CN203304440U - 一种冲床的排废料装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种冲床的排废料装置，旨在解决现代五金冲压加工中快速、自动、低能耗排除冲压废料的问题。该排废料装置主要包括上压杆机构、排废主机和滑料板三部分。以冲床的上台盘、下台盘、模脚作为装接基础，可实现自动、高效地将冲床产生的废料及时排除。应用本实用新型的排废料设计方案，其显著优点为：利用惰轮压合放大原理，将短行程的压合动作放大成长距直线运动，可有效解决伺服冲床开模行程小的应用问题，使得装置具有很好的机台通用性；利用灵活且多方面的可调性能，提高了冲床废料排除的管理性及冲床产能；滑料板能够实现快速换装，装置整体安全系数高、使用寿命较长。

Description

一种冲床的排废料装置

技术领域

本实用新型涉及一种冲床的机械辅件，尤其涉及一种取代人工手动方式实施、利用冲床动力节能的长寿命高效排废料装置。

背景技术

随着现代制造业的迅猛发展，五金冲压制件在电子仪器、汽车制造、航空航天等领域已占据相当重要的地位。在实际生产中，冲压生产的手工送料已逐步由自动送料机构所取代，而冲压模在生产过程中产生的大量废料却未有效实现自动排废。冲压模具内的废料清理始终困扰和制约着冲压生产的效率，目前国内外还没有一个很好的解决方法。据现场统计，连续模每打一个小时须停机4.5分种清理废料，因停机排废料而浪费的时间占整个作业时间的6.9%以上。频繁的停机对冲床的使用寿命也有很大的影响，特别是对电控系统的伤害很大。而当前业界一般都是通过人工手动方式将其排到废料箱内，因而制约了冲床的有效稼动率。

针对冲压机床模具内的废料清理存在的问题，采用如图1所示的“鱼骨追因图”分别从人、机、料、法、环五个方面来具体分析人工排废料严重影响生产效率的原因。可见劳动强度大、设备无排废机构、废料多难清理、人工排废需停机等均为制约产能的主要原因，因而开发一种高效自动排废料机构非常有必要。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的迫切，本实用新型的目的旨在提出一种冲床的排废料装置，解决现代五金冲压加工中快速、自动、低能耗排除冲压废料的问题。

本实用新型的上述目的，其赖以实现的技术方案为：该排废料装置包括上压杆机构、排废主机和滑料板三部分，各部分具体机械结构如下：

该上压杆机构由固定架、压杠套、压杠轴、缓冲弹簧、压头组件构成，其中所述压杠套一体固连于压杠轴顶部且与固定架高度可调相接，所述固定架固接于冲床的上台盘同步随动，所述压头组件包括压头框架和销接其中的复数个压轮，且压头框架通过压杠压头连接轴相接于压杠轴底部，所述缓冲弹簧套接于压杠套、压头组件之间的压杠轴上。

该排废主机由主架体、压合轮机构、曲柄滑块机构、缓冲机构、座架构成，其中所述座架固接于冲床的下台盘对应于上压杆机构的旁侧，且外端设有弹簧座，所述主架体具有上压板、下压板和固接于下压板且套接有支撑弹簧的导柱，上压板在支撑弹簧的支撑下沿导柱竖向滑动，所述压合轮机构包括钢丝绳及分别固接于上压板和下压板之上竖向共面且呈啮合状排列的曲压轮，近冲床侧曲压轮的支架上装有同轴转动的惰轮和球轴承，其余曲压轮的支架上均装有球轴承，钢丝绳压接于各球轴承的深沟之中且钢丝绳一端与惰轮相啮合、钢丝绳另一端与缓冲机构相接，所述缓冲机构固设于下压板远离惰轮所在曲压轮的一侧，所述曲柄滑块机构包括曲柄和固接于下压板的滑座，曲柄一端通过复位弹簧与弹簧座相连牵引、曲柄另一端与惰轮相啮合，上压板竖向滑动驱动曲柄另一端绕惰轮转动，曲柄另一端绕惰轮转动带动曲柄一端在滑座中线性平滑；

该滑料板为设于冲床模脚处的槽型板，所述滑料板一端与排废主机的曲柄一端相接同步随动，且滑料板另一端搭接于滚轮上倾斜滑动，所述滚轮固接于冲床的下台盘。

进一步地，压头组件中的一个所述压轮套接于压头框架所设的导向定位销之上。

进一步地，所述缓冲弹簧的荷载范围为排废主机驱动力的1.5倍～3倍，所述排废主机驱动力的动力源为冲床的上台盘。

进一步地，所述主架体的下压板上设有限位柱，且限位柱的高度与主架体的上压板滑动行程内曲柄另一端的绕转角度相关联。

进一步地，所述压合轮机构为多压合结构，其中所述钢丝绳压接于两组以上呈啮合状排列的曲压轮组。

进一步地，在所述滑料板一端与排废主机的曲柄一端之间设有快速换装组件，所述快速换装组件包括快卡槽、被快卡槽套接的轴管以及一体装接于快卡槽中并旋转切换挡止或释放轴管的挡杆，其中所述快卡槽与滑料板一端相连成一体，所述轴管与排废主机的曲柄一端相连成一体。

更进一步地，所述快卡槽设有用于定位所述挡杆于挡止轴管状态的弹性钢珠。

进一步地，在所述排废主机复位状态下，所述滑料板相对下台盘的倾角为5.5±0.2度。

应用本实用新型的排废料设计方案，较之于传统手工排料和其它可行方案具备显著的优点：一者利用惰轮压合放大原理，将短行程的压合动作放大成长距直线运动，可有效解决伺服冲床开模行程小的应用问题，使得装置具有很好的机台通用性；二者利用灵活且多方面的可调性能，提高了冲床废料排除的管理性及冲床产能；再者滑料板能够实现快速换装，装置整体安全系数高、使用寿命较长。

附图说明

图1是用于分析人工排废料严重影响生产效率的鱼骨追因图。

图2是本实用新型排废料装置与车床组装应用的整体结构示意图。

图3是本实用新型排废料装置上压杆机构的结构示意图。

图4是本实用新型排废料装置排废主机的结构示意图。

图5是本实用新型排废料装置滑料板及快速换装组件的装接结构示意图。

具体实施方式

为解决传统冲压加工行业中手工排除生产过程中的废料影响产能的主要问题，本实用新型采用“鱼骨追因图”（如图1所示）来具体分析人工排废料影响生产效率的原因，从“人员、设备、材料、方法、环境”五个方面着手，设计出振动气缸排废料、模内不锈钢传输线、齿轮齿条式排废料、惰轮式排废料机构、杠杆式排废料机构等五种改善方案，通过矩阵分析法得出权重系数，决定优先开发的方案。根据优先开发的方案，采用NX软件进行设计、运动分析与改进。通过实验比较，对排废料机构的设计参数进行优化，并对整个设计进行效益评估。继而创新研制出了一套具有机台通用性、使用寿命稳定、能显著提高整体产能的自动排废料装置。其中对于“振动气缸排废料、模内不锈钢传输线、齿轮齿条式排废料、惰轮式排废料机构、杠杆式排废料机构”五种方案的实验比较和效益评估过程非本实用新型重点，故对各种方案的具体结构、实施原理、优缺点等不予详述，惟评估结果得出“惰轮式排废料机构”为具有突出性价比的优选方案。

本实用新型的排废料装置即为一种基于惰轮压合放大原理研制得到的冲床机械辅件。如图2所示，该排废料装置主要包括上压杆机构2、排废主机3和滑料板4三部分，再请如图3至图5所示，各部分具体机械结构设计和细节特征详述如下。

首先上压杆机构的设计方案（或要求）为：在高度调节方面采用可调式螺纹紧固，调节高度采用模糊调节；调节差不多位置即可，高度超出要求一定范围不影响使用。同时，这也是一个安全防呆设计，利用缓冲弹簧过载回缩原理，当下压距离超出有效压合距离的时候，即上压杆下压上压板至限位块时，由于冲床上台盘还在继续向下运动，缓冲弹簧会压缩，避免刚性撞击，直至合模结束上台盘上升至有效压合距离，缓冲弹簧恢复到原始状态，该缓冲弹簧保护载荷设计要求为必须大于排废主机驱动力的1.5倍，小于排废主机驱动力的3倍。此外下压杆下压时，由于加工安装难免存在误差，压轮不一定能绝对和排废主机的上压板保持在同一平面，可能导致排废主机的导柱卡死或加速磨损，因而在其压头组件部分，特别设计了一个自平衡调节的单元结构。

如图3所示，该上压杆机构由固定架21、压杠套22、压杠轴23、缓冲弹簧24、压头组件25构成，其中该压杠套一体固连于压杠轴顶部且与固定架高度可调相接，该固定架固接于冲床的上台盘11同步随动，该压头组件包括压头框架251和销接其中的复数个压轮252，且压头框架通过压杠压头连接轴253相接于压杠轴23底部，该缓冲弹簧24套接于压杠套、压头组件之间的压杠轴上。特别地，压头组件中的一个该压轮套接于压头框架所设的导向定位销254之上。该压头框架与压杠轴设有±5°的平衡调节修正范围，当压轮和排废主机的上压板不保持同一平面时，该角度修正量可以自动导正，使两者在同一个平面。这样可以保证压轮能很好地贴合排废主机上压板，使上压板受力均匀，平稳下压，减少导柱磨损，提高使用寿命。压轮的材质为中硬优力胶，具有缓震降噪的作用，可以避免与上压板接触时因碰触产生的噪音，同时可以避免受力不均而导致的导柱卡死致快速磨损。

其次作为本实用新型的技术重点，如图4所示，该排废主机由主架体、压合轮机构、曲柄滑块机构、缓冲机构、座架构成，其中该座架固接于冲床的下台盘12对应于上压杆机构2的旁侧，且外端设有弹簧座36，该主架体具有上压板311、下压板312和固接于下压板且套接有支撑弹簧的导柱313，上压板在支撑弹簧的支撑下沿导柱竖向滑动，该压合轮机构包括钢丝绳321及分别固接于上压板和下压板之上竖向共面且呈啮合状排列的曲压轮322，近冲床侧曲压轮的支架上装有同轴转动的惰轮323和球轴承324，且其余曲压轮的支架上均装有球轴承，钢丝绳压接于各球轴承的深沟之中且钢丝绳一端与惰轮相啮合、钢丝绳另一端与缓冲机构34相接，该缓冲机构固设于下压板远离惰轮所在曲压轮的一侧，该曲柄滑块机构包括曲柄331和固接于下压板的滑座332，曲柄一端通过复位弹簧35与弹簧座36相连牵引、曲柄另一端与惰轮相啮合，上压板竖向滑动驱动曲柄另一端绕惰轮转动，曲柄另一端绕惰轮转动带动曲柄一端在滑座中线性平滑。上述各曲压轮所设的球轴承可以为61900ZZ深沟球轴承或同类轴承。

作为进一步细化的方案：该压合轮机构为多压合结构，其中该钢丝绳压接于两组以上呈啮合状排列的曲压轮组。由图4所示可见，此处上压板设有朝下的两个曲压轮，下压板设有朝上的三个曲压轮，相对排列呈牙齿啮合状。而此处所谓曲压轮组即为由两个下侧的曲压轮与其间一个上侧的曲压轮构成的组合。图示实施例即为双压合结构。此外该主架体的下压板上设有限位柱，且限位柱的高度与主架体的上压板滑动行程内曲柄另一端的绕转角度相关联。

其具体实施时，当上压杆压下上压板时，上压板的两个曲压轮的球轴承下压钢丝绳，钢丝绳一端固定在缓冲机构上，压合的瞬间产生冲击力，此时钢丝绳拉动缓冲机构运动一段距离，以缓解对钢丝绳的冲击力。钢丝绳另一端与惰轮相啮合，钢丝绳下压时就会驱动曲柄顺时针转动。由于采用的双压合结构，所以下压很短距离就能驱动曲柄转动。通过限位柱高度设计曲柄转动角度为120°（具体实施角度不限）当曲柄转到120°时，下压板被限位柱阻止。此时，上压杆缓冲弹簧开始吸收余下的下压量，直至上台盘运动至下死点缓冲弹簧一直在吸收余下的下压量。当上压板回程时，复位弹簧拉回曲柄一端完成复位动作。这里曲柄一端在滑座中线性平滑在复位时的速度快于进位速度，这样机构就具有一定的急回特性，更便于滑料板的排废。

最后，如图5所示，该滑料板4为设于冲床模脚处的槽型板，该滑料板一端与排废主机的曲柄一端相接同步随动，且滑料板另一端搭接于滚轮5上倾斜滑动，该滚轮固接于冲床的下台盘12。进一步地，在该滑料板一端与排废主机的曲柄一端之间设有快速换装组件6，该快速换装组件6包括快卡槽61、被快卡槽套接的轴管62以及一体装接于快卡槽中并旋转切换挡止或释放轴管的挡杆63，其中该轴管62可以是铜管、钢管等，该快卡槽与滑料板一端相连成一体，该轴管与排废主机的曲柄一端相连成一体。该快卡槽设有用于定位该挡杆于挡止轴管状态的弹性钢珠64。在进行滑板装接时：只需旋转挡杆并用弹性钢珠定位，而拆卸时只要用力旋转挡杆就可以快速取下滑料板，装置操作实施简便。

进一步地，为了达到更好的排废料效果，滑料板的安装角度的选定很重要，如果角度太小，废料难以顺利排出，如果角度过大，会占用很高的高度，那样模脚14就要求做得很高，而实际很多模具由于模板13占用的高度很高，模脚会很低，一般模脚不会超过200mm，那怎么样的角度是最合适的呢？为了验证这一数据，建立了DOE正交实验模型，运用实验设计理念来论证合理的角度。设定的参数见表1，实验设计数据见表2。

表1。

表2。

通过实验比较，结合排废料机的设计参数，可以发现当滑料板倾角为5.5度的时候在很广的工况条件下都能有很好的排废料效果，排废率达到98%以上，超过设计要求的95%的排废率，这个角度适合绝大多数的冲压模具的安装，模脚最低高度为150mm，所以滑料板设计安装角度定为5.5度±0.2度。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种冲床的排废料装置，其特征在于包括：

上压杆机构，由固定架、压杠套、压杠轴、缓冲弹簧、压头组件构成，其中所述压杠套一体固连于压杠轴顶部且与固定架高度可调相接，所述固定架固接于冲床的上台盘同步随动，所述压头组件包括压头框架和销接其中的复数个压轮，且压头框架通过压杠压头连接轴相接于压杠轴底部，所述缓冲弹簧套接于压杠套、压头组件之间的压杠轴上；

排废主机，由主架体、压合轮机构、曲柄滑块机构、缓冲机构、座架构成，其中所述座架固接于冲床的下台盘对应于上压杆机构的旁侧，且外端设有弹簧座，所述主架体具有上压板、下压板和固接于下压板且套接有支撑弹簧的导柱，上压板在支撑弹簧的支撑下沿导柱竖向滑动，所述压合轮机构包括钢丝绳及分别固接于上压板和下压板之上竖向共面且呈啮合状排列的曲压轮，近冲床侧曲压轮的支架上装有同轴转动的惰轮和球轴承，其余曲压轮的支架上均装有球轴承，钢丝绳压接于各球轴承的深沟之中且钢丝绳一端与惰轮相啮合、钢丝绳另一端与缓冲机构相接，所述缓冲机构固设于下压板远离惰轮所在曲压轮的一侧，所述曲柄滑块机构包括曲柄和固接于下压板的滑座，曲柄一端通过复位弹簧与弹簧座相连牵引、曲柄另一端与惰轮相啮合，上压板竖向滑动驱动曲柄另一端绕惰轮转动，曲柄另一端绕惰轮转动带动曲柄一端在滑座中线性平滑；

滑料板，为设于冲床模脚处的槽型板，所述滑料板一端与排废主机的曲柄一端相接同步随动，且滑料板另一端搭接于滚轮上倾斜滑动，所述滚轮固接于冲床的下台盘。

2.根据权利要求1所述冲床的排废料装置，其特征在于：压头组件中的一个所述压轮套接于压头框架所设的导向定位销之上。

3.根据权利要求1所述冲床的排废料装置，其特征在于：所述缓冲弹簧的荷载范围为排废主机驱动力的1.5倍～3倍，所述排废主机驱动力的动力源为冲床的上台盘。

4.根据权利要求1所述冲床的排废料装置，其特征在于：所述主架体的下压板上设有限位柱，且限位柱的高度与主架体的上压板滑动行程内曲柄另一端的绕转角度相关联。

5.根据权利要求1所述冲床的排废料装置，其特征在于：所述压合轮机构为多压合结构，其中所述钢丝绳压接于两组以上呈啮合状排列的曲压轮组。

6.根据权利要求1所述冲床的排废料装置，其特征在于：在所述滑料板一端与排废主机的曲柄一端之间设有快速换装组件，所述快速换装组件包括快卡槽、被快卡槽套接的轴管以及一体装接于快卡槽中并旋转切换挡止或释放轴管的挡杆，其中所述快卡槽与滑料板一端相连成一体，所述轴管与排废主机的曲柄一端相连成一体。

7.根据权利要求6所述冲床的排废料装置，其特征在于：所述快卡槽设有用于定位所述挡杆于挡止轴管状态的弹性钢珠。

8.根据权利要求1所述冲床的排废料装置，其特征在于：在所述排废主机复位状态下，所述滑料板相对下台盘的倾角为5.5±0.2度。

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