一种铝型材冲孔装置及其冲孔方法与流程

本发明涉及机加工技术领域，尤其是一种铝型材冲孔装置及其冲孔方法。

背景技术：

随着新材料的发展，铝型材在各个领域都有了广泛的应用。对于铝型材进行加工时，经常会遇到在铝型材上加工孔的情况。传统工艺是通过数控冲床进行冲孔，但是由于铝型材硬度较低，在冲孔的过程中会在孔的边缘产生毛刺，而且孔的边缘会产生轻微的下凹；如果通过数控机床进行钻孔加工，然后再对孔边缘进行打磨，可以避免产生毛刺和下凹的问题，但是加工过程复杂，时间长，成本高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种铝型材冲孔装置及其冲孔方法，能够解决现有技术的不足，提高了铝型材冲孔加工的加工质量。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种铝型材冲孔装置，包括机架，机架顶部安装有液压冲头，机架上固定连接有基板，基板位于液压冲头的下方，基板上设置有排料孔，机架底部竖直安装有第一气缸，第一气缸的顶部固定连接有第一电机，第一电机的输出轴上固定有第一环形刀座，第一环形刀座上环形排布有若干个第一刀头，第一刀头与第一环形刀座铰接，第一刀头与第一环形刀座的铰接处设置有锁止螺栓，第一刀头的两侧设置有限位块；基板顶面滑动连接有模板，模板上设置有模孔，模孔的边缘设置有环形刀片；液压冲头内设置有环形空腔，环形空腔的顶部安装有第二电机，第二电机通过连杆连接有第二环形刀座，连杆位于环形空腔内，第二环形刀座底部固定连接有若干个第二刀头，第二刀头的底部位于环形空腔的外侧。

作为优选，所述机架顶部竖直设置安装有若干个第二气缸，第二气缸将工件压接在模板上，模板顶面通过第一弹簧体连接有若干个楔形块，楔形块插接在工件下方。

作为优选，所述第二气缸与工件的接触端套接有橡胶压板，橡胶压板与第二气缸之间连接有第二弹簧体。

作为优选，所述第二刀头的外侧面设置有凹槽，凹槽朝向第二刀头旋转方向的一端低于凹槽背向第二刀头旋转方向的一端，凹槽内固定有副刀刃，副刀刃与凹槽相互垂直，副刀刃与凹槽的连接处设置有通孔，凹槽背向第二刀头旋转方向的一端与第二刀头的表面相切连接。

作为优选，所述第二刀头的内侧设置有平台，平台的底面设置有碳化硅磨料层。

作为优选，所述环形刀片的内侧面与副刀刃相接触，环形刀片的外侧面向内侧倾斜，环形刀片的外侧面与竖直方向的夹角为11°。

作为优选，所述液压冲头的底部中心设置有圆锥形凹槽。

一种上述的铝型材冲孔装置的冲孔方法，其特征在于包括以下步骤：

a、将工件安装在基板上，第一气缸抬升第一环形刀座，通过锁止螺栓两次分别设定第一刀头的固定角度，使用第一刀头在工件底部开设一个环形的v形槽；

b、将工件从基板取下，将模板安装至基板上，使模孔与排料孔同心，将工件固定在基板上，使环形刀片卡接在环形的v形槽内；

c、启动第二电机，带动第二刀头旋转，然后使用液压冲头进行冲孔。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明改进了现有的冲孔工艺，通过预先在冲孔位置的底部加工v形槽，并在冲头上安装旋转的环形切割设备，利用环形刀片与第二刀头的切割配合，使得孔边缘的受力面积减小，提高了受力点的剪切力，从而减少了孔边缘受力后出现的刚性形变，避免了孔底部由于向下冲孔所产生的毛刺。与此同时，通过第二刀头的旋转，其外侧的副刀刃会对孔内残留的毛刺进行切割清理，从而提高孔内壁的光滑度，凹槽的设计结构便于清理下的碎屑的快速排出，减少对于孔内壁的划伤。在冲孔区域内，在第二刀头的切割位置和冲头的冲压位置之间，通过碳化硅磨料层对铝型材边缘进行研磨，从而降低这一区域铝型材的刚度，便于冲头一次性将冲孔区域的铝型材全部冲开。同时利用上述第二刀头对冲孔区域边缘施加的剪切力，降低了由于铝型材由于刚性形变所带来的冲孔周边区域下凹的程度。液压冲头底部中心的圆锥形凹槽可以在进行冲孔时，给予铝型材一个形变容纳区域，由于冲孔过程中铝型材的刚性形边是不可避免的，在铝型材出现微量形变时，由于中心位置有这一容纳区域，可以使铝型材朝向中心部位产生水平方向的形变，从而降低铝型材形变过程中对于冲孔边缘位置的向下的拉拽力，从而进一步抑制了冲孔边缘的下凹的发生。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中模板固定工件的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中第一刀头与第一环形刀座连接位置的结构图。

图4是本发明一个具体实施方式中第二刀头的结构图。

图5是本发明一个具体实施方式中副刀刃的结构图。

图6是本发明一个具体实施方式中连杆的结构图。

图7是本发明一个具体实施方式中平台的结构图。

图中：1、机架；2、液压冲头；3、基板；4、排料孔；5、第一气缸；6、第一电机；7、第一环形刀座；8、第一刀头；9、锁止螺栓；10、限位块；11、模板；12、模孔；13、环形空腔；14、第二电机；15、连杆；16、第二环形刀座；17、第二刀头；18、环形刀片；19、第二气缸；20、第一弹簧体；21、楔形块；22、工件；23、橡胶压板；24、第二弹簧体；25、副刀刃；26、凹槽；27、通孔；28、平台；29、碳化硅磨料层；30、圆锥形凹槽；31、滑槽；32、滚珠；33、第三弹簧体；34、滚珠托架；35、滑套；36、梯形部；37、弧形刀刃。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-7，本发明一个具体实施方式包括机架1，机架1顶部安装有液压冲头2，机架1上固定连接有基板3，基板3位于液压冲头2的下方，基板3上设置有排料孔4，机架1底部竖直安装有第一气缸5，第一气缸5的顶部固定连接有第一电机6，第一电机6的输出轴上固定有第一环形刀座7，第一环形刀座7上环形排布有若干个第一刀头8，第一刀头8与第一环形刀座7铰接，第一刀头8与第一环形刀座7的铰接处设置有锁止螺栓9，第一刀头8的两侧设置有限位块10；基板3顶面滑动连接有模板11，模板11上设置有模孔12，模孔12的边缘设置有环形刀片18；液压冲头2内设置有环形空腔13，环形空腔13的顶部安装有第二电机14，第二电机14通过连杆15连接有第二环形刀座16，连杆15位于环形空腔13内，第二环形刀座16底部固定连接有若干个第二刀头17，第二刀头17的底部位于环形空腔13的外侧。机架1顶部竖直设置安装有若干个第二气缸19，第二气缸19将工件22压接在模板11上，模板11顶面通过第一弹簧体20连接有若干个楔形块21，楔形块21插接在工件22下方。第二气缸19与工件22的接触端套接有橡胶压板23，橡胶压板23与第二气缸19之间连接有第二弹簧体24。第二刀头17的外侧面设置有凹槽26，凹槽26朝向第二刀头17旋转方向的一端低于凹槽26背向第二刀头17旋转方向的一端，凹槽26内固定有副刀刃25，副刀刃25与凹槽26相互垂直，副刀刃25与凹槽26的连接处设置有通孔27，凹槽26背向第二刀头17旋转方向的一端与第二刀头17的表面相切连接。第二刀头17的内侧设置有平台28，平台28的底面设置有碳化硅磨料层29。环形刀片18的内侧面与副刀刃25相接触，环形刀片18的外侧面向内侧倾斜，环形刀片18的外侧面与竖直方向的夹角为11°。液压冲头2的底部中心设置有圆锥形凹槽30。

由于连杆要承受向下冲击的冲击力，为了保护连杆和第二电机，本发明在连杆上设计了一个保护装置。环形空腔13顶部设置有滑槽31，连杆15的顶部通过第三弹簧体33连接有滚珠托架34，滚珠托架34内安装有滚珠32，连杆15通过滑套35滑动套接在第二电机14上。通过第三弹簧体33和滚珠32对于纵向冲击力的缓冲，可以避免连杆15和第二电机14在瞬时大冲击力的作用下发生损坏。

第二刀头17同样也会承受向下冲击的冲击力，在第二刀头17的底部均匀设置有若干个梯形部36，梯形部36的底部设置有弧形刀刃37。通过对第二刀头17刀刃的分散独立设置，可以避免一体式刀刃出现破损导致的裂缝延长连锁反应。同时弧形刀刃37可以有效对冲击力进行缓冲起到保护第二刀头17的作用。

一种上述的铝型材冲孔装置的冲孔方法，包括以下步骤：

a、将工件22安装在基板3上，第一气缸5抬升第一环形刀座7，通过锁止螺栓9两次分别设定第一刀头8的固定角度，使用第一刀头8在工件22底部开设一个环形的v形槽；

b、将工件22从基板3取下，将模板11安装至基板3上，使模孔12与排料孔4同心，将工件22固定在基板3上，使环形刀片18卡接在环形的v形槽内；

c、启动第二电机14，带动第二刀头17旋转，转速为240rad/s,然后使用液压冲头2进行冲孔。

本发明通过改进对铝型材的冲孔工艺和设备，提高了冲孔加工质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。