一种纺锤型竹辊钻孔和检测工装的制作方法

本实用新型涉及竹木加工领域，尤其涉及一种纺锤型竹辊钻孔和检测工装。

背景技术：

近年来，竹木产品的市场不断扩大，需要竹木工厂不断提升能力，提高生产效率的同时增加产品的良品率，并减少报废及次品率，以此满足不断增长的市场需求。

竹木工厂在为一种纺锤型竹辊端面攻木螺钉时，时常因攻丝过程中出现烂牙及开裂的情况，影响产品的品质，报废率很高。到目前为止，大部分工厂采取的措施主要有以下两种：一是缩小螺钉上螺纹的大径及底径；二是扩大纺锤型竹辊端面螺纹的孔径。

但上述两项措施存在以下缺陷：

1、在缩小螺钉上螺纹的大径及底径的方式中，非标准螺钉需定制，费用较高；

2、扩大纺锤型竹辊端面螺纹的孔径的方式中，在端面攻螺纹孔，竹辊颤动容易咬死折断钻头；

3、为手工定位及加工，不同工装衔接效率不高，对操作工技术要求较高，可能导致单边孔漏加工，质量不可控；

4、由于缺乏检测手段及通孔清理工序，导致每件产品差异，端面螺孔偏心、开裂引发的报废率高达56.8％，大量增加了生产成本；

5、后续反复使用受力时，竹辊两端孔内侧会发生烂牙，进而会发生松动。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种纺锤型竹辊钻孔和检测工装，解决现有技术中存在的上述缺陷。

技术实现要素：

在纺锤型竹木产品旋入螺钉时，产品钉入螺钉附近很容易因钉入螺钉受到外力而产生开裂问题，报废率持高不下。目前大部分工厂采用的两种方法——缩小螺钉上螺纹的外径及内径及扩大竹木条钉入螺丝部分的孔径，都有相应的缺陷，报废率持高不下的现象没有得到良好的改善。有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何降低纺锤型竹木在钉入螺钉的开裂率，提高生产效率、降低成本、改善产品外观，从而降低报废率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种纺锤型竹辊钻孔和检测工装，包括：

上模，所述上模的底部为纺锤形轮廓；

下模，所述下模的顶部为纺锤形轮廓，所述上模的所述底部与所述下模的所述顶部相对设置形成纺锤形内腔，所述纺锤形内腔包括位于所述上模的所述底部的上模内腔和位于所述下模的所述顶部的下模内腔；

上模顶板，所述上模顶板与所述上模的顶部固定连接；

两个气缸，所述两个气缸为并联联接，固定设置在所述上模的所述顶部；

下模底板，所述下模底板与所述下模的顶部固定连接，并将所述下模固定在工作台面上。

进一步地，所述上模与所述下模都为铝材。

进一步地，所述铝材为al6063。

进一步地，所述上模内腔和所述下模内腔的加工精度都至0.3±0.02差、粗糙度为ra0.2。

进一步地，所述上模内腔和所述下模内腔都为硬质表面，做过硬质阳极化表面处理。

进一步地，所述上模内腔的表面喷涂abs涂层。

进一步地，所述abs涂层为0.2mm无色工程塑料，达到0.1±0.05mm的公差。

进一步地，所述下模内腔的表面喷涂pc涂层。

进一步地，所述pc涂层为0.2mm无色聚碳酸酯，达到0.1±0.05mm的公差。

进一步地，所述上模顶板为40cr调质钢，尺寸为240*120*3mm。

进一步地，所述下模底板为40cr调质钢，尺寸为240*120*3mm。

进一步地，所述上模与所述下模的两端都设置有硬管，所述硬管设有一定仰角，用于流通压缩空气。

进一步地，还包括配对红外发射/接收装置的单片机控制计数器和气动木工专机。

本实用新型提供的一种纺锤型竹辊钻孔和检测工装至少具有以下技术效果：

1、本实用新型是从纺锤型竹木材旋入螺钉处开裂的原因出发而设计的一种工装，采用标准螺纹的牙距，在加工过程、采购及今后的维护中，降低了相应的成本；

2、本实用新型通过机械工装定位生产，在加工过程中固定工件，采用木用自攻螺套，降低麻花钻的损耗，进而降低成本；

3、本实用新型通过机械工装定位生产，整合工装，在孔加工过程中，管控质量，规范操作工加工流程，使得报废率极低；

4、本实用新型采用木用自攻螺套，螺钉后期与螺套连接，使纺锤型竹辊端部在全生命周期都不会松动。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的工装图。

其中，1-气缸，2-上模顶板，3-上模，4-abs涂层，5-pc涂层，6-下模，7-下模底板，8-手动旋转滑台。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，为本实用新型提供的一种纺锤型竹辊钻孔和检测工装的实施例，包括：

上模3，上模3的底部为纺锤形轮廓；

下模6，下模6的顶部为纺锤形轮廓，上模3的底部与下模6的顶部相对设置形成纺锤形内腔，纺锤形内腔包括位于上模3的底部的上模内腔和位于下模6的顶部的下模内腔。

其中，上模3与下模6是通过对直径80mm、长度300mm的纺锤形竹辊做外型建模而来，上模3和下模6采用al6063铝材通过数控加工中心成型。

其中，上模内腔和下模内腔的加工精度都至0.3±0.02差、粗糙度为ra0.2。上模内腔和下模内腔都做硬质阳极化表面处理。

其中，上模内腔的表面喷涂abs涂层4，abs涂层4为0.2mm无色工程塑料，达到0.1±0.05mm的公差。

其中，下模内腔的表面喷涂pc涂层5，pc涂层5为0.2mm无色聚碳酸酯，达到0.1±0.05mm的公差。

由于在上模和下模逐渐闭合过程中，上模和下模的接触面相对粗糙度不同，型腔通过中心对称结构达到检测竹纺的功能。

本实用新型提供的一种纺锤型竹辊钻孔和检测工装的实施例中还包括：

上模顶板2，上模顶板2与上模3的顶部固定连接；

其中，上模顶板2采用机械行业广泛使用的40cr调质钢，尺寸为240*120*3mm。

其中，上模顶板2上安装两个气缸1，分列左右，两个气缸1为并联联接，每个气缸1由三个螺钉固定设置在上模3的顶部。

下模底板7，下模底板7与下模6的顶部固定连接。

其中，下模底板7采用40cr调质钢，尺寸为240*120*3mm。下模底板7并将下模6固定在工作台面上。在图1中，工作台为手动旋转滑台8。调整后，该实施例具有良好的综合力学性能。

上模3与下模6的两端都设置有硬管，硬管设有一定仰角，用于流通压缩空气，进行盲孔的竹屑清理。工件自动对中及盲孔自清理工序，从根本上避免螺孔偏心、开裂所引发的报废率，不合格率降为8％，有效降低生产成本。由于增加检测手段及通孔清理工序，从加工工装上降低因端面螺孔偏心、开裂所引发的报废率。

压缩空气气压保持在0.6mpa，两个气缸1在上模3和下模6间施加17280n的压力，可以确保在钻孔和安装螺套等过程中，竹辊不发生开裂损坏。为确保竹辊在上模3的作用下自动归位，选用表面粗糙度更好的pc材料(ra0.025-0.2μm)做下接触面，abs做上接触面。

除了共有气动定位手动旋转检测模具工装，本实用新型提供的一种纺锤型竹辊钻孔和检测工装的实施例还包括配对红外发射/接收装置的单片机控制计数器和气动木工专机。

其中，配对红外发射/接收装置的单片机控制计数器包括单片机联动红外发射和红外接收信号计数器。配对的成套发射管和接收管峰值光源波长完全对应：均为385nm，550nm，650nm，780nm，808nm，880nm，900nm，940nm。

根据普朗克的公式e＝hν，其中e是能量，ν是频率，h是普朗克常数。ν·λ＝c，所以e＝hc/λ。明显波长λ越小，e越大(穿透力越强)。在竹粉遍布的车间中，一方面需要光源有一定的穿透力，另一方面为确保安全又不能使能量过大。故选用波长为880nm的红外接发对管，兼顾实用效用及安全性。

使用简单的单片机，对竹辊进行红外控制计数。

竹辊放入下模6，气缸1下压，上模3压合，直径5mm硬管会在模具右侧向竹辊端面释放压缩空气。红外发射管传输一次信号给接收器，模具右侧木工气动专机，依次对竹辊端面进行钻孔、镶套、旋紧螺钉的工序作业。每一道工序完成后，硬管都会向竹辊端面释放压缩空气，以清理加工孔。

在依次完成三道工序作业后，气缸1抬起上模3，红外发射管传输一次信号给接收器。竹辊通过旋转滑台，使下模6换向，上模3第二次压合。

木工气动专机重复完成以上工序后，上模3抬起，取出竹辊。

其中，气动木工专机由木工气动卧钻机、气动镶套机和气动螺钉旋紧机组成。经过模具工装定位后，程序控制三台设备，依此对竹辊端面完成钻孔、镶套、旋紧螺钉的工序。

三种木工加工设备均采用压缩空气为机头旋转、进给及机构换向提供相应的动力。

其中，木工气动卧钻机使用木工自攻式螺套，内螺纹是m8*1.25，外螺纹是14*1.75。气动卧钻机使用直径10.6mm排屑麻花钻打深度为14.5mm底孔，转速为732-610rmp，切削速度20-23m/min,进给量为0.15-0.21mm/r。

其中，气动镶套机使用压缩空气气压应保持在0.6mpa，较小气压力和气量(5-8kg/cm2)，能够输出较大的扭距。能够控制钻速在520-400rmp，完成旋紧螺套的工装。选用木用自攻型螺套，避免二次机加工的导致的一系列的机械缺陷。通过计算，活塞空压机可以满足使用需求。

其中，气动螺钉旋紧机通过压缩空气传动，利用传动皮带、吸盘、卡爪及旋转机头，将经过筛选过的螺钉从备品盒中取出，定位后以320-400rmp低转速，准确旋入螺套中。

活塞空压机的选型如下，可满足气木工气动专机的使用要求：

产品电源：380v/50hz；

功率：7.5kw；

排气量：230-60l/min；

压力：0.5-2.8mpa；

出口管径：g1/2。

本实用新型提供的一种纺锤型竹辊钻孔和检测工装的实施方案如下：

取一根竹辊，放置于附图1的下模6上，调整位置使之与附图1中的pc涂层5相对贴合，驱动附图1中的气缸1，使附图1的上模3的上模内腔的abs涂层4与竹辊完整接触并压合在附图1的下模6上。

在竹辊固定后，依次经过气动木工专机的钻孔、镶套、旋紧螺钉等三道工序，完成对竹辊一侧端面的加工。驱动附图1的气缸1，使附图1的上模3脱离竹辊，并与附图1的下模6分离。转动附图1的手动旋转滑台8，使竹辊旋转180°，驱动附图1的气缸1，使附图1的上模3的上模内腔的abs涂层4与竹辊完整接触并再次压合在附图1的下模6上。

在竹辊重新固定后，依次经过气动木工专机的三道工序，完成对竹辊另一侧端面的加工。驱动附图1的气缸1，使附图1的上模3再次脱离竹辊，并与附图1的下模6分离。取出竹辊，放入下一根竹辊，开始加工。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。