设有三锻压位的锻压设备及三次锻压成型产品的锻压方法与流程

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种设有三锻压位的锻压设备及三次锻压成型产品的锻压方法。

背景技术：

在机械零部件（如汽车前桥）的生产过程，常常会采用锻压的方法进行制作。用大型冲床进行锻压时采用一付模具即可，但对有些部件（指出你们用来加工的产品的名称）此时模具的造型复杂，导致模具制作麻烦且模具成本高，另外对于小厂家来说，无力购买大型冲床。为了降低模具制作成本和实现在小型冲床上完成锻压，现有的方法为制作三付模具（三付模具分别为第一工位模具、第二工位模具和第三工位模具），将三付模具分别安装在三台小型冲床上，冲床的基本结构包括机架、下模座、上模座和驱动上模座相对于下模座开合的冲压机构。模具的上下模分别安装在上模座和下模座上。为了降低受力不均对冲床产生破坏，模具位于上模座的中心线上。使用时使原料依次被三付模具进行锻压，从而形成半成品。现有的三次锻压成型产品的锻压方法存在以下不足：如果一台冲床每小时如果可以冲压3000尺，则三台冲床一小时只能够产出3000个半成品，折合为单台冲为1000只每台每小时，也即冲床的产出率只有冲床的冲压频率的三分之一，因此产出率低。

技术实现要素：

本发明提供了一种既能够保证冲床受力均匀且产出率高的设有三锻压位的锻压设备及三次锻压成型产品的锻压方，以解决现有的三次锻压成型产品时产出率低的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种设有三锻压位的锻压设备，包括设有冲床的机架，所述冲床设有下模座、上模座和驱动上模座相对于下模座开合的冲压机构，其特征在于，所述下模座和下模座之间设有第一工位锻压模、第二工位锻压模和第三工位锻压模，所述第一工位锻压模和第二工位锻压模对称分布在所述第三工位锻压模两侧，所述第三工位锻压模位于上模座的中心线上，所述第一工位锻压模和第二工位锻压模同步冲压，所述第一工位锻压模和第三工位锻压模异步冲压。本发明每冲压两下既能够产出一个半成品，因此产出率为冲床的冲压频率的二分之一，较之现有的三分之一有大幅度的上升。由于一次冲压过程中至多只有两个模具产出冲压作业，对冲床的吨位较之现有的大型冲床而言降低了很多，能够适用于现有的安装一个模具的冲床（现有的安装一个模具的冲床的吨位富余量能够使得增加一个模具进行冲压时也能够正常工作）。三付模具的该布局及冲压关系，使得每次冲压时，上模座的受力都是均匀的。

本发明还包括两只机械手，所述机械手包括手臂部底座、手臂、手臂伸缩机构、驱动手臂升降的手臂升降机构、底座平移机构和通过夹指气缸连接在所述手臂上的夹指，所述手臂伸缩机构驱动手臂朝向所述冲床伸缩，所述手臂部底座沿第一工位锻压模和第二工位锻压模分布方向可移动地连接在所述机架上，所述手臂部底座平移机构驱动底座沿第一工位锻压模和第二工位锻压模方便方向移动。便于实现高效快速的地取放物料到模具内。

作为优选，所述机械手还包括驱动夹指气缸旋转的夹指转向气缸。便于实现通过自动化生产时的效率的提高。

本发明还包括下料机构，所述下料机构包括同所述机架连接在一起的下料部底座、可平移地连接在下料部底座上的下料部连接座、驱动下料部底座朝向所述冲床平移的下料部平移机构和连接在下料部连接座上的接料环，所述接料环同第三工位锻压模对齐，所述接料环铰链有跷跷杆和止开板，所述跷跷杆的一端设有托料板、另一端设有驱动托料板向上转动而封堵在所述接料环下端的配重块，所述止开板位于所述配重块的上方，所述止开板设有驱动止开板移离配重块上方的止开板驱动机构。提供了一种具体的下料机构的结构。

作为优选，所述下料机构设有位于所述下料环下方的同机架连接在一起的下料槽。

本发明还包括上料机构，所述上料机构包括推料机构、设有原料出料口的振动盘和位于原料出料口下方的上料槽，所述上料槽和原料出料口之间通过倾斜设置的堆料槽连接在一起，所述推料机构包括仅同位于上料槽内的最下方的一个原料对齐的推料杆和驱动推料杆伸缩的推料杆驱动机构。堆料槽的设计，能够有效避免振动盘出料间断（由于取走不良品等原因会导致的间断）时导致后续锻压间断。

本发明还包括检测柱形原料长度是否短于要求的料长检测机构。

作为优选，所述料长检测机构包括废料移除轮和上料气缸，所述原料出料口朝向堆料槽的一侧侧壁的下端设有限位缺口，所述废料移除轮包括轮轴、驱动轮轴转动的轮轴驱动电机和若干沿轮轴周向均匀分布在轮轴上的可同所述原料出料口的底壁对接在一起的托料板；所述托料板同原料出料口的底壁对接在一起时，所述限位缺口远离轮轴的一端的壁和同原料出料口的底壁对接在一起的托料板与轮轴的连接线之间的距离等于良品原料的长度；所述上料气缸的活塞杆上设有将位于原料出料口内的最前端的一根原料推到所述堆料槽内的推料块，推料块远离轮轴一侧的侧面和所述限位缺口远离轮轴的一端的壁位于同一同上料气缸活塞杆平行的平面上，所述推料块上还设有检测推料板对原料产生的推力的力传感器，当所述力传感器检测到力大于设定值时所述上料气缸收缩且所述轮轴驱动电机驱动轮轴转动到下一块N°，N=360/X，X为托料板的数量。能够实现将良品与不良品分开。

一种三次锻压成型产品的锻压方法，其特征在于，

第一步：在第一工位锻压模内放入原料、在第二工位锻压模内放入一次成型料和使第三工位锻压模处于空置状态，然后冲床的上模板相对于下模板合拢后分开完成一次锻压动作、从而使得第一工位锻压模将原料锻压为一次成型料和第二工位锻压模将一次成型料锻压为二次成型料；

第二步：在第三工位锻压模内放入二次成型料、使第一工位锻压模和第二工位锻压模都处于空置状态，然后冲床的上模板相对于下模板合拢后分开完成一次锻压动作、使得第三工位锻压模将二次成型料锻压为半成品。

作为优选，第一步中当冲床的上模板相对于下模板分开后至第二步中上模板相对于下模板准备合拢前期间，第二机械手将第二工位锻压模内的二次成型料转移到第三工位锻压模内、第一机械手将第一工位锻压模内的一次成型料取出；第二步冲床的上模板相对于下模板合拢后分开期间，第一机械手将一次成型料转移给第二机械手、然后第二机手移动到一次成型料同第二工位锻压模对齐、第一机械手抓取原料并移动到同第一工位锻压模对齐；第二步中当冲床的上模板相对于下模板分开后至第一步中上模板相对于下模板准备合拢前期间，第一机械手将原料放入第一工位锻压模内，第二机械手将一次成型料放到第二工位锻压模内后将第三工位锻压模内的半成品取出；第一步中上模板相对于下模板合拢后到分开期间，第一机械手移动到同第一工位锻压模对齐，第二机械手移动到第二工位锻压模对齐。能够使得冲床冲压和机械手工作时的并行时间较长，从而起到通过生产效率的作用。

本发明具有下述优点：产出率高；冲床受力均匀、不容易损坏；较之大型冲床，本发明要求的冲床的吨位低。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2本机械手的结构示意图。

图3为上料机构的结构示意图。

图4为下料结构的示意图。

图5为实施例二中的上料机构的示意图。

图6为实施例三中的上料机构按照图5的A向进行投影的局部示意图。

图中：机架1、横向滑轨11、上料机构2、振动盘21、原料出料口211、原料出料口朝向堆料槽的一侧侧壁2111、限位缺口2112、限位缺口远离轮轴的一端的壁21121、原料出料口的底壁2113、上料槽22、推料机构23、推料杆231、推料杆驱动机构232、加热管24、滑板241、原料支撑位242、堆料槽25、冲床3、下模座31、上模座32、机械手4、手臂部底座41、竖滑轨411、手臂安装座412、纵向滑槽413、横向滑槽414、手臂42、纵向滑轨421、手臂伸缩机构43、手臂伸缩电机431、纵向齿条432、手臂伸缩机构部齿轮433、手臂升降机构44、手臂升降电机441、竖向丝杆442、竖向螺纹套443、底座平移机构45、底座平移电机451、横向齿条452、夹指转向气缸46、夹指气缸47、夹指48、第一机械手4-1、第二机械手4-2、下料结构5、下料槽51、下料部底座52、下料部连接座53、下料部平移机构54、接料环55、连接柄511、销轴512、跷跷杆56、托料板561、配重块562、止开板57、止开板驱动机构58、第一工位锻压模71、第二工位锻压模72、第三工位锻压模73、原料8、料长检测机构9、上料气缸91、上料气缸缸体911、上料气缸活塞杆912、推料块913、推料块远离轮轴一侧的侧面9131、倒角9132、废料移除轮92、轮轴921、托料板923、原料支撑平面924、废料收集斗93、原料检测开关94、力传感器95、出料控制装置96、限位缺口远离轮轴的一端的壁和同原料出料口的底壁对接在一起的托料板与轮轴的连接线之间的距离L1、倒角沿上料气缸伸缩方向的投影长度L2。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一，参见图1，一种设有三锻压位的锻压设备，包括机架1。机架1上设有上料机构2、冲床3、机械手4和下料结构5。

上料机构2包括振动盘21、上料槽22、推料机构23和加热管24。振动盘21设有原料出料口211。上料槽22位于原料出料口211的下方。推料机构23位于上料槽22的一端。上料槽22的另一端同加热管24的一端对齐。加热管24的另一端设有滑板241。滑板241的下端设有原料支撑位242。

冲床3设有下模座31、上模座32和驱动上模座相对于下模座开合的冲压机构。下模座31和上模座32之间设有第一工位锻压模71、第二工位锻压模72和第三工位锻压模73。第一工位锻压模71和第二工位锻压模72对称分布在第三工位锻压模73两侧。第三工位锻压模73位于上模座的中心线上。第一工位锻压模71、第二工位锻压模72和第三工位锻压模73三者的上模都固定在上模座上、三者的下模都固定在下模座上。第一工位锻压模71位于冲床3靠近原料支撑位、的一侧。第三工位锻压模73位于冲床3远离原料支撑位的一侧。

机械手4和原料支撑位242位于冲床3的同一侧。机械手4有两只。两只机械手沿横向分布也即第一工位模具和第二工位模具的分布方向分布。两只机械手4分别为第一机械手4-1和第二机械手4-2。机械手4包括手臂部底座41、手臂42、手臂伸缩机构43、手臂升降机构44、底座平移机构45、夹指转向气缸46、夹指气缸47和夹指48。手臂部底座41沿第一工位锻压模和第二工位锻压模分布方向可移动地连接在机架1上。手臂42沿垂直于手臂部底座41移动方向可移动地连接在手臂部底座41上。手臂伸缩机构43包括手臂伸缩电机431。手臂升降机构44包括手臂升降电机441。手臂升降电机441固定在手臂部底座41上。底座平移机构45包括底座平移电机451。底座平移电机451固定在手臂部底座41上。夹指转向气缸46将夹指气缸47连接在手臂42上。夹指转向气缸46的转动轴线同手臂42的延伸方向相同。夹指48同夹指气缸47连接在一起。夹指气缸47驱动夹指48中的两根夹指开合。

下料结构5和机械手4分布在冲床3的纵向两侧。下料结构5包括下料槽51、下料部底座52、下料部连接座53、下料部平移机构54和接料环55。下料槽51同机架1连接在一起。下料部底座52也同机架1连接在一起。下料部连接座53可纵向平移地连接在下料部底座52上。接料环55连接在下料部连接座53上。接料环55同第三工位锻压模73纵向对齐。

参见图2，手臂部底座41设有竖滑轨411和滑动连接在竖滑轨上的手臂安装座412。手臂安装座412上设有纵向滑槽413。手臂升降机构44还包括竖向丝杆442和竖向螺纹套443。手臂升降电机441的动力输出轴同竖向丝杆442的上端同轴连接在一起。竖向螺纹套433的螺纹连接在竖向丝杆442的下端。竖向螺纹套433同手臂安装座412固接在一起。使用时通过手臂升降电机441驱动竖向丝杆442转动，竖向丝杆442驱动竖向螺纹套443升降，竖向螺纹套443驱动手臂安装座412升降从而实现手臂42的升降。手臂42设有纵向滑轨421。手臂42通过纵向滑轨421滑动连接在纵向滑槽413内同手臂安装座412滑动连接在一起。

手臂伸缩机构43还包括纵向齿条432和手臂伸缩机构部齿轮433。纵向齿条432同手臂42固定在一起。手臂伸缩机构部齿轮433连接在手臂伸缩电机431的动力输出轴上且同纵向齿条432啮合在一起。手臂伸缩电机431同手臂安装座412固定在一起。使用时，手臂伸缩电机驱动手臂伸缩机构部齿轮433旋转，手臂伸缩机构部齿轮433驱动纵向齿条432沿纵向平移，纵向齿条432驱动手臂42箱对应于手臂连接座进行纵向伸缩。

手臂部底座41设有横向滑槽414。机架1设有横向滑轨11。手臂部底座41通过横向滑槽414滑动连接在横向滑轨11上实现同机架1的可移动连接。底座平移机构45还包括横向齿条452和底座平移机构部齿轮（图中被挡住看不见）。横向齿条452固定在机架1上。底座平移机构部齿轮连接在底座平移电机451的动力输出轴上且同横向齿条452啮合在一起。底座平移电机451固定在手臂部底座41上。

使用时，底座平移电机451驱动底座平移机构部齿轮旋转，由于机架1不能够移动使得纵向齿条432不能够平移，所以作用的结构为使得底座平移电机451沿横向平移而实现手臂部底座41的平移。

参见图3，还包括检测柱形原料长度是否短于要求的料长检测机构，本实施例中的料长检测机构包括设置在原料出料口211的挡板、测距仪和上料气缸91。原料出料口211上料槽22和原料出料口211之间通过倾斜设置的堆料槽25连接在一起。推料机构23包括推料杆231和驱动推料杆伸缩的推料杆驱动机构232，推料杆驱动机构23为气缸。使用时，将柱形原料倒到振动盘21内。在振动盘及原料出料口的作用下原料以轴向同原料出料口的延伸方向平行的方式排队从原料出料口流出直到挡在挡板上不能够继续前行时则停止出料，测距仪检测同挡板抵接在一起的原料的长度（也即排队在原料出料口211中的最前面一根原料的长度），如果长度不小于设定长度则上料气缸91将该段原料推到堆料槽25内而滑轮或滚轮到上料槽22内且在堆料槽中产生堆码、如果长度小于要求则人工取出。当堆码满堆料槽时则振动盘停止工作，振动盘出料的速度大于冲床的锻压速度。推料杆231仅同位于上料槽22的最底端的一根原料对齐、推料杆驱动机构23驱动推拉杆将上料槽22最低端的原料推到加热管24中进行加热以降低后续的锻压时所需要的力。推料杆驱动机构23的推料速度同冲床的锻压速度相同、也即冲床锻压好一个半成品时推料机构23从上料槽中推走一个原料。原料8进加热管24加热后从后续原料的挤压作用下沿滑板241滑落到搁置在原料支撑位242上。

参见图4，接料环55为上下端连通的环也即为平置状态。接料环55设有连接柄511。连接柄511通过销轴512铰接有所述接料环铰链有跷跷杆56。跷跷杆56的一端设有托料板561、另一端设有配重块562。配重块562产生的力矩大于托料板561产生的力矩使得托料板561封堵在接料环55的下端。下料部连接座53上同竖向铰轴铰接有止开板57。止开板57位于配重块562的上方。止开板57设有驱动止开板以其铰轴为轴转动而移离配重块上方的止开板驱动机构58。平移机构54同前述的手臂伸缩机构的结构相同，为齿轮配合齿条进行传动以实现下料部连接座53相对于下料部底座52沿纵向伸缩。

进行下料的过程为：平移机构54驱动下料部连接座53朝向移动而使得接料环55达到第三工位锻压模73盘，然后在机械手的作用下半成品转移到接料环55内且被托料板561托住。然后平移机构54驱动下料部连接座53远离冲床使得接料环55达到下料槽51的上方。止开板驱动机构58驱动止开板57以其铰轴为轴转动而移离配重块配重块562上方而失去阻止作用，在半成品的重力作用下托料板561所在端的力矩大于配重块产生的力矩，托料板561向下转动使得半成品滑落到下料槽51内，从而完成下料动作。

参见图1到图4，通过本发明的设有三锻压位的锻压设备进行三次锻压成型产品的锻压方法为：

第一步：在第一工位锻压模71内放入原料8、在第二工位锻压模72内放入一次成型料和使第三工位锻压模73处于空置状态，然后冲床的上模板72相对于下模板71合拢后分开完成一次锻压动作、从而使得第一工位锻压模71将原料锻压为一次成型料和第二工位锻压模72将一次成型料锻压为二次成型料；

第二步：在第三工位锻压模73内放入二次成型料、使第一工位锻压模71和第二工位锻压模72都处于空置状态，然后冲床的上模板相对于下模板合拢后分开完成一次锻压动作、使得第三工位锻压模将二次成型料锻压为半成品，然后将半成品转移到下料机构5中完成下料。

根具体地两个机械手3和冲床4之间的动作关系为；第一步中当冲床的上模板相对于下模板分开后至第二步中上模板相对于下模板准备合拢前期间，第二机械手将第二工位锻压模内的二次成型料转移到第三工位锻压模内、第一机械手将第一工位锻压模内的一次成型料取出；第二步冲床的上模板相对于下模板合拢后分开期间，第一机械手将一次成型料转移给第二机械手、然后第二机手移动到一次成型料同第二工位锻压模对齐、第一机械手抓取原料并移动到同第一工位锻压模对齐；第二步中当冲床的上模板相对于下模板分开后至第一步中上模板相对于下模板准备合拢前期间，第一机械手将原料放入第一工位锻压模内，第二机械手将一次成型料放到第二工位锻压模内后将第三工位锻压模内的半成品取出；第一步中上模板相对于下模板合拢后到分开期间，第一机械手移动到同第一工位锻压模对齐，第二机械手移动到第二工位锻压模对齐。，所述第一工位锻压模和第二工位锻压模同步冲压，所述第一工位锻压模和第三工位锻压模异步冲压。

实施例二，同实施例一的不同之处为：

参见图5，原料出料口朝向堆料槽的一侧侧壁2111的下端设有限位缺口2112。料长检测机构9还包括废料移除轮92和出料控制装置96。废料移除轮92包括轮轴921、驱动轮轴转动的轮轴驱动电机（图中没有画出轮轴驱动电机）和若干沿轮轴周向均匀分布在轮轴上的托料板923。轮轴921同机架1转动连接在一起。轮轴驱动电机同机架1连接在一起。托料板923有5块。托料板923可同原料出料口的底壁2113对接在一起。轮轴921和托料板923之间设有原料支撑平面924。原料支撑平面924同托料板923垂直。托料板同原料出料口的底壁对接在一起时，限位缺口远离轮轴的一端的壁和同原料出料口的底壁对接在一起的托料板与轮轴的连接线之间的距离L1等于良品原料的长度。机架1还设有位于废料移除轮92下方的废料收集斗93。机架上还设有从原料出料口211流出的原料是否抵接到原料支撑平面924的原料检测开关94。

上料气缸91包括上料气缸缸体911和上料气缸活塞杆912。上料气缸缸体911同机架1连接在一起。上料气缸活塞杆912上设有推料块913。推料块远离轮轴一侧的侧面9131和限位缺口远离轮轴的一端的壁21121位于同一同上料气缸活塞杆平行的平面上。推料块913上还设有检测推料板对原料产生的推力的力传感器95。

本实施例中进行良品与废品分离的过程为：初始状态时一片托料板923同原料出料口的底壁2113对接在一起，原料出料口211输出的原料前行到同轮轴922上的原料支撑平面924抵接在一起时被原料检测开关94检测到并反馈给控制单元96，控制单元96控制上料气缸91伸长从而驱动推料块913插入到限位缺口2111内去推原料出料口内的最前端的一根原料也即同原料支撑平面924抵接在一起的原料（以下称为最前根原料），此时：

如果最前根原料的长度等于设定值，则同最前端的原料抵接在一起的原料（以下称为次前根原料）的前端同限位缺口远离轮轴的一端的壁21121平齐，推料块913将最前根原料推到堆料槽25内推料块913推料过程中由于推料块913挡在原料出料口内所有原料不能够前移，推料完成后出料气缸驱动推料块913收缩到原位而离开原料出料口，离开后次前根原料前行到同轮轴抵接在一起；

如果最前根原料的长度小于设定值，则次前根原料会伸入到原料出料口的对应限位缺口的区域内，从而阻挡在推料块913的伸长路线上，上料气缸91不能够正常伸长而导致推料块913的受力升高到大于正常推料时受到的力，力传感器95检测到推料块的受力大于设定值（也即支撑推料时的受力值）时反馈给出料控制装置96，出料控制装置96首先使上料气缸91收缩而实现推料块退出原料出料口，然后控制轮轴驱动电机驱动轮轴朝驱动同原料出料口对接在一起的推料板上台方向（也即图中B向、也即面对原料出料口和废料移除轮92且废料移除轮位于右侧观测时的顺时针方向）转动N°，N=360/X，X为托料板的数量，本实施例中X为5，故N=72°。转动的结果为下一根托料板同原料出料口的底壁对接在一起，废料被当前的托料板托起后掉落到废料收集箱93内。

如此循环而完成良品与不良品原料的检测与分离。

本实施例中只能够针对良品原料的长度为一点值的情况进行良废分离。

但实际生产中的大多数情况为良品的长度为一个范围，为了满足良品长度值为一个范围时也能进行良废分离，本发明人对实施例二进行了如下改进即为下面的实施例三。

实施例三，同实施例二的不同之处为：

参见图6，限位缺口远离轮轴的一端的壁和同原料出料口的底壁对接在一起的托料板与轮轴的连接线之间的距离L1等于良品原料长度值的上限。推料块远离轮轴一侧的侧面9131的前端（即远离上料气缸91的一端）设有倒角9132。倒角沿上料气缸伸缩方向的投影长度L2等于良品原料长度值的下限。该方案使得只要原料的长度在标准值的范围内，即使此前根原料伸入到原料进口211对应限位缺口2112的区域，但是在倒角9132的作用下也不会导致卡死而不能够将良品原料推入到堆料槽内。