CN117884515B - 一种具有废料收集功能的金属板材伺服冲压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冲压装置技术领域，具体为一种具有废料收集功能的金属板材伺服冲压装置，冲压装置包括机架、动力组件、冲头组件、工件座，机架上部安装动力组件，冲头组件竖直滑动安装在机架的上部，冲头组件与动力组件传动连接，工件座设置在机架下部，工件座位于冲头组件正下方，冲头组件具有压件部和冲件部，在冲件部接触放置在工件座上工件前，压件部压住工件。冲头组件是冲压作业的执行元件，具有多个竖直运动的部件，通过具有相对分离运动的冲压柱和冲壳来分别进行冲压作业和压住工件的动作，冲头组件内设置帮助冲压轮廓边缘材料回复的结构。

Description

一种具有废料收集功能的金属板材伺服冲压装置

技术领域

本发明涉及冲压装置技术领域，具体为一种具有废料收集功能的金属板材伺服冲压装置。

背景技术

冲压是较薄金属零件加工方式的一种，常常用于尺寸精度要求不高的批量化加工过程。

冲压过程是利用冲头将金属材料冲击变形或者断开，一些简单形状的冲压甚至可以多个工件堆叠在一起进行。

现有技术中，工件平放在工作台上，冲头下落冲击工件，在冲压区域周围一圈的工件材料处，常常出现翘起变形的情况，也有一些设备，会设置工件的固定夹持结构或者压紧结构，但这些结构都需要额外的驱动，需要控制中心进行调度，增加装置的步进匹配复杂度，此外，多层板材冲压时，冲压间隙需要相应适当调大，冲压工艺中工件冲压轮廓的边缘基本都会下翻变形，大多场合都是不在冲压装置中处理该变形的，工件质量有待进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有废料收集功能的金属板材伺服冲压装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种具有废料收集功能的金属板材伺服冲压装置，冲压装置包括机架、动力组件、冲头组件、工件座，机架上部安装动力组件，冲头组件竖直滑动安装在机架的上部，冲头组件与动力组件传动连接，工件座设置在机架下部，工件座位于冲头组件正下方，

冲头组件具有压件部和冲件部，在冲件部接触放置在工件座上工件前，压件部压住工件。

工件从装置侧面放入工件座上，冲头组件是冲压作业的执行元件，冲头组件内不是相对静止的完整整体，而是内部具有多个竖直运动的部件，中心位置的冲件部在周围压件部压住工件后再行冲击工件，防止工件在冲击瞬间微量移位以及冲压过程中冲裁轮廓周围材料上翘。

动力组件包括主电机、接力盘、第一连杆、肘节、第二连杆，主电机壳体部分安装在机架上，接力盘、肘节两侧转轴转动安装在机架上，接力盘、肘节、主电机轴线平行，第一连杆一端铰接在接力盘盘面上偏离中心的位置处，第一连杆的另一端铰接在肘节上离开轴心的外延伸出部上，第二连杆一端铰接在肘节上离开轴心的外延伸出部上，第二连杆另一端铰接在冲头组件的上部，主电机输出轴端部设置齿轮并与接力盘外缘啮合传动。

主电机是冲压动力源，主电机带动接力盘连续旋转，通过第一连杆将接力盘旋转运动转换为肘节的往复摆动，继而第二连杆牵引冲头组件进行往复升降运动，第一连杆两端在接力盘和肘节上连接的位置处，为了受力在水平方向上两侧均匀，将接力盘设置为以第一连杆所在竖直面对称的形状，将肘节在与第一连杆连接的端部也设置在以第一连杆所在竖直面对称的形状，同理设置第二连杆两端的连接形状。

冲头组件包括冲壳、冲压柱、力臂、弹簧、齿轮组，冲壳外壁滑动安装在机架上，

冲壳中央竖直滑动安装冲压柱，力臂下部竖直滑动安装在冲壳内，力臂上部与第二连杆铰接，冲壳内滑动安装力臂的腔室底部设置弹簧，齿轮组转动安装在冲壳内并位于力臂和冲压柱之间，齿轮组分别与两侧的冲压柱和力臂侧面啮合，冲壳底部具有冲压柱的伸出孔。

冲壳底面是用来压住工件的面，在冲头组件下降时，力臂首先向下运动，在冲壳尚未触底接触工件前，弹簧保持伸展状态，冲壳、冲压柱、力臂保持同步的下降速度，三者相对静止，齿轮组也不发生转动，当冲壳触底后，力臂的继续下降会促使齿轮组转动，两道外啮合的传动结构让冲压柱的运动方向也是随着力臂的下降而下降，冲压柱继续下移直至伸出冲壳进行冲压区域的作业，冲压柱底部形状与冲壳下孔形状匹配，充分压住工件。

齿轮组包括接力齿轮和增速齿轮，接力齿轮与增速齿轮分别转动安装在冲壳内，接力齿轮与力臂和增速齿轮啮合，增速齿轮为双层齿轮，增速齿轮小直径层与接力齿轮啮合，增速齿轮大直径层与冲压柱啮合。

力臂向下的运动经由接力齿轮和增速齿轮传递，传动过程增加冲压柱下落速度，在冲壳压住工件确定作业区域后，快速下移的冲压柱动能迅速提升完成作业。

冲头组件还包括外翻板，冲压柱底部侧壁上设置若干圆周均布的收容槽，外翻板下端转动安装在收容槽内，外翻板转动轴线沿冲压柱外表面水平切向，外翻板上端在自由状态下以自重驱动摆动超出冲压柱外表面。

外翻板用作冲压完毕后冲头组件上移过程时回正工件在冲压轮廓处的下翻变形，冲压时，冲压轮廓外一圈材料会被牵拉带动向下变形，外翻板在冲压柱下移冲压过程会被推挤收放到收容槽内，而冲压柱下移完毕后，外翻板可以依靠其自重而转动靠在收容槽侧壁上，冲压柱上升，外翻板超出冲压柱外表面的一小段距离将工件孔洞区域下翻部分施加向上的力，此时冲壳仍然压住工件，工件冲压区域变形部分被向上挤压，最终工件上材料退让并孔洞微量扩大，下翻材料基本回正。冲压柱与工件座上让废料下落的孔内表面之间的间隙为冲压间隙，该间隙具有相对保守的行业标准，取值过大则工件冲压边缘变形严重，取值过小则冲压断面具有褶皱波纹且冲压上下模磨损加剧，一般取冲压间隙时参考标准确定为零件厚度乘以经验系数，本发明以一毫米板材、三层重叠为加工对象，取冲压间隙0.3~0.5毫米，而外翻板从冲压柱上的伸出距离应小于该值。

外翻板从冲压柱外表面伸出量为冲压间隙的1/2至2/3，冲压柱还具有内部加热结构。

外翻板外伸距离过大可能导致冲压柱上移时被完全卡住，距离过小则可能无法勾住工件的下翻材料的部分，综合取值为间隙一半略大的伸出量，冲压柱加热工件冲压断面，让该部分材料变形容易。

工件座包括座体、顶柱、废料仓，座体上表面设置若干竖直安装的顶柱，顶柱上端可伸出座体上表面，顶柱下端与竖直安装孔底之间设置弹性体，座体中央底部设置废料仓。

废料仓存放工件冲压下来的废料，顶柱及其所在的座体上表面承接工件，在工件放置完毕后，冲壳下压将工件压在座体平台上，在冲压完毕后，冲头组件上升，顶柱重新顶起工件方便取走。

座体上表面具有定位角块。

定位角块方便工件放上座体上时的位置确定，工人只需要将工件水平推入并顶住定位角块即可，例如在冲压区域边缘设置直角凸起。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过具有相对分离运动的冲压柱和冲壳来分别进行冲压作业和压住工件的动作，冲头组件只通过力臂获得唯一竖直动力，动力组件内肘节传动将主电机连续旋转转换为快慢连续变化的往复升降运动，冲压柱外表面设置的外翻板用作修整工件上的翻边，让材料冲压过程造成的边缘变形尽量回复，工件座内收容冲压下来的废料进行统一处理。

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是本发明的整体外形示意图；

图2是本发明动力组件的传动结构示意图；

图3是本发明冲头组件的结构示意图；

图4是本发明力臂、冲压柱、齿轮组啮合关系示意图；

图5是本发明冲压工位处局部结构示意图；

图6是本发明冲压过程中冲压柱与工件的接触变形示意图；

图7是图6中A处的局部视图；

图中：1、机架；2、动力组件；21、主电机；22、接力盘；23、第一连杆；24、肘节；25、第二连杆；3、冲头组件；31、冲壳；32、冲压柱；321、收容槽；33、力臂；34、弹簧；35、齿轮组；351、接力齿轮；352、增速齿轮；36、外翻板；4、工件座；41、座体；42、顶柱；43、废料仓；9、工件。

具体实施方式

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做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。

一种具有废料收集功能的金属板材伺服冲压装置，冲压装置包括机架1、动力组件2、冲头组件3、工件座4，机架1上部安装动力组件2，冲头组件3竖直滑动安装在机架1的上部，冲头组件3与动力组件2传动连接，工件座4设置在机架1下部，工件座4位于冲头组件3正下方，

冲头组件3具有压件部和冲件部，在冲件部接触放置在工件座4上工件9前，压件部压住工件9。

如图1、5所示，工件9从装置侧面放入工件座4上，冲头组件3是冲压作业的执行元件，冲头组件3内不是相对静止的完整整体，而是内部具有多个竖直运动的部件，中心位置的冲件部在周围压件部压住工件9后再行冲击工件9，防止工件9在冲击瞬间微量移位以及冲压过程中冲裁轮廓周围材料上翘。

动力组件2包括主电机21、接力盘22、第一连杆23、肘节24、第二连杆25，主电机21壳体部分安装在机架1上，接力盘22、肘节24两侧转轴转动安装在机架1上，接力盘22、肘节24、主电机21轴线平行，第一连杆23一端铰接在接力盘22盘面上偏离中心的位置处，第一连杆23的另一端铰接在肘节24上离开轴心的外延伸出部上，第二连杆25一端铰接在肘节24上离开轴心的外延伸出部上，第二连杆25另一端铰接在冲头组件3的上部，主电机21输出轴端部设置齿轮并与接力盘22外缘啮合传动。

如图1、2所示，主电机21是冲压动力源，主电机21带动接力盘22连续旋转，通过第一连杆23将接力盘22旋转运动转换为肘节24的往复摆动，继而第二连杆25牵引冲头组件3进行往复升降运动，第一连杆23两端在接力盘22和肘节24上连接的位置处，为了受力在水平方向上两侧均匀，将接力盘22设置为以第一连杆23所在竖直面对称的形状，将肘节24在与第一连杆23连接的端部也设置在以第一连杆23所在竖直面对称的形状，同理设置第二连杆25两端的连接形状。

冲头组件3包括冲壳31、冲压柱32、力臂33、弹簧34、齿轮组35，冲壳31外壁滑动安装在机架1上，

冲壳31中央竖直滑动安装冲压柱32，力臂33下部竖直滑动安装在冲壳31内，力臂33上部与第二连杆25铰接，冲壳31内滑动安装力臂33的腔室底部设置弹簧34，齿轮组35转动安装在冲壳31内并位于力臂33和冲压柱32之间，齿轮组35分别与两侧的冲压柱32和力臂33侧面啮合，冲壳31底部具有冲压柱32的伸出孔。

如图2、3所示，冲壳31底面是用来压住工件9的面，在冲头组件3下降时，力臂33首先向下运动，在冲壳31尚未触底接触工件9前，弹簧34保持伸展状态，冲壳31、冲压柱32、力臂33保持同步的下降速度，三者相对静止，齿轮组35也不发生转动，当冲壳31触底后，力臂33的继续下降会促使齿轮组35转动，两道外啮合的传动结构让冲压柱32的运动方向也是随着力臂33的下降而下降，冲压柱32继续下移直至伸出冲壳31进行冲压区域的作业，冲压柱32底部形状与冲壳31下孔形状匹配，充分压住工件9。

齿轮组35包括接力齿轮351和增速齿轮352，接力齿轮351与增速齿轮352分别转动安装在冲壳31内，接力齿轮351与力臂33和增速齿轮352啮合，增速齿轮352为双层齿轮，增速齿轮352小直径层与接力齿轮351啮合，增速齿轮352大直径层与冲压柱32啮合。

如图3、4所示，力臂33向下的运动经由接力齿轮351和增速齿轮352传递，传动过程增加冲压柱32下落速度，在冲壳31压住工件确定作业区域后，快速下移的冲压柱32动能迅速提升完成作业。

冲头组件3还包括外翻板36，冲压柱32底部侧壁上设置若干圆周均布的收容槽321，外翻板36下端转动安装在收容槽321内，外翻板36转动轴线沿冲压柱32外表面水平切向，外翻板36上端在自由状态下以自重驱动摆动超出冲压柱32外表面。

如图6、7所示，外翻板36用作冲压完毕后冲头组件3上移过程时回正工件9在冲压轮廓处的下翻变形，冲压时，冲压轮廓外一圈材料会被牵拉带动向下变形，外翻板36在冲压柱32下移冲压过程会被推挤收放到收容槽321内，而冲压柱32下移完毕后，外翻板36可以依靠其自重而转动靠在收容槽321侧壁上，冲压柱32上升，外翻板36超出冲压柱32外表面的一小段距离将工件9孔洞区域下翻部分施加向上的力，此时冲壳31仍然压住工件9，工件9冲压区域变形部分被向上挤压，最终工件9上材料退让并孔洞微量扩大，下翻材料基本回正。冲压柱32与工件座4上让废料下落的孔内表面之间的间隙d1为冲压间隙，该间隙具有相对保守的行业标准，取值过大则工件9冲压边缘变形严重，取值过小则冲压断面具有褶皱波纹且冲压上下模磨损加剧，一般取冲压间隙时参考标准确定为零件厚度乘以经验系数，本发明以一毫米板材、三层重叠为加工对象，取冲压间隙0.3~0.5毫米，而外翻板36从冲压柱32上的伸出距离d2应小于该值。

外翻板36从冲压柱32外表面伸出量为冲压间隙的1/2至2/3，冲压柱32还具有内部加热结构。

如图7所示，外翻板36外伸距离过大可能导致冲压柱32上移时被完全卡住，距离过小则可能无法勾住工件9的下翻材料的部分，综合取值为间隙一半略大的伸出量，冲压柱32加热工件9冲压断面，让该部分材料变形容易。

工件座4包括座体41、顶柱42、废料仓43，座体41上表面设置若干竖直安装的顶柱42，顶柱42上端可伸出座体41上表面，顶柱42下端与竖直安装孔底之间设置弹性体，座体41中央底部设置废料仓43。

废料仓43存放工件9冲压下来的废料，顶柱42及其所在的座体41上表面承接工件9，在工件9放置完毕后，冲壳31下压将工件9压在座体41平台上，在冲压完毕后，冲头组件3上升，顶柱42重新顶起工件9方便取走。

座体41上表面具有定位角块。

如图5、6所示，定位角块方便工件9放上座体41上时的位置确定，工人只需要将工件9水平推入并顶住定位角块即可，例如在冲压区域边缘设置直角凸起，图5中工件9两侧的是剖切线延伸连接到座体41上的角块。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：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 (3)

1.一种具有废料收集功能的金属板材伺服冲压装置，其特征在于：所述冲压装置包括机架（1）、动力组件（2）、冲头组件（3）、工件座（4），所述机架（1）上部安装动力组件（2），所述冲头组件（3）竖直滑动安装在机架（1）的上部，冲头组件（3）与动力组件（2）传动连接，所述工件座（4）设置在机架（1）下部，工件座（4）位于冲头组件（3）正下方，

所述冲头组件（3）具有压件部和冲件部，在冲件部接触放置在工件座（4）上工件（9）前，压件部压住工件（9）；

所述动力组件（2）包括主电机（21）、接力盘（22）、第一连杆（23）、肘节（24）、第二连杆（25），所述主电机（21）壳体部分安装在机架（1）上，所述接力盘（22）、肘节（24）两侧转轴转动安装在机架（1）上，接力盘（22）、肘节（24）、主电机（21）轴线平行，所述第一连杆（23）一端铰接在接力盘（22）盘面上偏离中心的位置处，第一连杆（23）的另一端铰接在肘节（24）上离开轴心的外延伸出部上，所述第二连杆（25）一端铰接在肘节（24）上离开轴心的外延伸出部上，第二连杆（25）另一端铰接在冲头组件（3）的上部，所述主电机（21）输出轴端部设置齿轮并与接力盘（22）外缘啮合传动；

所述冲头组件（3）包括冲壳（31）、冲压柱（32）、力臂（33）、弹簧（34）、齿轮组（35），所述冲壳（31）外壁滑动安装在机架（1）上，

所述冲壳（31）中央竖直滑动安装冲压柱（32），所述力臂（33）下部竖直滑动安装在冲壳（31）内，力臂（33）上部与第二连杆（25）铰接，所述冲壳（31）内滑动安装力臂（33）的腔室底部设置弹簧（34），所述齿轮组（35）转动安装在冲壳（31）内并位于力臂（33）和冲压柱（32）之间，齿轮组（35）分别与两侧的冲压柱（32）和力臂（33）侧面啮合，所述冲壳（31）底部具有冲压柱（32）的伸出孔；

所述齿轮组（35）包括接力齿轮（351）和增速齿轮（352），所述接力齿轮（351）与增速齿轮（352）分别转动安装在冲壳（31）内，接力齿轮（351）与力臂（33）和增速齿轮（352）啮合，所述增速齿轮（352）为双层齿轮，增速齿轮（352）小直径层与接力齿轮（351）啮合，增速齿轮（352）大直径层与冲压柱（32）啮合；

所述冲头组件（3）还包括外翻板（36），所述冲压柱（32）底部侧壁上设置若干圆周均布的收容槽（321），所述外翻板（36）下端转动安装在收容槽（321）内，外翻板（36）转动轴线沿冲压柱（32）外表面水平切向，所述外翻板（36）上端在自由状态下以自重驱动摆动超出冲压柱（32）外表面；

所述外翻板（36）从冲压柱（32）外表面伸出量为冲压间隙的1/2至2/3，所述冲压柱（32）还具有内部加热结构。

2.根据权利要求1所述的一种具有废料收集功能的金属板材伺服冲压装置，其特征在于：所述工件座（4）包括座体（41）、顶柱（42）、废料仓（43），所述座体（41）上表面设置若干竖直安装的顶柱（42），所述顶柱（42）上端可伸出座体（41）上表面，顶柱（42）下端与竖直安装孔底之间设置弹性体，所述座体（41）中央底部设置废料仓（43）。

3.根据权利要求2所述的一种具有废料收集功能的金属板材伺服冲压装置，其特征在于：所述座体（41）上表面具有定位角块。