜后方移动，便于避开芯轴而朝设定的方向成型弹簧圈。

4.根据权利要求3所述的波形弹簧成型设备，其特征在于，所述切刀包括刀刃部和推送台阶，所述刀刃部的尾部有一缺口形成所述推送台阶，所述刀刃部切断当前弹簧圈后，所述推送台阶随着所述切刀的前移而向所述定型棒一侧推送所述波形弹簧。

5.根据权利要求4所述的波形弹簧成型设备，其特征在于，所述机架上于所述芯轴的上方安装导料棒，所述导料棒向下倾斜地贯穿弹簧圈，并且向前方倾斜地延伸，将切断后的波形弹簧有序地引导滑入储料容器中。

6.根据权利要求3所述的波形弹簧成型设备，其特征在于，所述定型棒安装于直线驱动件二上，由所述直线驱动件二驱动水平移动至所述弹簧圈内，所述定型棒紧靠所述当前弹簧圈。

7.根据权利要求3所述的波形弹簧成型设备，其特征在于，所述槽轮转动式安装于一副轮座上，所述轮座上还固定有用于定位所述定型棒的定位块，所述定位块上设有与所述定型棒适配的孔一，所述定型棒的端部可伸入所述孔一内。

8.根据权利要求2至5中任一项或者权利要求7所述的波形弹簧成型设备，其特征在于，所述机架上安装所述直线驱动件一，所述直线驱动件一的输出端安装连接杆一，所述连接杆一的端部安装所述切刀；所述连接杆一还固定连接可水平移动的滑移杆二，所述滑移杆二固定连接连接杆二，所述定型棒安装于所述连接杆二上，所述直线驱动件一驱动所述切刀与所述定型棒同步移动，使所述切刀与所述定型棒交替地作用于所述弹簧圈上。

9.根据权利要求8所述的波形弹簧成型设备，其特征在于，所述机架上安装燕尾形的滑轨，所述滑移杆上设置与所述滑轨匹配的滑槽，所述滑移杆沿着所述滑轨移动。

10.根据权利要求8所述的波形弹簧成型设备，其特征在于，所述定型棒安装于所述连接杆二的轴承内，所述定型棒的尾端沿着所述定型棒的外壁圆周方向分布若干片扇叶，所述机架上安装带电磁阀的喷嘴，所述喷嘴连接压缩空气气源或者风机气管，所述喷嘴可间歇性地吹动所述扇叶带动所述定型棒旋转。

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