一种柔性冲孔机和柔性冲孔机系统的制作方法

本实用新型属于机械加工中的柔性冲孔技术领域，具体涉及一种柔性冲孔机和柔性冲孔机系统。

背景技术：

近几年来，柔性冲孔技术成形的零件在国内外汽车制造领域得到普遍推广和应用，大力促进了汽车轻量化进程。随着液压成形零件的大量使用，零件上孔的加工方式越来越受到国内外学者的关注。

采用传统冲孔设备进行冲孔时，冲孔方式单一，仅可以在同一板材上冲出孔间距相同的多排孔，例如，在同一板材上冲出5排孔，每排孔由两个孔组成，则：第1排两个孔间距、第2排两个孔间距…第5排两个孔间距均相同，已无法满足使用需求。另外，传统冲孔设备还具有冲孔效率低的不足。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种柔性冲孔机和柔性冲孔机系统，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种柔性冲孔机，包括导轨底座(1)、左冲孔系统和右冲孔系统；所述导轨底座(1)的前后两侧分别设置有前导轨(1.1)和后导轨(1.2)；所述左冲孔系统和所述右冲孔系统左右对称设置于所述导轨底座(1)的左右两侧，并且，所述左冲孔系统的前后两侧分别与所述前导轨(1.1)和所述后导轨(1.2)可滑动连接，使所述左冲孔系统可沿导轨进行左右移动；所述右冲孔系统的前后两侧分别与所述前导轨(1.1)和所述后导轨(1.2)可滑动连接，使所述右冲孔系统可沿导轨进行左右移动；

所述左冲孔系统或所述右冲孔系统均包括：冲孔下模支撑板(2)、液压缸支撑板(3)、n道冲孔单元(4)、伺服电机(5)和滚珠丝杠(6)；n为自然数；其中，所述冲孔下模支撑板(2)位于所述液压缸支撑板(3)的下方，所述冲孔下模支撑板(2)通过连接柱(7)与所述液压缸支撑板(3)连接，所述冲孔下模支撑板(2)的前后两侧分别与所述前导轨(1.1)和所述后导轨(1.2)可滑动连接；所述伺服电机(5)通过所述滚珠丝杠(6)与所述冲孔下模支撑板(2)连接，所述伺服电机(5)通过所述滚珠丝杠(6)驱动所述冲孔下模支撑板(2)沿导轨进行左右移动；n道冲孔单元(4)按由前向后方向，等间距布置于所述冲孔下模支撑板(2)的上面。

优选的，每道所述冲孔单元(4)均包括：液压缸(4.1)和冲孔模具(4.2)；所述冲孔模具(4.2)包括液压缸连接螺母(4.2.1)、调整块(4.2.2)、第一上压块(4.2.3)、第二上压块(4.2.4)、第三上压块(4.2.5)、连接弹簧(4.2.6)、上模(4.2.7)、下模(4.2.8)、下模底块(4.2.9)和冲头(4.2.10)；

所述液压缸(4.1)安装在液压缸支撑板(3)上表面的对应位置，所述液压缸(4.1)的活塞杆底部穿过所述液压缸支撑板(3)而延伸到下方，并与所述液压缸连接螺母(4.2.1)固定；所述液压缸(4.1)驱动所述液压缸连接螺母(4.2.1)进行升降运动；所述液压缸连接螺母(4.2.1)的下方按由上而下的顺序，依次固定安装所述调整块(4.2.2)、所述第一上压块(4.2.3)、所述第二上压块(4.2.4)和所述第三上压块(4.2.5)；所述第三上压块(4.2.5)的底部通过所述连接弹簧(4.2.6)与所述上模(4.2.7)的上表面连接；所述第一上压块(4.2.3)和所述第二上压块(4.2.4)的轴向中心开设有与所述冲头(4.2.10)的顶部间隙配合的通孔，所述冲头(4.2.10)的顶部固定于所述通孔中，所述冲头(4.2.10)的底部依次穿过所述第三上压块(4.2.5)和所述上模(4.2.7)中心开设的通孔，而延伸到所述上模(4.2.7)的外部；

所述下模(4.2.8)通过所述下模底块(4.2.9)固定于所述冲孔下模支撑板(2)上表面的对应位置，并且，所述下模(4.2.8)位于所述上模(4.2.7)的正上方；

所述液压缸(4.1)通过液压的动力驱动所述液压缸连接螺母(4.2.1)、所述调整块(4.2.2)、所述第一上压块(4.2.3)、所述第二上压块(4.2.4)、所述第三上压块(4.2.5)、所述连接弹簧(4.2.6)和所述上模(4.2.7)组成的上模组件整体进行上下运动；当所述上模组件整体进行上下运动时，板材被夹持于所述上模(4.2.7)和所述下模(4.2.8)之间，同时，冲头(4.2.10)向下运动作用于板材，实现对板材的冲孔。

优选的，所述冲孔单元(4)还包括：套筒(4.2.11)、导柱(4.2.12)和压缩弹簧(4.2.13)；

所述下模底块(4.2.9)的侧面上方固定安装所述导柱(4.2.12)；所述导柱(4.2.12)的外部套设所述压缩弹簧(4.2.13)；所述第一上压块(4.2.3)的侧面下方固定安装开口朝下的所述套筒(4.2.11)，并且，所述套筒(4.2.11)的内径大于所述导柱(4.2.12)的外径，所述套筒(4.2.11)套设于所述导柱(4.2.12)的外部；当所述第一上压块(4.2.3)向下运动时，带动所述套筒(4.2.11)向下运动，进而压缩所述压缩弹簧(4.2.13)；当所述第一上压块(4.2.3)需要向上复位时，所述压缩弹簧(4.2.13)释放压缩力，进而提供回弹力而辅助推动所述第一上压块(4.2.3)向上复位。

优选的，所述冲头(4.2.10)包括冲孔冲头和切断冲头两类；

对于所述n道冲孔单元(4)所采用的n个冲头，按板材前进方向，前n-1个冲头为用于在板材上冲孔的冲孔冲头；最后一个冲头为用于切断板材的切断冲头。

优选的，n等于6。

本实用新型还提供一种应用柔性冲孔机的柔性冲孔机系统，包括：开卷机送料装置、校平装置以及柔性冲孔机；所述开卷机送料装置、所述校平装置以及所述柔性冲孔机依次连接。

本实用新型提供的一种柔性冲孔机和柔性冲孔机系统具有以下优点：

(1)本实用新型可以有效解决冲孔宽度固定的冲孔难题，在同一板料上加工出宽度不同的孔而且形状各异，灵活多变。

(2)可根据冲头模具的不同形状，设计生产不同需求的产品，满足广大客户的要求，适应性更强。

(3)使用传统的滚珠丝杠安全可靠，快速方便，通过伺服电机带动滚珠丝杠可以控制冲孔位置的精度。

附图说明

图1为本实用新型提供的柔性冲孔机的立体结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本实用新型提供的左冲孔系统或右冲孔系统的结构示意图；

图5为图1的左视图；

图6为冲孔模具的结构示意图；

图7为图6的轴向剖面立体图；

图8为图7的主视图；

图9为图7的侧视图；

图10为图7在另一个角度的立体图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-3所示，本实用新型提供一种柔性冲孔机，包括导轨底座1、左冲孔系统和右冲孔系统；导轨底座1的前后两侧分别设置有前导轨1.1和后导轨1.2；左冲孔系统和右冲孔系统左右对称设置于导轨底座1的左右两侧，并且，左冲孔系统的前后两侧分别与前导轨1.1和后导轨1.2可滑动连接，使左冲孔系统可沿导轨进行左右移动；右冲孔系统的前后两侧分别与前导轨1.1和后导轨1.2可滑动连接，使右冲孔系统可沿导轨进行左右移动；

参考图4-图5，左冲孔系统或右冲孔系统均包括：冲孔下模支撑板2、液压缸支撑板3、n道冲孔单元4、伺服电机5和滚珠丝杠6；n为自然数；其中，冲孔下模支撑板2位于液压缸支撑板3的下方，冲孔下模支撑板2通过连接柱7与液压缸支撑板3连接，冲孔下模支撑板2的前后两侧分别与前导轨1.1和后导轨1.2可滑动连接；伺服电机5通过滚珠丝杠6与冲孔下模支撑板2连接，伺服电机5通过滚珠丝杠6驱动冲孔下模支撑板2沿导轨进行左右移动；n道冲孔单元4按由前向后方向，等间距布置于冲孔下模支撑板2的上面。在图1中，n为6，

参考图6-图10，每道冲孔单元4均包括：液压缸4.1和冲孔模具4.2；冲孔模具4.2包括液压缸连接螺母4.2.1、调整块4.2.2、第一上压块4.2.3、第二上压块4.2.4、第三上压块4.2.5、连接弹簧4.2.6、上模4.2.7、下模4.2.8、下模底块4.2.9和冲头4.2.10；

液压缸4.1安装在液压缸支撑板3上表面的对应位置，液压缸4.1的活塞杆底部穿过液压缸支撑板3而延伸到下方，并与液压缸连接螺母4.2.1固定；液压缸4.1驱动液压缸连接螺母4.2.1进行升降运动；液压缸连接螺母4.2.1的下方按由上而下的顺序，依次固定安装调整块4.2.2、第一上压块4.2.3、第二上压块4.2.4和第三上压块4.2.5；第三上压块4.2.5的底部通过连接弹簧4.2.6与上模4.2.7的上表面连接；第一上压块4.2.3和第二上压块4.2.4的轴向中心开设有与冲头4.2.10的顶部间隙配合的通孔，冲头4.2.10的顶部固定于通孔中，冲头4.2.10的底部依次穿过第三上压块4.2.5和上模4.2.7中心开设的通孔，而延伸到上模4.2.7的外部；

下模4.2.8通过下模底块4.2.9固定于冲孔下模支撑板2上表面的对应位置，并且，下模4.2.8位于上模4.2.7的正上方；上模的作用是将板料压住以防冲孔时位置发生变化。

冲孔模具上下运动是通过液压缸实现的，液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。液压缸的液压能转化为机械能，实现冲头上下往复运动的功能，冲头与下模配合，根据冲孔的形状选择合适的下模。

具体运动过程为：液压缸4.1通过液压的动力驱动液压缸连接螺母4.2.1、调整块4.2.2、第一上压块4.2.3、第二上压块4.2.4、第三上压块4.2.5、连接弹簧4.2.6和上模4.2.7组成的上模组件整体进行上下运动；当上模组件整体进行上下运动时，板材被夹持于上模4.2.7和下模4.2.8之间，同时，冲头4.2.10向下运动作用于板材，实现对板材的冲孔。

在图1中，左冲孔系统或右冲孔系统分别设置6道冲孔单元，其中，4.1.1-第1道液压缸，4.1.2-第2道液压缸，4.1.3-第3道液压缸，4.1.4-第4道液压缸，4.1.5-第5道液压缸，4.1.6-第6道液压缸；4.2.1-第1道冲孔模具，4.2.2-第2道冲孔模具，4.2.3-第3道冲孔模具，4.2.4-第4道冲孔模具，4.2.5-第5道冲孔模具，4.2.6-第6道冲孔模具。

此外，冲孔单元4还包括：套筒4.2.11、导柱4.2.12和压缩弹簧4.2.13；下模底块4.2.9的侧面上方固定安装导柱4.2.12；导柱4.2.12的外部套设压缩弹簧4.2.13；第一上压块4.2.3的侧面下方固定安装开口朝下的套筒4.2.11，并且，套筒4.2.11的内径大于导柱4.2.12的外径，套筒4.2.11套设于导柱4.2.12的外部；当第一上压块4.2.3向下运动时，带动套筒4.2.11向下运动，进而压缩压缩弹簧4.2.13；当第一上压块4.2.3需要向上复位时，压缩弹簧4.2.13释放压缩力，进而提供回弹力而辅助推动第一上压块4.2.3向上复位。

实际应用中，冲头4.2.10包括冲孔冲头和切断冲头两类；对于n道冲孔单元4所采用的n个冲头，按板材前进方向，前n-1个冲头为用于在板材上冲孔的冲孔冲头；最后一个冲头为用于切断板材的切断冲头。

本实用新型还提供一种应用柔性冲孔机的柔性冲孔机系统，包括：开卷机送料装置、校平装置以及柔性冲孔机；开卷机送料装置、校平装置以及柔性冲孔机依次连接。

本实用新型还提供一种应用柔性冲孔机系统的柔性冲孔方法，包括以下步骤：

步骤1，按板材输送方向，依次设置开卷机送料装置、校平装置以及柔性冲孔机；

其中，柔性冲孔机包括左右对称的左冲孔系统和右冲孔系统；左冲孔系统包括：左冲孔下模支撑板、左液压缸支撑板、n道左冲孔单元、左伺服电机和左滚珠丝杠；右冲孔系统包括：右冲孔下模支撑板、右液压缸支撑板、n道右冲孔单元、右伺服电机和右滚珠丝杠；

左冲孔系统包括n道左冲孔单元，按板材输送方向，依次记为第1道冲孔单元、第2道冲孔单元…第n道冲孔单元；右冲孔系统包括n道冲孔单元，按板材输送方向，依次记为第1’道冲孔单元、第2’道冲孔单元…第n’道冲孔单元；在板材输送方向上，相邻冲孔单元之间的间距与板材上孔之间间距相同且固定不变；根据板材上待冲出孔的形状，确定各道冲孔单元所采用的冲头和下模的类型；

步骤2，由开卷机送料装置对成卷的板材进行开卷；再由校平装置将开卷后的板材进行校平；校平后的板材按设定的进料长度进料；其中，在冲孔过程中，通过矫平装置的板料传输到冲孔模具时，板料需要依次通过中间的支撑辊，支撑辊是支撑板料防止在冲孔时板料的位置发生错位而影响冲孔的精度。同时，按设定参数分别控制左伺服电机和右伺服电机动作；左伺服电机通过左滚珠丝杠带动左冲孔下模支撑板进行左右方向的移动，进而使n道左冲孔单元的冲头位于板材左侧设定位置的正上方；右伺服电机通过右滚珠丝杠带动右冲孔下模支撑板进行左右方向的移动，进而使n道右冲孔单元的冲头位于板材右侧设定位置的正上方；此时，板材的左侧位于左侧下模和左侧上模之间；板材的右侧位于右侧下模和右侧上模之间；

步骤3，根据冲孔数量需求，控制m道左冲孔单元的液压缸向下动作设定距离，使在板材左侧同时冲出m个孔；其中，m小于n，m为自然数；控制m道右冲孔单元的液压缸向下动作设定距离，使在板材右侧同时冲出m个孔；

其中，左冲孔单元或右冲孔单元的动作过程为：

液压缸的活塞杆向下动作时，推动液压缸连接螺母、调整块、第一上压块、第二上压块和第三上压块形成的整体件向下动作设定距离；当整体件向下动作设定距离时，通过连接弹簧的弹性推动上模向下动作，上模直接接触板材并向板材施加柔性力，进而将板材向下柔性推动到下模的表面，实现对板材的固定作用；同时，冲头向下作用于板材，对板材对应位置冲孔；然后，液压缸的活塞杆向上动作复位，进而带动冲孔远离板材而复位，由此完成一次冲孔；

步骤4，板材继续进料到所需长度后，通过控制左伺服电机和右伺服电机动作量，即可调整在板材上待形成的左右侧孔间距，即冲孔宽度可调节；然后，再重复执行步骤3，对板材进行冲孔。

综上所述，本实用新型提供的柔性冲孔机，具有以下优点：

(1)本实用新型可以有效解决冲孔宽度固定的冲孔难题，在同一板料上加工出宽度不同的孔而且形状各异，灵活多变。

(2)可根据冲头模具的不同形状，设计生产不同需求的产品，满足广大客户的要求，适应性更强。

(3)使用传统的滚珠丝杠安全可靠，快速方便，通过伺服电机带动滚珠丝杠可以控制冲孔位置的精度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。