一种电暖器生产用的智能机床的制作方法

1.本发明涉及电暖器加工设备技术领域，具体为一种电暖器生产用的智能机床。


背景技术：

2.电暖器是一种以电能为主要能源，使用电阻加热、感应加热、电弧加热、电子束加热、红外线加热和介质加热等方式，通过直接接触、暖风对流、远红外线辐射等途径为人体供暖的电器。在电暖器的主体部件主要包括外壳体、加热装置以及送风装置，其中外壳体由钣金经过冲压、折弯、冲孔成型。目前传统的冲床在对电暖器外壳体进行冲孔加工时需要人工上料和下料，而且冲孔加工完成后还需要人工对冲孔处的毛刺进行打磨处理，其不仅劳动强度大、加工效率低，而且作业人员在上下料以及打磨过程中易被外壳体划伤。
3.例如申请号为201922226116的实用新型专利就公开了一种家用电暖器壳体加工用打孔装置，包括底座、支柱、底板、固定柱、保护壳、固定板、电机、隔板、第一传动轮、传送带、第二传动轮和主轴，第一传动轮通过传送带与第二传动轮传动连接，第二传动轮通过主轴传动连接，主轴设置有支架、钻头卡具和钻头；还包括第一传动轮组和第二传动轮组，第一传动轮组和第二传动轮组分别安装在第一传动轮和第二传动轮的顶端；还包括通风室和通风机，通风室设置有腔室，通风机位于进风口的左端；还包括支架调节杆，支架调节杆穿过保护壳的前壁伸入保护壳的腔室与支架连接。该实用新型公开的打孔装置通过设置第一传动轮组和第二传动轮组，使主轴进行打孔时的转速具有可调节性，提高实用性。但是该装置只能实现对电暖器外壳体的单一打孔加工，并且在打孔加工过程中还需要人工上下料，另外在打孔完成后还需要作业人员使用手磨机对孔位进行打磨处理。因此，针对传统冲床以及现有家用电暖器壳体加工用打孔装置在使用过程中需要人工上下料以及打孔完成后仍需要人工打磨处理的不足。另外，冲压过程通常需要确定压力中心，但电暖器外壳并非平面体，因此难以确定压力中心，很容易造成偏载导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损,降低模具和压力机的使用寿命。本技术提出了一种能够同步实现上述功能的电暖器生产用智能专业机床。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电暖器生产用的智能机床，以解决现有家用电暖器壳体加工用打孔装置在使用过程中需要人工上下料以及打孔完成后仍需要人工打磨处理的不足。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种电暖器生产用的智能机床，包括机床底座和控制箱，所述机床底座的上表面后端固定连接有侧板，所述侧板的上端连接有顶板。
7.更进一步地，所述机床底座的上表面前端两侧设置有用于对顶板进行支撑的立柱，两个所述立柱之间设置有分段板。
8.更进一步地，所述侧板、顶板和分段板构成了整个机罩，位于所述机罩中的机床底
座上表面左右两端分别设置有冲孔机构和打磨机构。
9.更进一步地，所述机罩中设置有上下料机械手。
10.更进一步地，所述冲孔机构包括固定设置在机床底座上表面左端的下模座，所述下模座上固定安装有下模具，且下模具的上表面开设有模孔。
11.更进一步地，位于所述下模具正上方的顶板上固定安装有液压装置。
12.更进一步地，所述液压装置的活塞杆伸入机罩中的下端连接有上模座，所述上模座的下表面固定安装有上模具，所述上模具的下表面连接有与模孔相适配的冲头。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
14.一、本发明提供的智能专业机床在对电暖器外壳体进行加工时，可同步实现对电暖器外壳体的冲孔、打磨工序的加工，使得整个机床的功能多样，而且加工过程中通过设置的上下料机械手不仅能够实现两个工序之间物料的运转，而且还能够在机床的左右两端同时实现上料和下料过程，有效解决了人工上下料时效率低、劳动强度大以及作业人员易被外壳体划伤的问题，使得整个专业机床对电暖器外壳体的加工效率得到极大提升，而且使用安全性上更优异。
15.二、本智能专业机床中的上下料机械手通过设置的一个伺服电机来实现上下两个不完全齿轮同步转动，在两个不完全齿轮同步转动的过程中通过与齿条的啮合传动能够实现水平移动条的左右往复运动，水平移动条每往复运动一次即可将通过设置的三个抓放料机构分别实现上料、运转和下料的过程；同时该抓放料机构通过伸缩装置来控制电磁铁的上升或下降，并在电磁铁靠近工件时予以通电，通过磁电效应可对工件进行有效抓取和放下；整个上下料机械手的结构设计新颖，在对电暖器外壳体的抓取和卸料的使用效果优异。
16.三、本发明提供的技术方案通过分步的方式，将电暖器外壳弧边的受力考虑到压力中心，通过数值计算的方式确定电暖器外壳制件的真正的压力中心，解决了偏载的技术问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明第一角度的立体结构示意图；
19.图2为本发明第二角度的立体结构示意图；
20.图3为本发明中机罩内部的主视平面结构示意图；
21.图4为本发明中下模座、下模具的立体结构示意图；
22.图5为本发明中上模座、上模具等立体结构示意图；
23.图6为本发明中固定块、立体结构示意图；
24.图7为本发明中电机安装座、打磨电机、升降装置的立体结构示意图；
25.图8为本发明中上下料机械手的立体结构示意图；
26.图9为本发明中上下料机械手、动力组件的立体结构示意图；
27.图10为本发明的控制原理结构示意图。
28.其中：
29.100-机床底座，101-控制箱，102-侧板，103-顶板，104-立柱，105-分段板，1051-竖向条形口，106-竖向导轨，107-凸板，108-升降装置，109-减震支脚；
30.200-冲孔机构，201-下模座，202-下模具，2021-排料导板，203-模孔，204-液压装置，205-上模座，206-上模具，2061-冲头；
31.300-打磨机构，301-固定块，302-转动件，303-翻转块，3031-卡槽，304-第一伸缩装置，305-电机安装座，306-打磨电机，307-打磨轮片，308-压力传感器，309-第一电磁铁；
32.400-上下料机械手，401-水平轨道槽，402-水平移动条，403-抓放料机构，4031-条形板，4032-第二伸缩装置，4033-第二电磁铁，404-齿条，405-不完全齿轮，406-动力组件，4061-齿轮箱，4062-伺服电机，4063-主动齿轮，4064-从动齿轮，4065-轮轴；
33.500-碎屑传输机。
具体实施方式
34.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
35.下面结合附图1-10对本发明进一步说明。
36.实施例1
37.本实施例1提供了一种电暖器生产用的智能机床，参考附图1和附图2，包括该专业机床的主体包括机床底座100和控制箱101，其中在机床底座100的下表面均匀连接有多个减震支脚109。然后在机床底座100的上表面后端固定连接有侧板102，侧板102的上端连接有顶板103，机床底座100的上表面前端两侧设置有用于对顶板103进行支撑的立柱104，两个立柱104之间设置有分段板105，从而使得侧板102、顶板103和分段板105构成了整个机罩。参考附图3，在位于机罩中的机床底座100上表面左右两端分别设置有冲孔机构200和打磨机构300，以及还在机罩106中设置有上下料机械手400。
38.参考附图4，冲孔机构200包括固定设置在机床底座100上表面左端的下模座201，下模座201上固定安装有下模具202，在下模具202的上表面开设有模孔203，该下模具202上表面开设的模孔203为多个，并且多个模孔203呈矩形阵列状均匀分布。具体的模孔203排布设计根据实际电暖器外壳体的设计进行确定。另外，还在下模具202的下端开设有碎料收集腔，碎料收集腔中设置有向外延伸的排料导板2021。
39.参考附图3和附图5，在位于下模具202正上方的顶板103上固定安装有液压装置204，液压装置204的活塞杆伸入机罩106中的下端连接有上模座205，上模座205的下表面固定安装有上模具206，上模具206的下表面连接有与模孔203相适配的冲头2061。另外，为了保证在液压装置204的作用下上模具206压下的过程中不发生偏移，使得冲头2061与模孔203精准对齐，本实施例还在上模座205的左右两端均向外延伸有凸起块207，每个凸起块207上均连接有垂直的导向杆208，顶板103上开设有用于穿过导向杆208的导向孔，并且在导向杆208的顶端连接有限位块209。
40.参考附图3、附图6和附图7，打磨机构300包括固定在机床底座100上表面右端的固定块301，固定块301的上表面后端设置有转动件302，转动件302上转动连接有翻转块303，翻转块303的下表面和固定块301的上表面之间设置有第一伸缩装置304，具体第一伸缩装置304可根据实际情况选用液压缸、气缸或者电动伸缩杆其中的一种。同时还在翻转块303的上表面开设有与电暖器外壳体相适配的卡槽3031。
41.位于固定块301位置处的分段板105上设置有电机安装座305，电机安装座305上固定设置有打磨电机306，打磨电机306的输出轴伸入机罩中的端部连接有打磨轮片307。当冲孔完成后的电暖器外壳体放在翻转块303的上表面，然后控制模块控制第一伸缩装置304伸长使得翻转块303转动至垂直，此时电暖器外壳体的外表面与打磨轮片307相接触，通过高速旋转的打磨轮片307对其冲孔位置进行打磨。
42.参考附图3、附图8和附图9，该上下料机械手400包括固定设置在侧板102上的水平轨道槽401，并且水平轨道槽401的左右两端与侧板102两侧相齐平。在水平轨道槽401中设置有水平移动条402，水平移动条402的前侧面设置有三个抓放料机构403，并且三个抓放料机构403分别间隔设置在冲孔机构200和打磨机构300的两侧。
43.其中，抓放料机构403包括与水平移动条402固定连接有的条形板4031，条形板4031的上表面设置有第二伸缩装置4032，具体第二伸缩装置4032可根据实际情况选用液压缸、气缸或者电动伸缩杆其中的一种，并在第二伸缩装置4032的活塞杆下端连接有第二电磁铁4033。通过控制模块来控制第二电磁铁4033的通电有无来实现抓料、放料的过程。
44.另外，还在水平移动条402中间位置的一段上下表面均设置有齿条404，位于齿条404位置处的侧板102上设置有一对不完全齿轮405，两个不完全齿轮405分别与对应的齿条404啮合设置，侧板102的后侧面设置有用于同时实现两个不完全齿轮405同步转动的动力组件406。具体动力组件406包括齿轮箱4061和伺服电机4062，伺服电机4062的输出轴伸入齿轮箱4061的端部连接有主动齿轮4063，齿轮箱4061的上下两端均设置有从动齿轮4064，从动齿轮4064与对应的不完全齿轮405之间通过轮轴4065相连接。上述动力组件406仅以一个伺服电机为动力源即可同时驱动两个不完全齿轮405同步转动，然后再通过不完全齿轮405与上下齿条的啮合传动使得水平移动条402在水平轨道槽401中左右往复移动，在配合抓放料机构403的设计，在运行过程中将一个工位上的电暖器外壳体抓取，然后放到下一工位，从而实现逐步上料、下料的过程。
45.实施例2
46.本实施例2提供了一种电暖器生产用的智能机床，参考附图1和附图2，包括该专业机床的主体包括机床底座100和控制箱101，在机床底座100的上表面后端固定连接有侧板102，侧板102的上端连接有顶板103，机床底座100的上表面前端两侧设置有用于对顶板103进行支撑的立柱104，两个立柱104之间设置有分段板105，从而使得侧板102、顶板103和分段板105构成了整个机罩。参考附图3，在位于机罩中的机床底座100上表面左右两端分别设置有冲孔机构200和打磨机构300，以及还在机罩106中设置有上下料机械手400。
47.参考附图4，冲孔机构200包括固定设置在机床底座100上表面左端的下模座201，下模座201上固定安装有下模具202，在下模具202的上表面开设有模孔203，该下模具202上表面开设的模孔203为多个，并且多个模孔203呈矩形阵列状均匀分布。具体的模孔203排布设计根据实际电暖器外壳体的设计进行确定。另外，还在下模具202的下端开设有碎料收集
腔，碎料收集腔中设置有向外延伸的排料导板2021。
48.参考附图3和附图5，在位于下模具202正上方的顶板103上固定安装有液压装置204，液压装置204的活塞杆伸入机罩106中的下端连接有上模座205，上模座205的下表面固定安装有上模具206，上模具206的下表面连接有与模孔203相适配的冲头2061。另外，为了保证在液压装置204的作用下上模具206压下的过程中不发生偏移，使得冲头2061与模孔203精准对齐，本实施例还在上模座205的左右两端均向外延伸有凸起块207，每个凸起块207上均连接有垂直的导向杆208，顶板103上开设有用于穿过导向杆208的导向孔，并且在导向杆208的顶端连接有限位块209。
49.参考附图3、附图6和附图7，打磨机构300包括固定在机床底座100上表面右端的固定块301，固定块301的上表面后端设置有转动件302，转动件302上转动连接有翻转块303，翻转块303的下表面和固定块301的上表面之间设置有第一伸缩装置304，具体第一伸缩装置304可根据实际情况选用液压缸、气缸或者电动伸缩杆其中的一种。
50.同时还在翻转块303的上表面开设有与电暖器外壳体相适配的卡槽3031，并在卡槽3031的上表面设置有压力传感器308和第一电磁铁309，并且压力传感器308与控制箱101中的控制模块电性连接，通过压力传感器308来感应物料是否放置到位，一旦放置到位则控制模块则根据设计成型来依次控制所有电器件进行运行，具体控制原理可参考附图10。
51.位于固定块301位置处的分段板105上设置有电机安装座305，电机安装座305上固定设置有打磨电机306，打磨电机306的输出轴伸入机罩中的端部连接有打磨轮片307。当冲孔完成后的电暖器外壳体放在翻转块303的上表面，然后控制模块控制第一伸缩装置304伸长使得翻转块303转动至垂直，此时电暖器外壳体的外表面与打磨轮片307相接触，通过高速旋转的打磨轮片307对其冲孔位置进行打磨。
52.另外，为了增加打磨轮片307对电暖器外壳体外表面的打磨面积，还在分段板105上设置有竖向导轨106，电机安装座305的背面开设有与竖向导轨106相匹配的导向槽，位于竖向导轨106正上方的分段板105上连接有凸板107，凸板107上设置有升降装置108，升降装置108的活塞杆下端与电机安装座305相连接，分段板105上开设有竖向条形口1051，打磨电机306的输出轴穿过竖向条形口1051设置。再打磨电机306驱动打磨轮片307高速旋转过程中还可通过控制升降装置108实现打磨轮片307的上下移动，从而实现对电暖器外壳体外表面的全方位打磨。
53.参考附图3、附图8和附图9，该上下料机械手400包括固定设置在侧板102上的水平轨道槽401，并且水平轨道槽401的左右两端与侧板102两侧相齐平。在水平轨道槽401中设置有水平移动条402，水平移动条402的前侧面设置有三个抓放料机构403，并且三个抓放料机构403分别间隔设置在冲孔机构200和打磨机构300的两侧。
54.其中，抓放料机构403包括与水平移动条402固定连接有的条形板4031，条形板4031的上表面设置有第二伸缩装置4032，具体第二伸缩装置4032可根据实际情况选用液压缸、气缸或者电动伸缩杆其中的一种，并在第二伸缩装置4032的活塞杆下端连接有第二电磁铁4033。通过控制模块来控制第二电磁铁4033的通电有无来实现抓料、放料的过程。
55.另外，还在水平移动条402中间位置的一段上下表面均设置有齿条404，位于齿条404位置处的侧板102上设置有一对不完全齿轮405，两个不完全齿轮405分别与对应的齿条404啮合设置，侧板102的后侧面设置有用于同时实现两个不完全齿轮405同步转动的动力
组件406。具体动力组件406包括齿轮箱4061和伺服电机4062，伺服电机4062的输出轴伸入齿轮箱4061的端部连接有主动齿轮4063，齿轮箱4061的上下两端均设置有从动齿轮4064，从动齿轮4064与对应的不完全齿轮405之间通过轮轴4065相连接。上述动力组件406仅以一个伺服电机为动力源即可同时驱动两个不完全齿轮405同步转动，然后再通过不完全齿轮405与上下齿条的啮合传动使得水平移动条402在水平轨道槽401中左右往复移动，在配合抓放料机构403的设计，在运行过程中将一个工位上的电暖器外壳体抓取，然后放到下一工位，从而实现逐步上料、下料的过程。
56.最后，本实施例还在机床底座100上表面的前侧面还设置有碎屑传输机500，碎屑传输机500的一端设置在打磨轮片307的正下方，另一端伸出机床底座100的右端设置。上述通过设置的碎屑传输机500对打磨过程中产生的碎屑进行接收，接收后再由碎屑传输机500送出机床，从而保证了机床的清洁性，防止因抛光打磨而造成机床脏乱。
57.实施例3
58.冲压的合力作用点称为模具压力中心，设计时,模具压力中心应与压力机滑块中心一致,如果不一致,冲压时会产生偏载导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损,降低模具和压力机的使用寿命。现有技术中通常采用如下公式计算压力中心：
[0059][0060][0061]
其中x0为制件压力中心到y轴的距离，y0为制件中心到x轴的距离，(x0,y0)即压力中心，n为小孔的数量，li为第i个小孔的周长，xi为第i个小孔中心至y轴的距离,yi为第i个小孔中心至x轴的距离。
[0062]
但是，由于电暖器在进行组装时需要进行封边，因此如图5所示，模具206的一边为弧形折边，因此整个板材料的受力不仅有小孔冲压力，还有弧边冲压力，如果按照传统方法进行计算则无法确定出真正的压力中心。
[0063]
本实施方式通过分步计算的方式计算真正的压力中心，首先通过公式(1)(2)的传统计算方式计算得到仅有冲压孔时的压力中心(x0,y0)；
[0064]
根据hill屈服准则(具体参见《the mathematical theory of plasticity》)以及材料的平面应变特征可得在材料弯曲时的切向应力为：
[0065][0066]
其中r为材料的厚向异性指数，k为材料的强度系数，h为材料的厚度，r为模具弧度的半径，n为材料的硬变指数；
[0067]
切向应力近似为在圆弧两侧均匀分布，则圆弧单位力矩可表示为：
[0068][0069]
由于材料仅在一个方向弯曲，因此令涉及一个方向的压力中心的改变，设弯曲方向为y轴方向，设真正的压力中心x坐标为xr；
[0070]
根据力矩平衡有：
[0071][0072]
其中l为成型后制件的宽度，mh为小孔冲压力的等效单位力矩
[0073]
根据冲切力公式，可得每个小孔的冲切力：
[0074]
p＝lhτt(公式6)；
[0075]
其中p为一个小孔的冲切力，lh为小孔周长，τ为材料抗剪强度，t为材料厚度；
[0076][0077]
其中pi为第i个小孔的冲切力，n为小孔的数量，xi为第i个小孔中心至y轴的距离；
[0078]
将公式(3)(4)(6)(7)代入公式(5)即可求出xr，则真正的压力中心为(xr,y0)。
[0079]
通过本实施例可以求出真正压力中心，在对设备进行调式时，将液压装置204的压力中心对准制件的压力中心(xr,y0)解决冲压时产生偏载的技术问题。
[0080]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。