本实用新型属于冲孔工具领域，更具体地说，涉及一种锥筒形工件专用冲孔装置及其使用方法。
背景技术：
薄壁筒形制品，是生产生活中非常常见的零部件，常用于液体或气体容器，一般是由铜合金、不锈钢、铝合金等薄板冲压成形，冲压后经过后续的拉伸，切边，冲孔，以及翻边等工艺得到成型产品。
因为筒形制品的规格众多，形状各异，无法采用标准的设备进行统一加工，现有加工厂商，一般根据具体的产品，专门设计对应的加工设备，而且各工序操作一般都是在不同的设备上单独操作。例如，图1中所示的一种锥筒形工件，其主体为上小下大锥形的筒体，筒体上边缘向外翻卷形成卷圆边，筒体的下边缘垂直向下延长一段距离形成圆环边，同时，在筒体上具有三个沿圆周方向均布的孔。在实际生产中，需要对圆环边进行齐边处理(也称割边)，也要加工出筒体上的孔，但是，该工件壁厚较薄，厚度在2～4mm，采用一般的车床或钻床进行车削或钻孔，割边会出现圆环边变形，乃至整个工件形变，而冲孔会造成孔边缘凹陷，孔不圆，也可能使工件整体变形，从而加工费时费力，效率低。
现有技术中也有专门针对薄壁筒形件的加工设备，例如中国专利申请号为：201310508320.3，公开日为：2104年2月12日的专利文献，公开了一种不锈钢水塔封盖割边机，包括机架及其顶部平面，在顶部平面上设有一转盘；在该转盘的边沿设有一靠边轮；在所述转盘的一侧设有一根垂直向的上刀轴，在该上刀轴的轴端固定安装了一圆形上刀，在该圆形上刀的一侧安装了一圆形下刀；所述圆形下刀安装在一能相对圆形上刀作水平往复运动的刀座上。本发明利用一只接纳封盖的转盘，作业时，封盖放置在转盘上，并罩住靠边轮和圆形上刀，然后使圆形下刀从外部靠近裙边基部切割处，此时的靠边轮靠在封盖内壁上抵压住封盖，辅助切割，随着圆形上刀的旋转，封盖、靠边轮和圆形下刀也被牵引旋转，圆形上刀和圆形下刀分别从内外作用完成对封盖的圆周裙边的切割。该方案是专门针对不锈钢水塔封盖设计的割边工具，其并不能很好的适应上述锥筒形工件的切边操作，而且其无法对筒体上的孔进行加工，还需配合其它钻孔设备完成。
当然，有的专门的薄壁件钻孔设备，例如中国专利申请号为：201210337559.4，公开日为：2013年1月30日的专利文献，公开了一种用于加工薄壁筒件的内钻孔装置，包括一用于实现由内向外垂直钻孔的进刀装置，及一用于带动装夹的加工件直线滑移的滑座装置；所述加工件为一薄壁筒件，所述进刀装置包括：一气动角向钻，包括一钻头及一钻杆，所述钻头可伸缩进加工件的内筒中；一用于固定并对气动角向钻摆动调心的调心轴承座，所述调心轴承座内嵌设一调心轴承，所述钻杆与调心轴承的轴承孔相穿套；一用于控制所述钻杆以调心轴承座为杠杆支点摆动实现钻头钻孔的螺纹气动缸。该装置是针对汽车转向器上缸筒零件的通油孔进行钻孔的专用设备，缸筒零件强度相对较高，钻孔不易变形，而且其也不能用于上述筒体上的钻孔操作，更加不能进行割边操作。
综上所述，目前还没有针对上述锥筒形工件的专门割边和钻孔工具，造成此种零部件加工困难；更值得说明的是，现有普通的加工设备即使强行进行操作，割边和钻孔操作也是分开的，不能够一次性加工完成，工序繁杂，严重影响生产效率。
技术实现要素：
1、要解决的问题
本实用新型提供一种锥筒形工件专用冲孔装置，其目的在于解决现有钻孔设备难以加工薄壁锥筒形工件筒体上的孔的问题。该冲孔装置是针对薄壁锥筒形工件的专用设备，能够一次性冲出筒体上的孔，而不会造成孔边缘凹陷，或筒体变形，在保证冲孔质量的同时，提高冲孔效率。本实用新型还提供了一种锥筒形工件专用冲孔装置的使用方法，能够简单快捷的一次性冲出薄壁锥筒形工件的筒体上三个孔。
本实用新型进一步提供了一种冲割一体化加工设备，在锥筒形工件专用冲孔装置的基础上，加入对锥筒形工件的圆环边进行割边处理，从而此设备可以一次性完成冲孔和割边两道工序，大大提高锥筒形工件的加工效率。同时，本实用新型还提供该冲割一体化加工设备的使用方法，能够方便快捷的在锥筒形工件的筒体上冲孔和对圆环边进行割边。
2、技术方案
为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
一种锥筒形工件专用冲孔装置，包括机架，以及设置于机架上的冲孔组件和托料模；
所述托料模的形状与锥筒形工件的内孔形状相匹配，其具有与筒体内表面相贴合的锥面，以及与圆环边内表面相贴合的圆柱面，锥面上具有与筒体上的三个孔相对应的三个模孔，模孔中安装有模套；
所述冲孔组件具有三个，沿托料模的四周均布，分别与托料模上的三个模孔相对应，冲孔组件设有用于冲孔的冲头。
作为进一步改进，所述的模孔为外大内小的阶梯孔，其贯穿托料模内外表面。
作为进一步改进，所述冲孔组件包括气缸座、冲孔气缸和轴套；所述冲孔气缸固定于气缸座上，冲头通过轴套连接冲孔气缸的活塞杆。
作为进一步改进，所述冲孔气缸两侧的气缸座上通过导套各设有一个导杆，两个导杆的前端分别连接压板的两端，压板的中间连接轴套。
作为进一步改进，所述轴套的后端设有螺孔，与冲孔气缸的活塞杆螺纹配合，并通过螺母紧固；轴套的前端设有盲孔，冲头安装与盲孔内，并通过销定位。
作为进一步改进，还包括压料机构；所述压料机构包括固定在机架上的悬臂和压料气缸，压料气缸设置于悬臂上，压料气缸连接有压料板。
作为进一步改进，还包括锁止机构；所述的托料模固定于转动设置在机架上的转动盘上，转动盘的周边设有定位孔；所述锁止机构包括锁止气缸和锁止销，锁止气缸连接锁止销，可驱动锁止销的插入定位孔内。
作为进一步改进，所述转动盘的定位孔为锥孔，锁止销的前端为与锥孔配合的锥头。
一种锥筒形工件专用冲孔装置的使用方法，加工锥筒形工件的筒体上的孔，其操作步骤为：首先，冲孔组件动作，驱动冲头靠近托料模，调整托料模方向，保证冲头能够准确插入模套内；然后，冲孔组件驱动冲头反向收回；接着，将待加工锥筒形工件套在托料模上；再通过压料机构从锥筒形工件的上方将其压紧；然后，冲孔组件再次驱动冲头动作，在锥筒形工件的筒体上冲出孔；接着，冲孔组件驱动冲头收回，压料机构松开，从托料模取下锥筒形工件，完成冲孔操作。
作为进一步改进，所述压料机构松开或压紧锥筒形工件动作是通过压料气缸驱动压料板上下运动实现；所述冲孔组件驱动冲头的动作是通过冲孔气缸驱动冲头的伸缩运动实现。
3、有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型锥筒形工件专用冲孔装置，通过特定形状的托料模配合冲孔组件，能够一次性冲出锥筒形工件的筒体上的孔，而不会造成孔边缘凹陷，或筒体变形，工序简单，在保证冲孔精度的同时，提高冲孔效率。
(2)本实用新型锥筒形工件专用冲孔装置，托料模上的模孔采用阶梯孔，模套放入后自定位，且更换更加容易；而冲头安装在轴套前端盲孔中，并通过销固定，同样也可自定位和方便更换。
(3)本实用新型锥筒形工件专用冲孔装置，冲孔组件中通过双导杆对冲头进行精确导向，保证冲孔气缸的活塞杆伸缩运动位于一条直线上，能够与模套的轴线基本保持同轴，从而提高冲孔精度，避免冲偏；而轴套与冲孔气缸活塞杆的螺纹配合，并通过螺母锁紧的结构，使得轴套更换也方便，从而适应不同型号锥筒形工件的冲孔操作。
(4)本实用新型锥筒形工件专用冲孔装置，压料机构可防止在冲孔操作过程中锥筒形工件发生转动或抖动等，提高冲孔精度，其结构简易而实用。
(5)本实用新型锥筒形工件专用冲孔装置，可将托料模置于转动盘上，从而使得工件在三个冲孔组件对对应的工位之间进行切换，可进行其它加工操作，例如后续割边操作，扩孔操作，加工其它孔等，从而扩展该冲孔装置的适用范围；同时，配合锁止机构将转动盘在相应工位锁定，避免误转动造成的加工误差。
(6)本实用新型锥筒形工件专用冲孔装置，锁止机构采用锁止销的锥头与定位孔的锥孔相配合，一方面锥头更容易插入定位孔内，能适应较小的初始位差，另一方面具有自定心作用，提高定位精度。
(7)锥筒形工件专用冲孔装置的使用方法，能够简单快捷的一次性冲出薄壁锥筒形工件的筒体上三个孔。
(8)本实用新型冲割一体化加工设备，在锥筒形工件专用冲孔装置的基础上，加入对锥筒形工件的圆环边进行割边处理，从而此设备可以一次性完成冲孔和割边两道工序，大大提高锥筒形工件的加工效率。
(9)锥筒形工件的冲孔和割边方法，采用冲割一体化加工设备操作，能够方便快捷的在锥筒形工件的筒体上冲孔和对圆环边进行割边。
附图说明
图1为锥筒形工件的立体结构视图；
图2为本实用新型锥筒形工件专用冲孔装置的立体结构示意图；
图3为本实用新型锥筒形工件专用冲孔装置中冲孔组件的立体结构视图；
图4为本实用新型锥筒形工件专用冲孔装置中托料模的立体结构视图；
图5为实用新型一种冲割一体化加工设备中割边部分的结构视图；
图6为实用新型一种冲割一体化加工设备中转动盘的安装结构视图；
图7为实用新型一种冲割一体化加工设备的附图结构视图。
附图中标号分别表示为：
100、筒体；110、卷圆边；120、圆环边；130、孔；
200、机架；
300、冲孔组件；310、气缸座；320、冲孔气缸；330、轴套；340、导杆；350、压板；360、冲头；
400、压料机构；410、悬臂；420、压料气缸；430、压料板；
500、托料模；510、锥面；520、圆柱面；530、模孔；
600、割边组件；610、滑座；620、滑块；630、刀座；640、蜗轮蜗杆减速机；650、摇杆；660、手轮；
700、转盘机构；710、齿轮箱；720、转轴；730、轴承座；740、定心盘；750、转动盘；751、定位凸台；
800、锁止机构；810、锁止气缸；820、锁止销。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。
实施例1
如图2所示，本实施例一种锥筒形工件专用冲孔装置，主要用于对图1所示锥筒形工件进行冲孔操作。该锥筒形工件为薄壁件，壁厚在2～4mm，其主体为上小下大锥形的筒体100，筒体100上边缘向外翻卷形成卷圆边110，筒体100的下边缘垂直向下延伸一段距离形成圆环边120；同时，在筒体100上具有三个沿圆周方向均布的孔130。在实际生产中，需要加工筒体100上的孔130，由于工件壁厚较薄，一般的钻床进行钻孔，会造成孔边缘凹陷，孔不圆，也可能使工件整体变形，这正是本实施例所要解决的问题。
本实施例的锥筒形工件专用冲孔装置包括机架200，以及设置于机架200上的冲孔组件300、托料模500和压料机构400。其中，结合图2和图4所示，托料模500的形状与锥筒形工件的内孔形状相匹配，其具有与筒体100内表面相贴合的锥面510，以及与圆环边120内表面相贴合的圆柱面520，锥面510上具有与筒体100上的三个孔130相对应的三个模孔530，模孔530中安装有模套，并且模孔530为外大内小的阶梯孔，其贯穿托料模500内外表面，模套位于外侧大孔内，从而模套放入后自定位，且更换更加容易。
冲孔组件300具有三个，沿托料模500的四周均布，分别与托料模500上的三个模孔530相对应，冲孔组件300设有用于冲孔的冲头360。结合图2和图3所示，冲孔组件300包括气缸座310、冲孔气缸320和轴套330；其中，冲孔气缸320固定于气缸座310上，冲头360通过轴套330连接冲孔气缸320的活塞杆，冲头360的轴线与模套的轴线基本重合，保证冲孔精度。
在本实施例中，冲孔气缸320两侧的气缸座310上通过导套各设有一个导杆340，两个导杆340的前端分别连接压板350的两端，压板350的中间连接轴套330，通过双导杆340对冲头360安进行精确导向，保证冲孔气缸320的活塞杆伸缩运动位于一条直线上，能够与模套的轴线基本保持同轴，冲头360跳动很小，从而提高冲孔精度，避免冲偏。轴套330的后端设有螺孔，与冲孔气缸320的活塞杆螺纹配合，并通过螺母紧固，使得轴套330更换方便，从而适应不同型号锥筒形工件的冲孔操作；轴套330的前端设有盲孔，冲头360安装与盲孔内，并通过销定位，也具有自定位和方便更换的优点。
为了保证在冲孔过程中锥筒形工件保持不动，本实施例加入压料机构400可压紧锥筒形工件。如图2所示，压料机构400包括固定在机架200上的悬臂410和压料气缸420，压料气缸420设置于悬臂410上，压料气缸420的活塞杆通过轴承连接有压料板430。通过压料气缸420驱动压料板430下行从锥筒形工件上方压紧，可有效防止在冲孔操作过程中锥筒形工件发生转动或抖动等，提高冲孔精度，其结构简易而实用。
由以上可见，本实施例锥筒形工件专用冲孔装置，通过特定形状的托料模500配合冲孔组件300，能够一次性冲出锥筒形工件的筒体100上的孔130，而不会造成孔130边缘凹陷，或筒体100变形，工序简单，在保证冲孔精度的同时，提高冲孔效率。
实施例2
本实施例的一种锥筒形工件专用冲孔装置的使用方法，采用实施例1的锥筒形工件专用冲孔装置对锥筒形工件筒体100上的孔130进行冲压操作，其具体步骤如下：
首先，根据孔130的直径大小，选择相应的冲头360和模套，并将冲头360安装到轴套330上，模套装入托料模500的模孔530中；
其次，冲孔组件300动作，冲孔气缸320驱动冲头360的伸出，驱动冲头360靠近托料模500，调整托料模500方向，保证冲头360能够准确插入模套内，进行预校准冲孔精度；
然后，冲孔组件300动作，冲孔气缸320驱动冲头360收缩，反向收回，准备冲孔；
接着，将待加工锥筒形工件套在托料模500上；压料机构400动作，压料气缸420驱动压料板430下行，从锥筒形工件的上方将其压紧；
再者，冲孔组件300再次驱动冲头360动作，在锥筒形工件的筒体100上冲出孔130；
最后，冲孔组件300驱动冲头360收回，压料机构400的压料气缸420驱动压料板430上行，松开锥筒形工件，从托料模500取下锥筒形工件，完成冲孔操作。
对加工后锥筒形工件的孔130进行观察，发现边缘无凹陷，孔130无毛刺，测量孔径误差较小。由此可见，本实施例锥筒形工件专用冲孔装置的使用方法，能够简单快捷的一次性冲出薄壁锥筒形工件的筒体100上三个孔130。
实施例3
实际使用中，有时锥筒形工件筒体100上孔130并不是一次冲压完成，当孔130直径较大时，一般先冲出较小的孔，再进一步进行扩孔，冲出大孔；此时，三个冲孔组件300并不会同时工作，而是依次工作，第一冲孔组件300冲出销孔，第二个冲孔组件300进行扩孔，而第三个冲孔组件300则用于校对。此时，则需要工件在上个冲孔组件300加工后，需要转动一定角度到下一个冲孔组件300。
为此，本实施例一种锥筒形工件专用冲孔装置在实施例1的基础上进行进一步的改进，将托料模500固定于转动盘750上，而转动盘750则通过轴承转动设置在机架200上，当上一冲孔组件300完成加工后，可转动至下一冲孔组件300进行后续操作。
当然，由于托料模500是活动的，在相应冲孔组件300工作时，其可能产生转动，从而造成加工误差。因此，本实施例在机架200上设置锁止机构800，当转动盘750转动到所需位置时，将其固定。
如图7所示，锁止机构800包括锁止气缸810和锁止销820，锁止气缸810连接锁止销820，而转动盘750的周边设有定位孔，锁止气缸810可驱动锁止销820的插入定位孔内，将转动盘750位置锁定；并且转动盘750的定位孔为锥孔，锁止销820的前端为与锥孔配合的锥头；采用锥头与锥孔配合形式，一方面锥头更容易插入定位孔内，能适应较小的初始位差，另一方面具有自定心作用，提高定位精度。
由此可见，采用本实施例锥筒形工件专用冲孔装置，使得锥筒形工件在三个冲孔组件300所对应的工位之间进行切换，可进行其它加工操作，例如后续割边操作，扩孔操作，加工其它孔等，从而扩展该冲孔装置的适用范围；同时，配合锁止机构800将转动盘750在相应工位锁定，避免误转动造成的加工误差。
实施例4
实施例1的装置只能完成对锥筒形工件的冲孔操作，但无法实现圆环边120割边操作，而本实施例提供一种冲割一体化加工设备，其正是在实施例1基础上的进一步优化改进，能够完成割边操作。
结合图5和图7所示，冲割一体化加工设备在实施例1基础上增加割边组件600、转盘机构700和锁止机构800。其中，割边组件600用于驱动割刀沿转动盘750径向的切割运动，它包括设置于机架200上的滑座610和滑动设置于滑座610上的滑块620，以及摇杆650和蜗轮蜗杆减速机640。割刀通过刀座630安装在滑块620上，割刀可以采用砂轮或车刀，由于锥筒形工件壁较薄，此处采用车刀，割边效果更好。滑块620上设置有螺母，滑座610中设置有与螺母配合的丝杠，丝杠连接的蜗轮蜗杆减速机640的输出端；摇杆650通过轴承转动设置，其一端安装有手轮660，另一端连接蜗轮蜗杆减速机640的输入端。此种结构，通过转动手轮660可驱动割刀靠近或远离转动盘750，即实现割刀与工件接触，并切割。更为重要的是，通过蜗轮蜗杆减速机640将摇杆650与丝杠连接，一方面可改变转动方向，另一方面，割刀的进刀速度可控制的较为缓慢平稳，有助于提高切割质量。
转盘机构700用于驱动转动盘750转动，它包括齿轮箱710、转轴720和轴承座730，轴承座730固定在机架200上，转轴720通过轴承安装在轴承座730内；转轴720的上端连接转动盘750，托料模500设置于转动盘750上，转轴720的下端通过锥齿轮传动连接齿轮箱710的输出端，齿轮箱710的输入端连接伺服电机(图中未示出)；从而伺服电机通过齿轮箱710驱动转轴720转动，转轴720通过转动盘750带动托料模500转动，工件也随之转动。
需要说明的是，为了托料模500、转动盘750和转轴720三者的旋转中心能够高度重合，保证旋转切割进度，如图6所示，转动盘750通过定心盘740与转轴720连接，即定心盘740固定在转轴720端部，转动盘750与定心盘740通过螺栓可调式连接，在安装时可调节转轴720与转动盘750同轴；而转动盘750上表面设有与托料模500相配合的定位凸台751，托料模500可卡在定位凸台751上自定心，从而实现它们三者之间旋转中心的重合要求。
锁止机构800用于锁定转动盘750的位置，它包括锁止气缸810和锁止销820，锁止气缸810连接锁止销820，而转动盘750的周边设有定位孔，锁止气缸810可驱动锁止销820的插入定位孔内，从而将转动盘750位置锁定，防止操作过程中误转动。另外，转动盘750的定位孔为锥孔，锁止销820的前端为与锥孔配合的锥头；采用锥头与锥孔配合形式，一方面锥头更容易插入定位孔内，能适应较小的初始位差，另一方面具有自定心作用，提高定位精度。
由上可知，本实施例冲割一体化加工设备，在锥筒形工件专用冲孔装置的基础上，加入对锥筒形工件的圆环边120进行割边处理的结构，从而此设备可以一次性完成冲孔和割边两道工序，大大提高锥筒形工件的加工效率。
实施例5
本实施例提供了一种锥筒形工件的冲孔和割边方法，采用实施例4的冲割一体化加工设备进行操作，主要包括冲孔和割边两部操作，其操作步骤如下。
一、冲孔操作
首先，冲孔组件300动作，冲孔气缸320驱动冲头360伸出，冲头360靠近托料模500，调整托料模500方向，保证冲头360能够准确插入模套内；然后，锁止机构800动作，锁止气缸810驱动锁止销820插入转动盘750上的定位孔中，将转动盘750位置锁定；接着，冲孔组件300驱动冲头360反向收回；然后，将待加工锥筒形工件套在托料模500上；压料机构400动作，压料气缸420驱动压料板430下行，从锥筒形工件的上方将其压紧；然后，冲孔组件300再次驱动冲头360动作，在锥筒形工件的筒体100上冲出孔130；接着，冲孔组件300驱动冲头360收回，完成冲孔操作。
完成冲孔操作操作后，紧接着即可进行割边操作。
二、割边操作
首先，锁止机构800松开转动盘750，转盘机构700动作，伺服电机通过齿轮箱710驱动转轴720转动，转轴720通过转动盘750带动托料模500转动，锥筒形工件随托料模500同步转动；然后，割边组件600动作，即摇动手轮660，带动摇杆650转动，通过蜗轮蜗杆减速机640驱动丝杠转动，丝杠与螺母啮合传动，驱动滑块620带动割刀移动，驱动割刀接近锥筒形工件，并接触，割刀切割锥筒形工件的圆环边120；切割完成后，割边组件600驱动割刀退刀，转盘机构700停止工作，转动盘750停止转动；然后，压料机构400松开，取下锥筒形工件即完成割边操作。
对上述加工后的锥筒形工件进行检查，筒体100上的孔130边缘无凹陷，无毛刺，测量孔径误差较小；圆环边120切边齐整，无毛边，也看不出变形，整体质量较高，满足设计需求。由此可见，本方法采用冲割一体化加工设备操作，能够方便快捷的在锥筒形工件的筒体100上冲孔130和对圆环边120进行割边。
本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。