一种顶锻机试样安全剪切的装置的制作方法

[0001]
本发明涉及顶锻试验的剪切机的技术领域，更具体地说，它涉及一种顶锻机试样安全剪切的装置。


背景技术：

[0002]
金属材料的顶锻试验方法是金属材料在室温或热状态下沿试样轴线方向施加压力将试样压缩,检验金属在规定的锻压比下承受顶锻塑性变形的能力,并显示金属表面缺陷。顶锻试验主要用来研究金属材料在大量生产模压件时的质量状况。用于顶锻试验的设备通常具有校直、剪切和压扁三种功能，根据生产需要,一般从盘圆上截取一段试块后,在加工成试样前必须校直,校直后截取的试样高度尺寸必须符合高度误差的要求。快速顶锻试验机附有校直和剪切试样的工位和附具。校直、剪切和压扁三工位一体,集中在一机上操作,使试验机获得最高的效率和经济效益。
[0003]
试样的尺寸高度和压扁后的试样高度都需要保证符合国家标准gb/t233-2000的要求，而gb/t233-2000中很重要的一条是,试样在试验过程中不得扭歪和锻斜。因此，剪切时，设备应当备有保证高度误差的结构和微调装置以及剪切的导向装置,使得试验时的剪切程序完整可靠。但现有设备在实际使用时，剪切机往返剪切运动时刀片容易脱离套筒，经过观察和研究发现，这是刀片与套筒缺口不对中而造成的，并且这样容易造成刀片崩裂飞溅而伤害操作人员。尤其是剪切高碳钢或高合金钢时，由于试样硬度高，不仅刀片可能更容易崩裂，而且也易出现试样碎裂或飞出，存在极大的安全隐患。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种顶锻机试样安全剪切的装置。本发明通过改变剪切机工作行程限位来实现安全剪切，将刀片的剪切试样的运动轨迹停留在套筒内，避免刀片脱离套筒而造成的不对中现象，消除安全隐患，缩短了剪切工作行程提高了工作效率。
[0005]
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种顶锻机试样安全剪切的装置，包括固定架，所述固定架设有刀具，所述刀具下方设有底座，所述底座通过第一升降机构与所述固定架连接，所述第一升降机构用于使所述底座沿所述刀具的延伸方向上下运动；所述底座上开设有横槽，所述横槽内开设有用于放入试样的固定孔，所述横槽内对应所述固定孔的上方设有套筒；在所述底座相对所述刀具上下运动的过程中，所述刀具的刀片的运动行程限位在所述套筒内。
[0006]
在其中一个实施例中，所述横槽底面沿所述横槽的一端向另一端倾斜布置，且所述横槽底面与水平面所成角度α为15
°-
20
°
。
[0007]
在其中一个实施例中，所述底座一侧对应所述横槽底面高度较低的一端设有可拆卸的防护挡板，所述防护挡板用于遮盖所述横槽的端面开口。
[0008]
在其中一个实施例中，所述底座对应所述防护挡板的两侧均设有滑槽，所述固定
架设有与所述防护挡板相连接的第二升降机构，所述第二升降机构用于使所述防护挡板能沿所述滑槽上下往复运动。
[0009]
在其中一个实施例中，所述防护挡板的宽度大于所述横槽的宽度，所述防护挡板的长度大于所述横槽的高度，且所述防护挡板的上端宽度大于两条所述滑槽之间的距离。
[0010]
在其中一个实施例中，所述固定架上设有与所述底座运动行程相适配的上限位开关和下限位开关。
[0011]
在其中一个实施例中，所述横槽内的两侧分别设有与所述刀具相适配的套筒组件，两个所述套筒组件组合形成所述套筒。
[0012]
在其中一个实施例中，所述底座对应所述套筒组件开设有通孔，两个所述套筒组件分别连接有与所述通孔相适配的锁定杆。
[0013]
在其中一个实施例中，所述第一升降机构和所述第二升降机构均为升降气缸。
[0014]
在其中一个实施例中，所述第一升降机构、所述第二升降机构、所述上限位开关和下限位开关均与plc控制系统信号连接。
[0015]
综上所述，本发明具有以下有益效果：
[0016]
1、本发明通过改变剪切机工作行程限位来实现安全剪切，将刀片的剪切试样的运动轨迹停留在套筒内，避免刀片脱离套筒而造成的不对中现象，消除安全隐患，缩短了剪切工作行程提高了工作效率。
[0017]
2、本装置通过限制刀具和底座的相对运动，使得刀具相对底座的上下运动过程，不会脱离套筒的限位和保护，套筒对刀具的刀片形成有效的导向作用，由于在试验开始前，可通过调整位置，确保套筒与安置在固定孔上的试样对中，这样即可使整个过程中，刀具相对底座上下运动时，刀片均能正确剪切试样或进行顶锻试验，避免刀具的刀片受力错位而崩裂飞溅等危险情况的发生。
[0018]
3、本装置利用倾斜的横槽底面，使试样由该斜面进行取放，避免了刀具和底座的距离过近而取放试样困难的问题，也就不用在每次取放试样时均需调节底座位置并重新对准套筒和刀具的位置关系，该斜面结构在配合设置刀具和底座位置而消除安全隐患的同时，大大提高了工作效率。
[0019]
4、剪切机底座上增加防护挡板，采用防护挡板的升降气缸进行连锁控制，当进行剪切试样时防护挡板自动关闭，剪切完成后由升降气缸将防护挡板自动打开，完成安全防护作业动作。
附图说明
[0020]
图1是本发明一种顶锻机试样安全剪切的装置的结构示意图；
[0021]
图2是本发明一种顶锻机试样安全剪切的装置的工作使用状态图；
[0022]
图3是本发明的底座的侧视剖视图；
[0023]
图4是现有技术中的顶锻剪切机的结构示意图。
[0024]
图中：1-固定架，2-刀具，3-底座，4-第一升降机构，5-横槽，6-固定孔，7-套筒，8-防护挡板，9-滑槽，10-第二升降机构，11-上限位开关，12-下限位开关，13-通孔。
具体实施方式
[0025]
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
[0026]
如图1～3所示，一种顶锻机试样安全剪切的装置，包括固定架1，固定架1设有刀具2，刀具2下方设有底座3，底座3通过第一升降机构4与固定架1连接，第一升降机构4用于使底座3沿刀具2的延伸方向上下运动；底座3上开设有横槽5，横槽5内开设有用于放入试样的固定孔6，横槽5内对应固定孔6的上方设有套筒7；在底座3相对刀具2上下运动的过程中，刀具2的刀片的运动行程限位在套筒7内。本发明通过改变剪切机工作行程限位来实现安全剪切，将刀片的剪切试样的运动轨迹停留在套筒7内，避免刀片脱离套筒7而造成的不对中现象，消除安全隐患，缩短了剪切工作行程提高了工作效率。
[0027]
在顶锻试验中，尤其是在常温下进行的冷顶锻试验，为了方便试样的放入以及刀具2的更换等，刀具2和底座3相对运动的距离往往较大，但这样会导致刀具2在重新移动至底座3内时，与其中的套筒7产生偏差，进而与安置在固定孔6上的试样不对中；而且，与热顶锻试验不同的是，冷顶锻试验只需要处于常温状态，没有密封或者半封闭的加热设备，而为了节省制作材料和方便操作人员观察，底座3上的横槽5基本是贯穿整个底座3的，这样很容易造成刀片崩裂飞溅而伤害操作人员的事故。本装置通过限制刀具2和底座3的相对运动，使得刀具2相对底座3的上下运动过程，不会脱离套筒7的限位和保护，套筒7对刀具2的刀片形成有效的导向作用，由于在试验开始前，可通过调整位置，确保套筒7与安置在固定孔6上的试样对中，这样即可使整个过程中，刀具2相对底座3上下运动时，刀片均能正确剪切试样或进行顶锻试验，避免刀具2的刀片受力错位而崩裂飞溅等危险情况的发生。
[0028]
在其中一个实施例中，横槽5底面沿横槽5的一端向另一端倾斜布置，且横槽5底面与水平面所成角度α为15
°-
20
°
。横槽5底面形成一个斜面，那么在高度较高的一端就具有了一定的防护作用，即使刀片崩裂也不容易飞溅出来；而在高度较低的一端就具有足够的位置把试样放入固定孔6内，而且在取出时，可把试样从固定孔6中顶起，即可沿着斜面滑出，避免了刀具2和底座3的距离过近而取放试样困难的问题，也就不用在每次取放试样时均需调节底座3位置并重新对准套筒7和刀具2的位置关系，该斜面结构在配合设置刀具2和底座3位置而消除安全隐患的同时，大大提高了工作效率。
[0029]
在其中一个实施例中，底座3一侧对应横槽5底面高度较低的一端设有可拆卸的防护挡板8，防护挡板8用于遮盖横槽5的端面开口。由于斜面的结构设置，若由于刀具2老旧等其他因素造成刀片崩裂，那么斜面高度较低的一端容易使崩裂的刀片集中飞出，因此，配合使用防护挡板8提供进一步的防护作用，进一步消除安全隐患。此外，底座3对应防护挡板8的两侧均设有滑槽9，固定架1设有与防护挡板8相连接的第二升降机构10，第二升降机构10用于使防护挡板8能沿滑槽9上下往复运动。通过滑槽9的限位和引导，使防护挡板8的移动贴合底座3的该侧，用于封堵横槽5所形成的开口，进而使防护挡板8可以通过控制系统进行控制，保证在未关闭防护挡板8时不会进行顶锻剪切等工序。防护挡板8的宽度大于横槽5的宽度，防护挡板8的长度大于横槽5的高度，进而使防护挡板8能做到完全遮挡横槽5的该端开口，且防护挡板8的上端宽度大于两条滑槽9之间的距离，从而使防护挡板8具有限位作用，避免底座3上移或者第二升降机构10过于下移而造成防护挡板8与横槽5不对应，避免控制系统控制失误而降低安全性。
[0030]
在其中一个实施例中，固定架1上设有与底座3运动行程相适配的上限位开关11和
下限位开关12。根据上述设置的关于刀具2和底座3的相对位移关系，设置对应需要移动的底座3的上下限位，以确保底座3的移动过程中，刀具2的刀片的运动行程一直限位在底座3中的套筒7内，上限位开关11和下限位开关12保证不让底座3的运动超过对应位置，从而使刀具2的刀片永远保持对中，减少发生刀片崩裂的可能。
[0031]
在其中一个实施例中，横槽5内的两侧分别设有与刀具2相适配的套筒组件，两个套筒组件组合形成套筒7。套筒7的形状可以适配刀具2的外形来设计，若形成圆筒状的，则需要使该套筒7和固定孔6同轴设置，以保证刀具2的刀片沿套筒7相对上下运动，即可完成与放置在固定孔6上的试样进行对中。套筒7也可以是中间呈方形的孔，这样更容易与刀具2适配，而且当其无法适配时，刀具2和底座3也无法相对运动，进而避免不适配时刀片的崩裂。套筒7应当使用耐磨的硬材料制作。此外，底座3对应套筒组件开设有通孔13，两个套筒组件分别连接有与通孔13相适配的锁定杆。两个套筒组件可通过锁定杆与通孔13的配合而锁紧，进而使形成的套筒7固定在底座3的横槽5内，使用时可通过锁定杆进行微调，重新根据刀片位置调节套筒7的限定位置，避免加工零件误差或安装误差造成不对中的问题。
[0032]
在其中一个实施例中，第一升降机构4和第二升降机构10均为升降气缸。此处也可以使用液压杆等伸缩杆装置，而使用升降气缸可方便结合控制系统进行统一控制，而且升降气缸是气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械气缸能的气动执行元件，相对更加稳定和精确，可使用单作用气缸:仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回；或使用双作用气缸:从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。第一升降机构4、第二升降机构10、上限位开关11和下限位开关12均与plc控制系统信号连接。本装置把相关的控制元件连接到同一现有的plc控制系统中，通过统一地控制和分配调节，对应在适当的控制时间启动或关闭对于应的机构，如剪切工作时，先控制第二升降机构10的升降气缸下移，从而关闭防护挡板8，以遮盖横槽5的端面开口，再控制第一升降机构4的升降气缸使底座3靠近刀具2，而底座3运动过程中，通过上限位开关11和下限位开关12限制其运动行程，可通过上限位开关11和下限位开关12的感应，来及时停止底座3的继续同方向运动，或者使其立即反转，避免脱离原来的行程路线。
[0033]
本装置的工作原理为：如图1和图2所示，以及对比图4，本装置改变了剪切机的底座3的上限位开关11和下限位开关12，从而使底座3相对刀具2上下运动的范围变小，并且使刀具2的刀片限制在套筒7内运动。剪切前，在固定孔6上放入试样，并确保刀具2的刀片位于套筒7的内侧上端，微调套筒7的两个套筒组件位置，使刀片与固定孔6上的试样保持对中。plc控制系统通过控制第二升降机构10，使防护挡板8沿着底座3侧面上的两条滑槽9下降，并且遮盖住横槽5的端面开口，由于防护挡板8具有较宽的上端，使防护挡板8不会脱离底座3侧面，也不会由于下降位置过多而无法完全遮盖横槽5侧端面。
[0034]
剪切时，控制第一升降机构4使底座3向上运动而进一步靠近刀具2，防护挡板8随着底座3同步运动，刀具2的刀片进行剪切工序，过程中不得使刀片脱离套筒7。这样由于刀具2上的刀片一直保持沿着套筒7相对上下运动，不会由于刀具2松动而偏移，进而减少了刀片崩裂的可能。此外，即使由于刀具2老化等其他因素造成剪切时刀片崩裂，那么在横槽5底面形成斜面较高的一端，配合防护挡板8的作用，使位于横槽5内的试样以及此时的刀片均处于一个半封闭的空间，有各个位置的设备机构等抵挡，即使刀片崩裂也不容易飞溅而出，保证了操作人员的人身安全。另外，由于横槽5底面倾斜设置，后续收集崩裂的刀片碎片也
更加方便，可使其随横槽5底面滑出，避免碎片掉落入其他机构的缝隙中而难以清理。
[0035]
剪切结束后，底座3相对刀具2下移，确保没有发生刀片崩裂或其他特殊情况后，控制第二升降机构10把防护挡板8提起，利用横槽5底面的倾斜表面，只需要把试样从固定孔6中推出，试样即可沿着斜面滑出，而试样的推举可设置相应的小型推杆或把固定孔6的下端设置为可开启关闭的通孔来实现。
[0036]
本发明通过改变剪切机工作行程限位来实现安全剪切，以及通过增加安全挡板8、电动升降气缸、横槽5底面的切割斜面及连锁控制电路来实现试样的安全快速剪切。调整剪切机停止限位开关，将刀片的剪切试样的运动轨迹停留在套筒7内，避免刀片脱离套筒7而造成的不对中现象，消除安全隐患，缩短了剪切工作行程提高了工作效率。剪切机底座上增加防护挡板8，采用防护挡板8的升降气缸进行连锁控制，当进行剪切试样时防护挡板8自动关闭，剪切完成后由升降气缸将防护挡板8自动打开，完成安全防护作业动作。试样由改进的横槽5底面的斜面滑下，消除安全隐患的同时，提高工作效率。
[0037]
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
[0038]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括在“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90
°
或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0039]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
[0040]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。