模具流转式汽车刹车片全自动热压生产线的制作方法

本发明涉及一种用于汽车刹车片的全自动热压生产线，属于刹车片制造技术领域。

背景技术：

汽车刹车片通常通过模具在压力机上压制出来的，通常是在单台设备独立操作，模具都是固定安装在压机上，不易实现投.落料的自动化；由于投料量的误差造成了压制出来的产品的密度存在差异，造成了产品质量的不一致。压制设备一般为通用四柱上顶或下压式液压机，设备占用空间大，在多台液压机组成生产线时，操作者需要围绕多台液压机巡回作业，劳动强度大，生产效率低。

cn102218845a公开了一种《刹车片模具移动式回转热压生产线》，包括回转盘.等密度多腔移动式模具热压机.热压机plc控制器.集中供油液压系统.液压系统plc控制器.模具自动移动装置和预混料自动称量分装和投料装置，回转盘上安装有一组热压机，每个热压机的一侧均对应设有一个控制其运行的热压机plc控制器，热压机plc控制器.集中供油液压系统和液压系统plc控制器均安装在回转盘上，模具自动移动装置和自动称量分装设置在回转盘的外部，各个热压机plc控制器与液压系统plc控制器均采用串口通讯连接，液压系统plc与预混料自动称量.分装和投料装置中的plc控制器采用无线通讯连接。

上述生产线虽然实现了盘式刹车片的自动生产，但是呈回转式，布置不尽合理，结构相对复杂，在节能环保方面也尚需改进。

技术实现要素：

本发明针对现有刹车片制造技术存在的不足，提供一种自动化程度和生产效率高、节能环保的模具流转式汽车刹车片全自动热压生产线。

本发明的模具流转式汽车刹车片全自动热压生产线，采用以下技术方案：

该生产线，包括机架、自动称量站、直线多组多层热压机、下料保温物流线、上料保温物流线和模具传送线；自动称量站和模具传送线分别设置在机架的左右两侧，机架上在自动称量站的上料端设有称量桁架机械手，自动称量站的称料盒下方设置有模具水平输送机械手；直线多组多层热压机设置在机架中，上料保温物流线和下料保温物流线分别设置在直线多组多层热压机的两侧；上料保温物流线的外侧设置有上料桁架机械手，上料保温物流线与模具传送线之间设置有上料搬运机械手；下料保温物流线的外侧设置有下料桁架机械手，下料保温物流线与模具传送线之间设置有下料搬运机械手；模具传送线上设置有脱模装置和清理模腔装置。

所述模具传送线包括脱模输送线和人工抽检输送线，脱模输送线与上料保温物流线之间设置有下料搬运机械手，人工抽检输送线与上料保温物流线之间设置上料搬运机械手，脱模输送线上设置有脱模装置和清理模腔装置，人工抽检输送线上设置有推料机构、挡料机构和下料架，推料机构和下料架在人工抽检输送线的两侧相对布置。所述推料机构和挡料机构可采用气缸或油缸。

所述脱模装置，包括脱模缸和推料机构，脱模缸和推料机构均固定安装在机架上，推料机构位于脱模缸上方。脱模缸和推料机构可以采用气缸或油缸。

所述清理模腔装置，包括清模缸、自动喷脱模剂装置和自动清理机构，清模缸、自动清理机构和自动喷脱模剂装置自下至上依次设置，自动喷脱模剂装置为喷头结构，自动清理机构包括传动链和毛刷，传动链上带有毛刷。清模缸将模芯顶起，自动清理机构完成清理，模芯复位，自动喷脱模剂机构对模腔喷脱模剂。

所述自动称量站，包括料箱、搅拌机、拨料机构、自动摊平机构、拨棒定量机构、皮带输送机和称料机构，拨料机构和自动摊平机构设置在皮带输送机的上方，料箱设置在拨料机构的上方，拨棒定量机构设置在皮带输送机的前端，料箱内设置有搅拌机。

所述自动称量站中的拨料机构包括电机和拨料滚筒，拨料滚筒与电机连接，用来控制物料的投放量。

所述自动称量站中的自动摊平机构包括电机和转盘，转盘连接在电机上，电机驱动转盘旋转，从而摊平物料，使物料厚度均匀的平铺在皮带上。

所述自动称量站中的拨棒定量机构包括拨料轴、拨料棒和拨料电机，拨料轴安装在皮带输送机的前端，并与拨料电机连接，拨料轴上分布有拨料棒，拨料棒在拨料轴上呈螺旋状分布。

所述自动称量站中的称料机构，包括称料传感器、称料盒、回转气缸和称料层固定架，称料盒通过称料传感器连接在称料层固定架上，称料盒与回转气缸相连，回转气缸安装在称料层固定架上。其中：所述称料机构的称料盒上装有称料固定盒，以防止粉料在倒入和倒出称料盒过程中散落，减少粉尘。

所述直线多组多层热压机，包括板式框架，板式框架由立板、上梁和底梁构成，立板连接在上梁和底梁之间，框架内至少设置有一组压制装置，各组压制装置水平排布；压制装置包括压制机构和排气机构，压制机构和排气机构均设置在框架上；所述压制机构，包括导轨、滑块、动梁和推拉机构，导轨竖向安装在立板上，推拉机构固定安装在上梁上，动梁至少设置有一层，顶层的动梁与推拉机构连接，各层动梁通过滑块安装在导轨上，各层动梁之间设置有连带提升机构。

所述直线多组多层热压机中的压制装置的侧面均设置有对开门，可以减少热量散失，节能保温，减少粉尘。

所述直线多组多层热压机中的压制装置中还设置有加热装置，对模具内的物料进行加热。

所述直线多组多层热压机中的推拉机构可以采用液压缸、电动缸、螺旋移动机构等现有技术。

所述直线多组多层热压机中的连带提升机构是在各层动梁之间均设置有连接杆，连接杆的上端固定连接在上层的动梁上，连接杆的底端设置挡块。

所述直线多组多层热压机中的排气机构包括排气气缸、提升杆、轴套和提升块，排气气缸水平安装在上梁上，轴套安装在上梁上且与排气气缸的活塞杆连接，提升杆套装在轴套中并与顶层的动梁连接，提升杆上在压制机构中的顶层动梁以外的动梁的下方均设置有提升块。所述提升杆上提升块的间距就是排气时各层动梁的间距。

本发明中所采用的热压成型模具，包括上模和下模；上模固定在热压机上，下模随生产线流转使用，下模中设置有活动模芯，以将成型工件顶出。

本发明全面改变了刹车片热压成型采用大吨位多层压机的作业模式，通过一组多台热压机组成生产线，各热压机采用同一个上下料和模具移动装置，实现了上下料自动化作业，提高了生产效率，保证了产品质量，各热压机可执行不同的压制工艺，生产不同的型号的产品。实现了自动化和信息化，高效、环保、节能。同时解决了作业环境差、劳动强度高和高温、粉尘、异味污染问题。本发明具有以下特点：

1.实现了汽车刹车片等密度热压成型。

2.采用单体封闭模具及模具流转模式，实现自动化。

3.减少物料在整个刹车片热压成型过程中的转移，减少中间环节。

4.采用单模多层热压方式，压机为多组直线型式。

5.采用机械手实现物料转移。

6.各工序及各设备间通过辅助机构自动衔接，实现无人化。

7.降低成本

在采用等密度热压成型和封闭模具后，产品的一致性得到大幅度的提高，刹车片的厚度误差可控制在0.2mm。全自动化生产，只需12人。按照6万元/人*年。每年节约人力成本约882万元。

8.节能环保

热压成型设备的能源损失最主要的是热能。所以，节能的重点应放在对流散热和辐射散热上。最有效的办法是封闭热源。直线压机拟采用前后自动对开门，封闭压机，滚道线采用全封闭结构，有效减少热量损失；

采用该自动生产线技术后，只有在称量落料、料仓上料和压机初始压制时会造成扬尘。所以，落料对接口采用平面密封落料，并合理设计除尘管路，减少扬尘。在压机上部设置除尘除味管道，可有效减少气味散出。

附图说明

图1是本发明模具流转式汽车刹车片全自动热压生产线的立体结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明中上下料桁架机械手的位置示意图。

图4是本发明中自动称量站的立体结构示意图。

图5是自动称量站中称料机构的立体结构示意图。

图6是自动称量站中称料机构的侧面结构示意图。

图7是本发明中直线多组多层热压机的结构示意图。

图8是图7的左视图。

图9是本发明中脱模装置和清理模腔装置的结构示意图。

图10是本发明中脱模装置和清理模腔装置的立体结构示意图

其中：1.机架，2.称量桁架机械手，3.自动称量站，4.下料桁架机械手，5.上料桁架机械手，6.直线多组多层热压机，7.下料搬运机械手，8.上料搬运机械手，9.脱模装置，10.上料保温物流线，11.下料保温物流线，12.模具水平输送机械手，13.脱模输送线，14.人工抽检输送线，15.清理模腔装置；

16．清模缸，17.脱模缸，18.自动喷脱模剂装置，19.脱模推料机构，20.自动清理机构，21.推料机构，22.下料架；

301.料箱，302.搅拌机，303.拨料机构，304.自动摊平机构，305.拨棒定量机构，306.皮带输送机，307.称料机构；

30301.拨料滚筒；

30701.称料传感器，30702.称料固定板，30703.称料盒，30704.称料固定盒，30705.回转气缸，30706.气缸固定板，30707.称料层固定架；

601.液压缸，602.排气气缸，603.提升杆，604.导轨，605.滑块，606.连接件，607.上模，608.下模，609.连接杆，610.提升块，611.动梁，612.压制装置，613.底梁，614.轴套，615.挡块，616、上梁，617、立板。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明的模具流转式汽车刹车片全自动热压生产线，包括机架1、自动称量站3、直线多组多层热压机6、下料保温物流线11、脱模和清理模腔装置9、上料保温物流线10、脱模输送线13和人工抽检输送线14。机架1的一侧（图1中的左侧）设置自动称量站3，另一侧设置脱模输送线13和人工抽检输送线14。机架1上在自动称量站3的一侧的称量桁架机械手2，用于将模具中的下模从上料保温物流线10取出放入模具水平输送机械手12。模具水平输送机械手12初始位置位于自动称量站3的称料盒下方，自动称量站3可一次性将物料投入下模，模具水平输送机械手12将投放物料后的模具输送至直线多组多层热压机6的上方。直线多组多层热压机6设置在机架1中，上料保温物流线10和下料保温物流线11分别设置在直线多组多层热压机6的前后两侧。脱模输送线13设置在下料保温物流线11一侧（图1中的右侧），人工抽检输送线14设置在上料保温物流线10的一侧（图1中的右侧）。上料保温物流线10将下模输送至称量桁架机械手2处，下料保温物流线11用于将模具输送至下料搬运机械手7处。上料保温物流线10的外侧设置有固定在机架1上的上料桁架机械手5，用于给直线多组多层热压机6投入填满料的模具。下料保温物流线11的外侧设置有固定在机架1上的下料桁架机械手4，下料桁架机械手4用于将压制完成的模具从直线多组多层热压机6内取出，放入下料保温物流线11；下料保温物流线11末端设置有固定在机架1上的下料搬运机械手7，下料搬运机械手7用于将模具搬运至脱模输送线13。脱模输送线13上设置有脱模装置9和清理模腔装置15，分别用于刹车片脱模和清理模具。人工抽检输送线14上设置有推料机构21、挡料机构和下料架22（参见图9和图10，未画出挡料机构），推料机构21和下料架22在人工抽检输送线14的两侧相对布置，用于将模具推至下料架22上。人工抽检输送线14与上料保温物流线10之间设置有上料搬运机械手8，上料搬运机械手8将下料架22上的模具搬运至上料保温物流线10。

称量桁架机械手2、上料桁架机械手5和下料桁架机械手4均为三轴桁架机械手，可以实现x、y、z三个方向的往复运动。上料搬运机械手7和下料搬运机械手8为两轴桁架机械手，可以实现x、z两个方向的往复运动。模具水平输送机械手12为单轴机械手。

上料保温物流线10、下料保温物流线11、脱模输送线13和人工抽检输送线14均采用倍速链输送线。上料保温物流线10和下料保温物流线11的外面设有护罩15，使全线为全封闭隔热模式，在护罩15上设置有自动门，自动门设置在上下模具的位置，这样可以保持模具的温度，减少热量散失，在保温物流线的下方，自动门附近设有隔料气缸，用于控制一次只允许一个模具进入自动门。

本发明中采用的热压成型模具，包括上模607和下模608（参见图7），上模607固定在直线多组多层热压机6中，下模608随上料保温物流线10、下料保温物流线11、脱模输送线13和人工抽检输送线14运行。下模608中设置有活动模芯，以将成型工件顶出。

下模608外部设计有夹持销孔，搬运模具的机械手上设置有带两个销轴的夹爪，当模具在物流线上运转需要搬运时，夹爪上的销轴插入夹持销孔中，保证模具转运过程可靠。下模608的外部还设计有脱模槽，脱模时用于固定下模，防止脱模过程中，摩擦力过大导致整个下模被带起。

本发明中的自动称量站3的结构详见图4、图5和图6，具体如下所述。

如图4所示，自动称量站3包括料箱301、搅拌机302、拨料机构303、自动摊平机构304、拨棒定量机构305、皮带输送机306和称料机构307。拨料机构303和自动摊平机构304设置在皮带输送机306的上方，料箱301设置在拨料机构的303上方，拨棒定量机构305设置在皮带输送机306的前端。料箱301内设置有搅拌机302，实现对物料的搅拌。拨料机构303包括电机和拨料滚筒30301，拨料滚筒30301与电机连接，辅助物料落到拨料机构303的拨料滚筒30301上，由拨料滚筒30301初步保证物料落在皮带输送机306上的厚度。皮带输送机306采用伺服电机，以实现精确控制。自动摊平机构304包括电机和转盘，转盘连接在电机上，电机驱动转盘旋转，从而摊平物料，使物料厚度均匀的平铺在皮带上。拨棒定量机构305包括拨料轴、拨料棒和拨料电机，拨料轴安装在皮带输送机306的前端，并与拨料电机连接，拨料轴上分布有拨料棒，拨料棒在拨料轴上呈螺旋状分布；拨料电机采用步进电机，可以通过控制拨料轴旋转的角度来控制参与拨料的拨料棒的数量。

称料机构307的结构如图5和图6所示，包括称料传感器30701、称料固定板30702、称料盒30703、称料固定盒30704、回转气缸30705、气缸固定板30706和称料层固定架30707。称料盒30703上装有称料固定盒30704（用于防止粉料在倒入和倒出称料盒过程中散落，减少粉尘），称料盒30703由称料固定板30702支撑，同时，称料盒30703与回转气缸30705相连，回转气缸30705通过气缸固定板30706固定，气缸固定板30706安装在称料层固定架30707上，称料固定板30702与称料传感器30701相连，称料传感器30701通过传感器固定架固定在称料层固定架30707上。称料层固定架30707安装在机架上。

整个自动称量站3设置四组皮带输送机，一次称量一组压制装置612中四个下模的料。其工作过程如下所述。

首先将混合物料倒入料箱301中，搅拌机302对物料搅拌，然后落到拨料机构303上，拨料机构303的拨料滚筒将物料输送到皮带输送机306上，然后通过自动摊平机构304摊平，促使混合物料以一定的厚度落到皮带输送机306上。当物料投放量接近于需求量时，皮带输送机306运行停止，拨棒定量机构305开始执行，完成精确的定量过程并将定量的混合物料投放到称料盒30703中。物料投入称料机构307后，通过称料传感器30701来检测称料盒中物料的质量，当物料的质量满足要求时，回转气缸30705带动称料盒30703翻转，将称料盒30703中的物料倒入下模。

模具水平输送机械手12将完成投料的模具输送至直线多组多层热压机6的上方，再由上料桁架机械手5放置于直线多组多层热压机6中的动梁611上。

本发明中的直线多组多层热压机6的结构详见图7和图8，具体如下所述。

直线多组多层热压机6采用板式框架结构，板式框架上至少设置有一组压制装置612，各组压制装置612水平排布。板式框架由立板617、上梁616和底梁613构成，上梁616和底梁613之间连接有至少两根水平布设的立板617，相邻立板之间设置有一组压制装置612。每组压制装置612的侧面均设置有对开门。

压制装置612包括压制机构和排气机构，压制机构和排气机构均设置在板式框架上。

压制机构包括导轨604、滑块605、动梁611和液压缸601，导轨604竖向固定在立板617上，液压缸601固定安装在上梁616上，动梁611至少设置有一层（图1和图2中设置四层），自上至下依次设置，顶层的动梁611与液压缸601的活塞杆连接，各层动梁通过连接件606安装有滑块605，滑块605安装在导轨604上，各层动梁通过滑块605沿着导轨604上下移动。液压缸601也可替换为电动缸、螺旋移动机构等其它推拉机构。

动梁的底部用于固定安装上模607，底梁及各层动梁上部用于放置下模608。上一层动梁底部的上模607与下一层动梁上部的下模608配合，组成完整的压制模具。

各层动梁之间设置有连带提升机构。该连带提升机构是在各层动梁上均设置有连接杆609（套装，连接杆609穿过该动梁，使用两根），连接杆609的上端固定连接在上一层的动梁上，连接杆609的底端设置挡块615，动梁沿导轨604移动，通过挡块615可带动动梁上下移动。

顶层的动梁在液压缸601活塞杆的推动下向下移动，其底部的上模607压在下一层（第二层）动梁上面的下模608上，并带动第二层动梁沿其对应的导向杆向下移动，第二层动梁底部的上模压在第三层动梁上面的下模上，如此层层下压，使得所有的上模与下模都对应配合，进行刹车片压制。

压制完成后，液压缸601带动顶层的动梁向上升起，使顶层动梁底部的上模与第二层动梁上面的下模分离，同时固定在顶层动梁上的导向杆通过挡块615带动第二层动梁上移，使第二层动梁底部的上模与第三层动梁上面的下模分离，如此层层升起，使得所有的上模与下模分离，完成压制流程。

每组压制装置612设有两组排气机构，以使动梁平稳抬起。每组排气机构包括排气气缸602、提升杆603、轴套614和提升块610，排气气缸602水平安装在上梁616顶部，轴套614安装在上梁616顶部且与排气气缸602的活塞杆连接，提升杆603套装在轴套614中并与顶层动梁连接，提升杆603上在除了最上层动梁以外的各层动梁的下方均设置有提升块610。提升杆603既能随顶层动梁升降，又能在轴套614带动下转动，并可以在轴套614中上下移动。工作时，排气气缸602的活塞杆伸出，推动轴套614转动，轴套614带动提升杆603一起转动，将提升杆上的提升块610旋转至对应的动梁611的下方，然后由液压缸601通过提升杆603带动顶层动梁底部的上模抬起，再通过提升块610依次使带有上模的动梁抬起，完成排气过程。排气完成后，液压缸601活塞杆再次伸出，使上模和下模压紧。

排气过程和压制过程中的动梁升起原理类似，也是一层层抬起。只是排气过程中动梁的行程比压制过程中动梁的行程短，提升杆603上相邻提升块610的间距就是排气过程中对应的相邻动梁之间的距离。排气完成后，液压缸601再通过提升杆603使动梁回落，再次进行压制。

在压制装置612内部还设置有加热装置，用于对模具加热，对模具内的物料进行加热，使物料达到所需的压制温度。

上述直线多组多层热压机6的工作过程如下所述：

首先在各层动梁的底部固定安装好上模607，通过机械手将装满物料的下模608投放到各层动梁611的上面，当一组压制装置612内的动梁上投放好下模608后，关闭该组压制装置612的对开门。通过加热装置对模具内的物料进行加热，达到所需温度后，液压缸601开始工作，液压缸601的活塞杆伸出，推动相应的动梁下移，使对应的上模与下模配合，开始压制。压制过程中需要进行排气，排气气缸602推动轴套614旋转，将提升块610转至对应的动梁611的下方，然后由液压缸601通过提升杆603将各层动梁611抬起一小段位移，完成排气，然后再次压制。经过几次压制与排气过程后进行最终保压，保压结束，排气气缸602的活塞杆缩回，轴套614带动提升杆603反转，将提升杆上的提升块610转出对应的动梁611的下方。液压缸601的活塞杆缩回，液压缸601通过连接杆609将各层动梁611完全抬起，完成整个压制过程。压制装置612的对开门自动打开，由下料桁架机械手4将下模608搬出放置在下料保温物流线11上，进入下一轮压制流程。下模608随下料保温物流线11运行至下料搬运机械手7处，下料搬运机械手7将下模608搬运至脱模输送线13上，并运行至脱模工位和清理模腔工位。

本发明中的脱模输送线13中的脱模工位和清理模腔工位分别设置有脱模装置9和清理模腔装置15，其结构如图9和图10所示。脱模装置9包括脱模缸17和推料机构19，脱模缸17和推料机构19均固定安装在机架1上。推料机构19位于脱模缸17上方，可以采用气缸或油缸，水平设置，用于将下模中的成型刹车片推出。脱模缸17的活塞杆上连接有模芯顶板。工作时，脱模输送线13将下模608输送至脱模工位（脱模缸17的上方），脱模缸17的活塞杆推动模芯顶板上移，模芯顶板将下模中的模芯推出。推料机构19将刹车片水平推出，由六轴机器人抓取成型的刹车片放入下一工位。脱模完成后，脱模缸17的活塞杆缩回，模芯02复位，脱模输送线13将完成脱模的下模608输送至清理模腔工位，由清理模腔装置15对模腔清理。

清理模腔装置15包括清模缸16、自动喷脱模剂装置18和自动清理机构20。清模缸16、自动清理机构20和自动喷脱模剂装置18自下至上依次设置。自动喷脱模剂装置18为喷头，自动清理机构20包括传动链和毛刷，传动链水平设置，其上带有毛刷，传动链由电机带动运转，电机带动传动链运转，传动链携带毛刷在模芯表面平移，来清理模芯。清模缸16将模芯顶起，自动清理机构20完成清理，模芯复位，自动喷脱模剂机构18对模腔喷脱模剂。喷脱模剂完成后，脱模输送线13将下模608输送至人工抽检输送线14。

参见图9和图10，本发明中的人工抽检输送线14的外侧设置有推料机构21、挡料机构（图9和图10中未画出）和下料架22，推料机构21和下料架22在人工抽检输送线14的两侧相对布置。推料机构21和挡料机构可采用气缸或油缸，挡料机构用于挡住由脱模输送线13输送过来的清理后的下模，推料机构21用于将下模推入下料架22上。人工抽检输送线14将下模608输送至推料机构21位置时，挡料机构伸出将下模608挡住。此时，如果不需要人工检查，推料机构21将下模推至下料架22上，由上料搬运机械手8将下模608搬至上料保温物流线10；如果需要人工检查，挡料机构缩回，下模608随人工抽检输送线14输送出来，进行人工检查。人工检查完成，人工抽检输送线14反向运行，将下模608输送回至推料机构21处，由推料机构21将下模推至下料架22。

本发明的工作过程如下所述：

首先，模具的上模固定在直线多组多层热压机上方，下模随上料保温物流线10输送至称量桁架机械手2处，上料保温物流线10的自动门打开，称量桁架机械手2依次将4个下模取出，搬运至位于自动称量站称料盒下方的模具水平输送机械手12处，自动称量站3将称量好的物料一次性投入到4个下模608中。物料投放完成后，由模具水平输送机械手12将4个下模608输送至待投料压机的上方，直线多组多层热压机6前面的对开门打开，上料桁架机械手5依次将4个下模608投入到各层热压机内，关闭对开门，进行压制。压制完成后，热压机6后面的对开门打开，下料桁架机械手4依次将4个下模608从热压机6内取出，放在下料保温物流线11上。下料保温物流线11将下模608输送至下料搬运机械手7处，下料搬运机械手7将下模608搬运至脱模输送线13，由脱模输送线13将下模608输送至脱模工位，由脱模装置9将模芯和刹车片顶出，完成脱模，脱模推料机构19将刹车片水平推出，由六轴机器人将刹车片抓取放入下道工序。模芯复位，下模608由脱模输送线13输送至清理模具工位，清理模芯。清理完成后，模芯复位，自动喷脱模剂机构对模腔喷脱模剂。喷脱模剂完成后，脱模输送线13将模具输送至人工抽检输送线14进行人工检查，人工检查完成，人工抽检输送线反向运行，将模具输送回至推料机构处，由推料机构21将下模推至下料架22上。上料搬运机械手8将下料架22上的模具搬运至上料保温物流线10，完成一轮模具流转。