汽车覆盖件冲孔用模具的制作方法

本发明属于汽车零部件加工用模具领域，具体公开了一种汽车覆盖件冲孔用模具。

背景技术：

汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘，构成驾驶室、车身的金属薄板制成的空间形状的表面或内部零件，汽车覆盖件多是尺寸大、形状复杂的二维曲面，它不仅外观质量要求高，而且为保证焊接和装配质量，对配合精度、形状和尺寸的一致性以及互换性的要求都很高。因此，生产汽车覆盖件所用的冲压设备、模具和原材料都与一般冲压件生产有所不同。

其中，汽车覆盖件冲压成型的基本工序有：落料、预弯、拉延、修边、冲孔、翻边、整形等。汽车覆盖件上供安装其他零部件定位用的法向孔即是通过冲孔这一工序得到的，为了定位精度以及零部件之间的连接可靠，对于这些法向孔的精度要求很高。现有技术的冲孔模具包括上模座和下模座，上模座连接有气缸，上模座上固定有钻头，使用时，将待钻孔的汽车覆盖件固定在下模座上，通过气缸驱动上模座向下运动，带动钻头和汽车覆盖件相对运动，实现钻孔。但这种装置存在以下问题：由于汽车覆盖件的不规则性，因此所需孔的中心轴线是倾斜的，与钻头所在的平面并不垂直，不易加工。

为解决上述问题，现目前出现了一种将钻头倾斜设置的钻孔装置，但驱动钻头运动的气缸仍然只能给钻头向下运动的动力，在钻头倾斜运动过程中，钻头受到会受到横向和纵向两个方向的阻力，而钻头仅受到纵向运动的动力，没有横向运动的动力，钻头受到的横向阻力就很容易使钻头折断。即使将气缸倾斜设置，倾斜角度也难以精准控制，很难保证孔的正确位置以及精度要求，加工难度很高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种汽车覆盖件冲孔用模具，以满足钻头对倾斜的孔的加工要求。

为达到上述目的，本发明的基础方案为：汽车覆盖件冲孔用模具，包括机架，机架上滑动连接有上模座，机架上位于上模座下方固定有下模座，机架顶部设有电源，电源上连接有导线，导线下端连接有第一电极片，上模座上位于导线下方设有电磁铁，电磁铁上设有第二电极片；上模座靠近下模座的一端下侧连接有第一弹簧，第一弹簧下端连接有压板；机架上设有第一转轴，第一转轴包括从上至下依次设置的花键段、螺纹段以及卡接段，花键段外连接有花键套，花键套转动连接在机架上，机架上还设有用于驱动花键套转动的旋转电机，螺纹段外连接有螺母，螺母固定在机架上，卡接段包括环状卡接槽，上模座上设有与卡接槽滑动连接的卡接块；第一转轴底部设有第一伞齿轮，机架上位于第一转轴下方设有第二转轴，第二转轴和第一转轴的中心轴线相互垂直，第二转轴上设有与第一伞齿轮啮合的第二伞齿轮，第二转轴上还设有多联齿轮；第二转轴上还设有与多联齿轮连接的接合套，接合套上设有凹槽，凹槽内卡接有拨叉，机架上还设有气缸，气缸上设有推杆，拨叉远离接合套的一端连接在推杆上；机架上位于第二转轴下方设有固定座以及位于固定座下方设有活塞桶，活塞桶内滑动连接有活塞，活塞上固定有多根活塞杆，活塞杆远离活塞的一端和固定座底端连接，活塞桶上设有出气孔和进气孔，出气孔内设有压力阀，进气孔内设有进气单向阀；固定座顶端滑动连接有与多联齿轮啮合的齿条，固定座上位于齿条两侧设有磁铁，齿条靠近下模座的一端连接有钻头。

本发明的工作原理在于：待加工的汽车覆盖件放置在下模座上，旋转电机驱动花键套转动，花键套带动第一转轴转动。螺纹段和螺母组成螺纹副，根据螺纹副的运动特性，第一转轴在转动过程中可以实现向下运动。上模座随第一转轴向下运动，带动压板和汽车覆盖件接触，压板继续随上模座向下运动，将汽车覆盖件压紧，由于压板在持续向下运动，设置第一弹簧，利用第一弹簧的弹性压缩，可以避免压板的压力将汽车覆盖件损坏。在第一转轴转动的过程中，环形卡接槽也随之转动，卡接块和环形卡接槽滑动连接，且由于上模座滑动连接在机架上，机架对上模座起限位作用，因此第一转轴无法带动上模座转动。

第一转轴转动带动第一伞齿轮转动，第一伞齿轮带动第二伞齿轮转动，第二伞齿轮带动第二转轴转动，通过设置第一伞齿轮和第二伞齿轮改变第一转轴和第二转轴的传动方向，多联齿轮随第二转轴转动。由于第一转轴同时还在向下运动，因此推动第二转轴也向下运动，多联齿轮转动的同时也随第二转轴向下运动。齿条和多联齿轮啮合，多联齿轮转动带动齿条向靠近下模座方向运动，同时，多联齿轮推动齿条向下运动，固定座随齿条向下运动，带动活塞杆向下运动，活塞随活塞杆向下运动，活塞筒内的气体受到挤压，通过设定压力阀的阈值，可以保持气压稳定，对固定座起支撑作用。因此，齿条给钻头一个向靠近下模座方向的运动速度，同时也给钻头一个向下的运动速度，钻头受到两个方向的力，运动轨迹倾斜。

通过气缸可以推动拨叉运动，拨叉带动接合套运动，接合套带动多联齿轮运动。多联齿轮随转动的角速度一定，因次多联齿轮上外径越大的部分，线速度越大，其带动齿条直线运动的速度就越大。钻头向下运动的速度一定，向靠近下模座方向运动的速度变化，可以带动钻头运动轨迹的倾斜角度不同。因此通过调节多联齿轮的不同部分和齿条啮合，可以加工不同要求的钻孔。

钻孔完成后，旋转电机改变转向，带动第一转轴改变转向，螺母带动第一转轴向上运动，第一转轴带动上模座复位，第一转轴向上运动时，第一伞齿轮和第二伞齿轮脱离啮合，第二转轴停止转动，而多联齿轮和齿条依然处于啮合状态，因此钻头还未复位。当上模座运动至第一电极片与第二电极片接触，电磁铁和电源连通，电流通过电磁铁产生磁场，磁场吸引固定座上的磁铁，固定座向上运动复位。在固定座复位时，齿条推动多联齿轮向上运动，带动第二转轴复位，当第二伞齿轮和第一伞齿轮重新啮合后，第二伞齿轮随第一伞齿轮转动，第二转轴转轴带动三联齿轮转动，带动齿条复位，完成加工。

本发明的有益效果在于：

1、第一转轴向下运动推动第二转轴向下运动，第二转轴带动多联齿轮向下运动，多联齿轮推动齿条向下运动，同时多联齿轮转动带动齿条横向运动，齿条带动钻头横向运动的同时纵向运动，钻头同时受到两个方向的力，钻头运动轨迹倾斜。因此钻头可以垂直对准汽车覆盖件，并加工出倾斜的孔，以满足不规则汽车覆盖件的钻孔要求。

2、通过气缸调节拨叉的位置，拨叉带动接合套移动，通过调节多联齿轮和齿条啮合的部分，改变齿条横向移动的速度，在齿条纵向移动速度一定的情况下，带动齿条运动轨迹的倾斜角度不同，可以带动钻头钻孔的角度不同，以适应不同的钻孔要求。

3、通过齿轮齿条传动实现钻头横向运动，通过螺纹副实现钻头的纵向运动，相比现有技术的气缸传动，气压的精度不易控制，这两种传动方式精度都较高且容易控制，因此可以较精准的控制钻头横向和竖向移动的速度，加工更精准。

4、上模座向下运动，带动压板压紧汽车覆盖件，同时，第一电极片和第二电极片分离，电磁铁断电，避免磁场吸引固定座以至于阻碍固定座向下运动。钻孔完成后，上模座向上运动复位，第一电极片和第二电极片接触，电磁铁通电产生磁场，磁场吸引固定座复位。

5、固定座向下运动，带动活塞杆向下运动，活塞筒内的气体受到挤压，通过设定压力阀的阈值，可以保持气压稳定，对固定座起支撑作用且不影响固定座向下移动。

进一步，所述进气孔上连接有吸尘罩，吸尘罩远离活塞桶的一端固定在齿条上，开口朝向钻头。活塞杆随固定座复位时，带动活塞桶吸气，吸尘罩可以将钻头和汽车覆盖件脱离时带出的铁屑吸取，便于铁屑的后续处理。

进一步，所述吸尘罩中部连接有支管，支管远离吸尘罩的一端连接有收集箱，收集箱内设有磁铁。收集箱内的磁铁将吸收的铁屑吸取，可以通过更换收集箱来处理铁屑，相比铁屑吸入活塞桶中，更容易处理。

进一步，所述电源上还连接有第二弹簧，导线缠绕在第二弹簧上。导线较软，不易固定，在第一电极片和第二电极片接触后，上模座还需继续向上运动，为避免导线晃动导致第一电极片和第二电极片脱离，设第二弹簧可以有一定固定作用，第二弹簧下端和电磁铁相抵后，第二弹簧仅受到纵向的力而收缩，不会左右滑动。

进一步，所述多联齿轮和第二转轴之间连接有推力轴承。推力轴承可以承担多联齿轮在第二转轴上轴向移动的力，延长多联齿轮使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图；

图2为图1中第二转轴的侧视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：机架1、旋转电机2、第一转轴3、螺母4、上模座5、第一伞齿轮6、第二伞齿轮7、第二转轴8、齿条9、固定座10、活塞桶11、活塞杆12、钻头13、下模座14、压板15、电磁铁16、电源17、导线18、三联齿轮19。

如图1所示，汽车覆盖件冲孔用模具，包括机架1，机架1上设有第一转轴3以及旋转电机2，第一转轴3包括从上自下依次设置的花键段、螺纹段以及卡接段，花键段外连接有花键套，花键套外连接有从动齿轮，旋转电机2输出轴上设有与从动齿轮啮合的主动齿轮。螺纹段上螺纹连接有螺母4，螺母4固定在机架1上。卡接段外连接有上模座5，上模座5滑动连接在机架1上，卡接段与上模座5连接部分设有环状卡接槽，上模座5上设有与卡接槽相配合的卡接块。上模座5底面右端连接有第一弹簧，第一弹簧下端连接有压板15，机架1上位于压板15下方固定有下模座14。

机架1顶部固定有电源17，电源17上连接有导线18，电源17上还连接有第二弹簧，导线18缠绕在第二弹簧上，导线18下端连接有第一电极片，上模座5上端位于导线18下方固定有电磁铁16，电磁铁16上设有第二电极片。

如图2所示，第一转轴3底部设有第一伞齿轮6，机架1上还设有第二转轴8，第二转轴8和第一转轴3的中心轴向相互垂直，第二转轴8上设有与第一伞齿轮6啮合的第二伞齿轮7，第二转轴8上位于第二伞齿轮7左侧还花键连接有推力轴承，推力轴承外连接有多联齿轮，本实施例里，仅以三联齿轮19为例。三联齿轮19左侧还连接有接合套，接合套上设有凹槽，凹槽内卡接有拨叉，机架1上还固定有气缸，气缸上设有推杆，拨叉远离接合套的一端固定在推杆上。机架1上位于第二转轴8下方设有固定座10，固定座10上表面设有横向的滑槽，滑槽内滑动连接有与三联齿轮19啮合的齿条9，齿条9右端连接有钻头13，固定座10上位于滑槽两侧均设有磁铁。机架1上还设有活塞桶11，活塞桶11下端面密封，活塞桶11内滑动连接有活塞，活塞上固定有三根活塞杆12，活塞杆12上端部固定在固定座10底部，活塞桶11底面设有出气孔和进气孔，出气孔内设有压力阀，进气孔内设有进气单向阀，进气孔上连接有吸尘罩，吸尘罩固定在齿条9右端，开口朝向钻头13，吸尘罩中部连接有收集箱，收集箱内设有磁铁。

具体工作时，将待加工的汽车覆盖件放置在下模座14上，根据所需孔的角度，利用气缸推动接合套，调整三联齿轮19和齿条9啮合的部分。启动旋转电机2，旋转电机2正转，主动齿轮随旋转电机2正转，带动与之啮合的从动齿轮反转，从动齿轮反转带动花键套反转，花键套带动第一转轴3反转。由于螺纹段和螺母4组成螺纹副，带动第一转轴3转动过程中向下运动。第一转轴3带动上模座5向下运动，在第一转轴3转动的过程中，卡接块在环形卡接槽内滑动，且由于上模座5滑动连接在机架1上，机架1对上模座5起限位作用，第一转轴3无法带动上模座5转动。上模座5在向下运动至压板15与汽车覆盖件上表面接触后，上模座5继续向下运动，第一弹簧压缩，压板15将汽车覆盖件压紧。

第一伞齿轮6随第一转轴3反转的同时随第一转轴3向下运动，带动与之啮合的第二伞齿轮7正转且推挤第二伞齿轮7向下滑动，第二伞齿轮7带动第二转轴8正转且向下运动，三联齿轮19随第二转轴8正转，带动齿条9向右运动的同时向下运动，固定座10向下运动，带动活塞杆12向下运动，活塞随活塞杆12向下运动，活塞筒内的气体受到挤压，通过设定压力阀的阈值，当活塞筒内的气压增大时，气体可以排除以保持活塞筒内气压稳定，对固定座10起支撑作用。钻头13随齿条9向右运动的同时向下运动，钻头13的运动轨迹倾斜，完成对夹紧在上模座5和下模座14之间的汽车覆盖件的钻孔。

钻孔完成后，旋转电机2反转，带动第一转轴3正转，螺母4带动第一转轴3正转过程中向上运动，第一转轴3向上运动带动上模座5复位，第一电极片与第二电极片接触，电磁铁16和电源17连通，电流通过电磁铁16产生磁场，磁场吸引固定座10上的磁铁，固定座10向上运动，通过进气孔吸入气体，使得活塞桶11内的压力保持不变，从而实现固定座10的复位。第一转轴3向上运动时，第一伞齿轮6和第二伞齿轮7脱离啮合，三联齿轮19和齿条9依然处于啮合状态，在固定座10复位时，齿条9推动三联齿轮19向上运动，带动第二转轴8复位，当第二伞齿轮7随第二转轴8向上运动和第一伞齿轮6重新啮合时，第二伞齿轮7随第一伞齿轮6转动，带动三联齿轮19带动齿条9向左运动复位，完成加工。同时，活塞杆12随固定座10向上运动，活塞桶11抽气，吸尘罩将钻头13和汽车覆盖件脱离时带出的铁屑收集，铁屑被收集箱内的磁铁吸引，进入收集箱，方便处理。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。