专利名称：圆片落料生产设备及加工方法
技术领域：
本发明涉及一种圆片落料生产设备及加工方法，更具体的说，尤其涉及一种卷料到圆片生产连续完成的圆片落料生产设备及加工方法。
背景技术：
金属圆片落料工序是五金炊具、汽车零件、罐体封头、灯具、电机定转子等工件生产的最基本过程，需要耗费大量的人力物力进行生产，如何节约成本、提升效率和品质，都是厂家关注的问题。近年来国内生产厂家流行的生产方式，是先将卷料进行斜切下料，再人工将片材拿到冲床上进行圆片落料，工作效率和材料率都比较低；且由于是人工作业，在人员安全方面存在严重的隐患。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种卷料到圆片生产连续完成的圆片落料生产设备及加工方法。本发明的圆片落料生产设备，包括起固定和支撑作用的基础、对卷料支撑的开卷机、用于卷料展平的校平机、可沿基础宽度方向运动的Y轴摆动平台、驱使带料沿基础长度方向运动的X轴伺服送料机以及实现圆片加工的压力机，其特别之处在于所述Y轴摆动平台包括摆动框架、支撑滚轮以及驱使带料沿基础宽度方向摆动的伺服驱动装置，摆动框架转动地设置在基础上；开卷机、校平机和X轴伺服送料机均固定于摆动框架上，伺服送料机位于摆动框架上靠近压力机的一端，开卷机和校平机固定于摆动框架的另一端。基础实现整个送料系统的固定和支撑，开卷机、校平机实现卷料的开卷和校平；压力机通过模具实现相应圆片落料的生产。摆动框架转动地设置在基础上，支撑滚轮实现对摆动框架的支撑，保证摆动框架在水平面内运行；￥轴的伺服驱动装置对摆动框架的运动进行精准定位控制。伺服送料机实现带料沿基础长度方向(X轴)的运动；开卷机、校平机和伺服送料机均设置在摆动平台上，有利于保证送料进给的精度和平稳性。通过X-Y两轴伺服驱动装置的共同驱动作用，实现了带料在所处平面内的运动及准确定位，再通过压力机模具冲压，可有效进行圆片落料生产。本发明的圆片落料生产设备，所述基础上设置有轴承支座，摆动框架上设置有与轴承支座相配合的回转轴承，开卷机和校平机位于轴承支座的上方；所述伺服驱动装置通过链轮链条牵引装置驱使摆动框架转动；支撑滚轮位于摆动框架的下方，用于保证摆动框架始终处于水平状态。通过支撑滚轮与回转轴承的配合，实现了摆动框架在水平内平稳的转动。开卷机和校平机位于回转轴承的上方，可降低转动惯量，提高摆动的响应，实现Y轴的高速送料。本发明的圆片落料生产设备，靠近开卷机处的基础上还设置有上料装置，该上料装置包括卷料托架、移动车体、实现卷料水平运动的上料导轨以及实现卷料上下运动的托举装置和驱动电机。通过上料装置，可有效、快速地将卷料装载到开卷机上。
本发明的圆片落料生产设备，在伺服送料机与压力机之间还设置有托料装置；该托料装置包括两转动连接的支座和托架，所述托架与支座通过液压缸相连接；托架的末端转动设置有与带料相配合的托料盘，该托料盘还通过气缸与托架相连接。在圆片落料生产的过程中，伺服送料机和伺服驱动装置驱动带料运动的过程中，位于压力机工作台上的带料极易被划伤，通过气缸驱使托料盘上移，避免了带料与工作台面的接触。在换模具的过程中，通过液压缸的驱动，驱使托架转动可将带料大幅度的抬起，形成了较大的模具更换空间。本发明的圆片落料生产设备，还包括对圆片落料自动收集的码垛系统、对余料进行切断的废料处理系统以及实现压力机快速更换模具的换模系统。码垛系统用于将码垛冲压好的圆片便于搬运，废料处理系统将冲压完的废料带切断并进行处理。本发明的S型圆片加工方法，设伺服送料机驱使带料沿基础长度方向的进退运动为X轴方向运动，摆动平台驱使带料进行的沿基础宽度方向的摆动为Y轴方向运动；并设圆片落料的半径为r，其特别之处在于，所述加工方法包括以下步骤a.第一行首个圆片落料加工，通过伺服送料机和摆动平台驱使带料运行至压力机模具的下方，以靠近带料一侧(设为A侧)边缘的形式加工出第一个圆片落料，并设该圆片落料的坐标为(0，0);b.第一行圆片落料加工，保持带料X轴的坐标不变，Y坐标每增加>
2Sr距离时进行一次落料生产，直至切割到带料另一侧(设为B侧)的边缘，完成第一行圆
片落料加工；c.第二行首个圆片落料加工，利用伺服送料机驱使带料在X轴上前进Sr，利
用摆动平台驱使带料在Y轴上递减的距离，进行第二行首个圆片落料的加工；d.第
二行圆片落料加工，保持带料X轴的坐标不变，Y坐标每递减> 2,/5r距离时进行一次落料生产，直至切割到带料A侧的边缘，完成第二行圆片落料加工；e.重复步骤a、b、c和d，直至圆片落料加工完毕。 本发明的M型圆片加工方法，设伺服送料机驱使带料沿基础长度方向的进退运动为X轴方向运动，摆动平台驱使带料进行的沿基础宽度方向的摆动为Y轴方向运动；并设圆片落料的半径为r，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤a.第一圆片落料加工，通过伺服送料机和摆动平台驱使带料运行至压力机模具的下方，以靠近带料一侧(设为A侧)边缘的形式加工出第一个圆片落料，并设该圆片落料的坐标为(0，0);b.后侧圆片落料加工，X 轴坐标相对于前一圆片落料的X轴坐标增加Δζ ,Ax^t ；Υ轴坐标相对于前一圆片落料的
Y轴坐标增加Ay ,Ly,利用压力机进行圆片落料加工；c.前侧圆片落料加工,X轴坐
标相对于前一圆片落料的X轴坐标减小Δζ，Y轴坐标相对于前一圆片落料的Y轴坐标增加 % ,利用压力机进行圆片落料加工；d.重复步骤b和c，直至加工至带料另一侧(设为B侦D 的边缘；e.重复步骤b和c，直至圆片落料加工完毕。在上述的S型或M型圆片加工方法中，当移动距离取最小值时，相邻两圆片落料恰好相切，为了保证生产出来的工件具有合格的尺寸，移动距离应大些；使相邻圆片之间余料的最窄处为I 3mm,最佳值可选为2_。所述的坐标为圆片落料的中心坐标。本发明的有益效果是本发明的圆片落料生产设备，通过设置驱使带料沿基础长度方向运动的伺服送料机，以及驱使带料在基础宽度方向摆动的摆动平台，实现了带料在ニ维平面内的运动，实现了有效、快速地圆片落料的加工；本发明的S型或M型圆片加工方法，通过在带料上合理布局圆片位置以及合理编排圆片落料的加工顺序，既充分利用了原材料，也有效地提高了工作效率。可通过排样控制程序进行自动优化排样，使用卷料进行金属圆片冲压生产，代替了卷材先切片再拿持片料进行冲孔生产的エ艺，減少了生产エ序，降低了劳动强度和安全隐患，也不会产生单片生产时的材料损耗，可提高5-7%以上的材料利用率；专门制造的压カ机使金属圆片生产速度达到每分钟40片以上；同时采用快速换模系统，产品规格转换迅速，非常适合中、小批量生产。
图I为本发明的生产设备的主视结构示意图2为本发明的生产设备的俯视结构示意图3为本发明的生产设备中基础与摆动平台相配合的主视结构示意图4为本发明的生产设备中基础与摆动平台相配合的俯视结构示意图5为本发明的生产设备中托料装置的结构示意图6为本发明中S型圆片加工方法的原理示意图7为本发明中M型圆片加工方法的原理示意图8为S型圆片加工方法下沿带料的宽度方向加工3个圆片落料的布局结构示意图； 图9 图12为加エ图8所不的圆片落料布局时的原通图。图中I上料装置，2开卷机，3校平机，4伺服送料机，5摆动平台，6托料装置，7压力机，8换模系统，9码垛系统，10废料处理系统，11基础，12上料导轨，13驱动电机，14轴承支座，15回转轴承，16支撑滚轮，17伺服驱动装置，18链轮链条牵引装置，19支座，20液压缸，21气缸，22托料盘，23托架，24冲料模具，25托举装置，26摆动框架，27带料支架。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进ー步说明。如图I和图2所示，给出了本实用新型的圆片落料生产设备的结构示意图，其包括上料装置I、开卷机2、校平机3、伺服送料机4、摆动平台5、托料装置6、压カ机7、换模系统 8、码垛系统9、废料处理系统10、基础11。所示的基础起固定和支撑作用，摆动平台5转动地设置在基础11上，实现带料沿基础宽度方向的摆动。开卷机2用于卷料的支撑，校平机 3实现对展开后带料的展平，带料通过校平エ艺步骤后输送到伺服送料机4。伺服送料机4 实现带料沿基础长度方向的运动，压カ机7实现圆片落料的加工；托料装置6位于压カ机7 与伺服送料机4之间，在生产的过程中实现托料作用。换模系统8、码垛系统9和废料处理系统10均与压カ机7相配合，分别实现快速更换模具、对圆片落料自动码垛运输以及对加 エ剩余的带料及时的进行处理。如图3和图4所示，给出了摆动平台5与基础11配合的结构示意图，摆动平台5 包括摆动框架26、轴承支座14、回转轴承15、支撑滚轮16、伺服驱动装置17、链轮链条牵引装置18 ;轴承支座14设置在基础上，摆动框架26的右端通过回转轴承15与轴承支座14相配合，有效地将摆动框架26固定在基础11上。支撑滚轮16设置在摆动框架26左侧的下方，在摆动平台运动的过程中，保证摆动框架26始終处于水平状态。伺服驱动装置17设置在摆动框架26的左端，通过链轮链条牵引装置18来实现对摆动框架26的有效驱动。开卷机2和校平机3均设置在回转轴承15上方的摆动框架26上，以便保证对开卷机2和校平机3的稳固支撑并降低转动惯量。伺服送料机4固定设置在摆动框架26的左端；在摆动框架26转动的过程中，开卷机2、校平机3和伺服送料机4均跟随着一起运动，有效地实现了待加工的带料在ニ维平面内的移动。所示的上料装置I设置在靠近开卷机2处的基础上，其包括移动车体、托举装置 25、驱动电机13以及上料导轨12。上料导轨12固定在基础11上，帮助实现移动车体在水平方向的运动；托举装置25实现卷料托架在竖直方向内的运动。驱动电机13实现车体移动。如图5所示，给出了托料装置6的结构示意图，其包括支座19、液压缸20、气缸21、 托料盘22以及托架23 ;所示的支座19与托架23转动连接，且托架23和支座19的运动通过液压缸20进行驱动。托料盘22转动地设置在托架23的顶部，托料盘22的运动通过气缸21进行驱动。在圆片落料生产时，带料极易被压カ机7的工作台面划伤；移动带料时，通过气缸21驱使托料盘22将带料托起后在进行移动，可有效避免带料的划伤。在压カ机7 更换模具吋，需要较大的空间，通过液压缸20对托架23的驱动，可将带料大幅度的顶起，便于模具的快速更换。其中，开卷机2为双侧支撑方式，用以接收卷钢，并支撑整个作业过程。校平机3 包括材料送机装置、夹紧カ调整装置、校平辊、间隙调整装置以及驱动装置；可有效对板材进行校平。伺服送料机4包括材料送进装置、夹紧カ调整装置、驱动装置等，实现X轴的定尺送料。摆动平台5沿回转轴承15的中心进行转动，可以将其定义为Y轴方向运动，使摆动平5台在伺服驱动系统驱动下绕一原点横向摆动。摆动平台5可由PLC及伺服控制系统控制，经过适当编程后，决定其位置坐标，与伺服送料机4配合工作，实现以电机冲片中心连线夹角60度的优化排样，达到较高的材料利用率。在电气控制系统控制下，伺服驱动系统驱动链轮链条牵引装置往复运动，带动摆动框架以回转轴承为中心进行摆动定位，配合平台上的伺服送料机工作，实现圆形料的优化排样落料。压カ机7可由2个或3个模块化的単元构成并通过拉紧螺栓将各部分连接起来。 滑块采用重型导轨导向。封闭高度调节采用电机减速机驱动，以飞轮带动强カ型齿轮驱动冲压，以气动摩擦式离合器配合送料机送来的信号指令实现自动冲压落料。专用压力机7 也可采用液压缸驱动滑块，实现冲压功能。换模系统8可以采用移位小车、液压升降轨道及模具支架，可方便地将模具移入移出压カ机模区；采用快速夹紧装置可以快速将模具夹紧， 实现快速换模。码垛系统9用于码垛冲压好的圆片便于搬运，从压カ机的输送带运出来的圆片由ー组水平链运送，进入链条输送装置，它控制着圆片的边缘，将其送到圆片堆垛的中心位置，链条通过气动装置伸展开，圆片垂直落到圆片垛位上，避免和前一块圆片擦伤。当圆片码到设定的码垛片数吋，双垛位旋转装置将码料托盘自动移出垛位，方便吊运。同时另ー个码料托盘旋转到垛位上继续进行码垛，设备还设有临时码垛装置，当料垛换位时进行临时码垛，确保生产线不停机，保持正常冲压。废料处理系统9可以采用闸式剪板机，背负在压力机上与压カ机合为一体，由上往下剪切裁剪，将冲压完的废料带切断；该设备由PLC进行协调，控制剪切频率。
大家都知道，圆和圆互相切，带料的利用率才会比较高；为实现高效的落料冲压， 极坐标方式的送料方向必须转换为X-Y垂直轴坐标，才能实现多个圆圆圆相切，我们通过建立数学模型和公式，经过排样运算实现了这种转换，达到了优化排样的效果。如图6所示，给出了本发明中S型圆片加工方法的原理示意图，设伺服送料机驱使带料沿基础长度方向的进退运动为X轴方向运动，摆动平台驱使带料进行的沿基础宽度方向的摆动为Y轴方向运动；并设圆片落料的半径为r，其特别之处在于，所述加工方法包括以下步骤a.第一行首个圆片落料加工，通过伺服送料机和摆动平台驱使带料运行至压力机模具的下方，以靠近带料ー侧(设为A侧)边缘的形式加工出第一个圆片落料，并设该圆片落料的坐标为(0，0);b.第一行圆片落料加工，保持带料X轴的坐标不变，Y坐标每增
加>2、&距离时进行一次落料生产，直至切割到带料另ー侧(设为B侧)的边缘，完成第
一行圆片落料加工；c.第二行首个圆片落料加工，利用伺服送料机驱使带料在X轴上前迸
Sr，利用摆动平台驱使带料在Y轴上递减的距离，进行第二行首个圆片落料的加
工；d.第二行圆片落料加工，保持带料X轴的坐标不变，Y坐标每递减>2、后r距离时进行
一次落料生产，直至切割到带料A侧的边缘，完成第二行圆片落料加工；e.重复步骤a、b、c 和山直至圆片落料加工完毕。如图7所示，给出了本发明中M型圆片加工方法的原理示意图，设伺服送料机驱使带料沿基础长度方向的进退运动为X轴方向运动，摆动平台驱使带料进行的沿基础宽度方向的摆动为Y轴方向运动；并设圆片落料的半径为r，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤a.第一圆片落料加工，通过伺服送料机和摆动平台驱使带料运行至压カ机模具的下方，以靠近带料ー侧(设为A侧)边缘的形式加工出第一个圆片落料，并设该圆片落料的坐标为(0，0) ；b.后侧圆片落料加工，X轴坐标相对于前一圆片落料的X轴坐标増加Az
Sr ;Y轴坐标相对于前一圆片落料的Y轴坐标増加Af ,Af >七r，利用压カ机进行圆片落料加工；c.前侧圆片落料加工，X轴坐标相对于前一圆片落料的X轴坐标减小んT，Y轴坐标相对于前一圆片落料的Y轴坐标増加Ay ,利用压カ机进行圆片落料加工；d.重复步骤b和 c，直至加工至带料另ー侧(设为B侧)的边缘；e.重复步骤b和C，直至圆片落料加工完毕。在上述的S型或M型圆片加工方法中，当移动距离取最小值时，相邻两圆片落料恰好相切，为了保证生产出来的エ件具有合格的尺寸，移动距离应大些；使相邻圆片之间余料的最窄处为2_是ー种较佳的选择。如图8所示，给出了 S型圆片加工方法下沿带料的宽度方向加工3个圆片落料的布局结构示意图；可见其先对带料的两侧进行圆片落料加工，再加工中间部位的圆片落料。 如图9至图12所示，给出了加工过称的示意图。图9中，冲料模具24的中心与回转轴承15的中心之间的距离为し要想将图中标号为I的圆片落料区域移动到模具下，带料在X轴和Y轴方向上均应进行移动。如图10所示，可先通过转动摆动平台5对带料进行移动，使标号为I的圆片落料的中心与模具中心的连线与带料的长度方向平行。然后，如图11所示，再通过伺服送料机4将标号为I的圆片落料移动到模具的正下方，启动压力机7，即可完成标号为I的圆片落料的加工。如图12所示，通过转动一定的角度，即可将标号为2的圆片落料移动到模具的正下方，启动压力机7，即可完成标号为2的圆片落料的加工。在通过伺服送料机4和摆动平台5的配合运动，即可对标号为3的圆片落料的加工。本实用新型与现有的生产方式相比较，可提高生产エ效，減少人工成本，同时可以提高7%以上的材料利用率，能够带来巨大的经济效益。本实用新型在工作过程中，根据控制系统进行X-Y轴双向送料，保证送入压カ机的带料能够进行优化排样冲压，提高了材料利用率和工作效率。
权利要求
1.一种圆片落料生产设备，包括起固定和支撑作用的基础(11)、对卷料支撑的开卷机(2)、用于卷料展平的校平机(3)、可沿基础宽度方向运动的Y轴摆动平台(5)、驱使带料沿基础长度方向运动的X轴伺服送料机(4)以及实现圆片加工的压力机(7)，其特征在于所述Y轴摆动平台包括摆动框架(26)、支撑滚轮(16)以及驱使带料沿基础宽度方向摆动的伺服驱动装置(17)，摆动框架转动地设置在基础上；开卷机、校平机和X轴伺服送料机均固定于摆动框架上，伺服送料机位于摆动框架上靠近压力机的一端，开卷机和校平机固定于摆动框架的另一端。
2.根据权利要求I所述的圆片落料生产设备，其特征在于所述基础(11)上设置有轴承支座(14)，摆动框架(26)上设置有与轴承支座相配合的回转轴承(15)，开卷机(2)和校平机(3)位于轴承支座的上方；所述伺服驱动装置(17)通过链轮链条牵引装置(18)驱使摆动框架转动；支撑滚轮(16)位于摆动框架(26)的下方，用于保证摆动框架始终处于水平状态。
3.根据权利要求I或2所述的圆片落料生产设备，其特征在于靠近开卷机(2)处的基础(11)上还设置有上料装置(I )，该上料装置包括卷料托架、移动车体、实现卷料水平运动的上料导轨(12)以及实现卷料上下运动的托举装置(25)和驱动电机(13)。
4.根据权利要求I或2所述的圆片落料生产设备，其特征在于在伺服送料机(4)与压力机(7)之间还设置有托料装置(6);该托料装置包括两转动连接的支座(19)和托架(23)， 所述托架与支座通过液压缸相连接；托架的末端转动设置有与带料相配合的托料盘(22)， 该托料盘还通过气缸(21)与托架相连接。
5.根据权利要求I或2所述的圆片落料生产设备，其特征在于还包括对圆片落料自动收集的码垛系统(9)、对余料进行切断的废料处理系统(10)以及实现压力机(7)快速更换模具的换模系统(8)。
6.一种基于权利要求I所述的圆片落料生产设备的S型圆片加工方法，设伺服送料机 (4)驱使带料沿基础(11)长度方向的进退运动为X轴方向运动，摆动平台(5)驱使带料进行的沿基础宽度方向的摆动为Y轴方向运动；并设圆片落料的半径为r，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤a.第一行首个圆片落料加工，通过伺服送料机和摆动平台驱使带料运行至压力机(7) 模具的下方，以靠近带料一侧(设为A侧)边缘的形式加工出第一个圆片落料，并设该圆片落料的坐标为(0，O)；b.第一行圆片落料加工，保持带料X轴的坐标不变，Y坐标每增加>2,j3r距离时进行一次落料生产，直至切割到带料另一侧(设为B侧)的边缘，完成第一行圆片落料加工；c.第二行首个圆片落料加工，利用伺服送料机驱使带料在X轴上前进Sr，利用摆动平台驱使带料在Y轴上递减的距离，进行第二行首个圆片落料的加工；d.第二行圆片落料加工，保持带料X轴的坐标不变，Y坐标每递减■距离时进行一次落料生产，直至切割到带料A侧的边缘，完成第二行圆片落料加工；e.重复步骤a、b、c和d，直至圆片落料加工完毕。
7.根据权利要求6所述的S型圆片加工方法，其特征在于所述相邻两圆片落料之间余料的最窄处为I 3mm。
8.一种基于权利要求I所述的圆片落料生产设备的M型圆片加工方法，设伺服送料机(4)驱使带料沿基础(11)长度方向的进退运动为X轴方向运动，摆动平台(5)驱使带料进行的沿基础宽度方向的摆动为Y轴方向运动；并设圆片落料的半径为r，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤a.第一圆片落料加工，通过伺服送料机和摆动平台驱使带料运行至压力机(7)模具的下方，以靠近带料一侧(设为A侧)边缘的形式加工出第一个圆片落料，并设该圆片落料的坐标为(0，O)；b.后侧圆片落料加工，X轴坐标相对于前一圆片落料的X轴坐标增加Δχ,Δχ彡r ;Y轴坐标相对于前一圆片落料的Y轴坐标增加Ay , Ay ^ ·λ/3γ ,利用压力机进行圆片落料加工；c.前侧圆片落料加工，X轴坐标相对于前一圆片落料的X轴坐标减小Δζ，Y轴坐标相对于前一圆片落料的Y轴坐标增加# ,利用压力机进行圆片落料加工；d.重复步骤b和C，直至加工至带料另一侧(设为B侧)的边缘；e.重复步骤b和C，直至圆片落料加工完毕。
9.根据权利要求8所述的M型圆片加工方法，其特征在于所述相邻两圆片落料之间余料的最窄处为I 3mm。
全文摘要
本发明生产设备，包基础、开卷机、校平机、Y轴摆动平台、X轴伺服送料机和压力机，特征在于开卷机、校平机和X轴伺服送料机均固定于摆动框架上，伺服送料机位于摆动框架上靠近压力机的一端，开卷机和校平机固定于摆动框架的另一端。S型加工方法包括a.首个圆片加工；b.保持带料X坐标不便，Y坐标每增加≥进行一次圆片生产；d.Y坐标每递减≥进行一次圆片生产。M型加工方法包括b.后侧圆片加工，X坐标相对前一圆片增加，≥r；Y轴坐标增加，≥；c.前侧圆片加工，X轴坐标减小，Y轴坐标增加。本发明设备和方法实现了有效、快速地圆片落料的加工，既充分利用了原料，也提高了工作效率。可提高5-7%以上的材料利用率；非常适合中、小批量生产。
文档编号B21D43/20GK102581114SQ201210075650
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者吴振泉 申请人:济南松盛机械有限公司