一种管材切断设备及其夹模装置的制作方法

本实用新型涉及管材加工设备，具体地说，涉及一种管材切断设备及其夹模装置。

背景技术：

在管状零件的加工制造中，需先将长管坯切断成定长管坯，再对定长管坯进行弯管、扩口、缩口、胀管及冲孔等加工处理。当前，常用锯床切断、砂轮切断等机械加工方法与冲压加工方法将管材切断成预定长度。机械加工方法的优点为切断面质量稳定，但由于其加工生产效率偏低而难以进行批量化生产；与之相反，冲压加工方法的优点为生产效率高而便于批量化生产，但在切断时容易导致管壁被压扁，使得切断面产生畸变、歪斜。

冲压剪切法简称冲切法，作为一种冲压加工方法，其在压力机上利用模具对管材进行切断；在切断过程中，基于切刀的刃尖与管壁接触而迫使其发生塑性变形，同时刀尖压入管壁中，随着刀尖进入管壁深度的增加，导致管壁材料瞬间脆裂，并利用切刀侧刃与凹模侧刃开始剪切管壁，直至完全切断管材为止。在切断过程中，如图1所示，在利用切断刀片01的刀刃顶角011冲切管材02的顶部021时，刀刃顶角011的挤压易使管壁顶部021压扁而导致切断面畸变。

为了更好地解决管材在开始冲切时易发生压扁而导致切断面畸变的问题，公告号为CN2414865Y的专利文献公开了一种切管工模，参见其附图，包括用于对管材进行夹持的夹模单元2、用于在管材的待切断位置成形出切口的切口单元与用于在前述切断位置处将管材切断的切断单元。如其说明书附图1所示，夹模单元2包括左定夹模及由致动器驱动的右动夹模；切断单元包括由致动器驱动的切断刀片1，切断刀片呈尖锥状，其刀刃向着左右两侧；切口单元为拉刀机构，包括带有空孔4的拉刀基座3、设有孔10的滑块5、切口刀片6及传动柱7，滑块5横向活接在拉刀基座3上，切口刀片6固接在滑块5上，传动柱7由垂直的柱头8和倾斜的柱身9构成，孔10包括与柱身9配合倾斜孔部11及与柱头8配合的垂直部分12，通过传动柱7与孔10的耦合，从而可利用用于驱动切刀1上下移动的竖向驱动器依序驱动切口刀片6在管材的待切断位置上沿横向拉出切入切口，再驱动切口刀片6沿反向移动至退出切断位置，接着驱动切断刀片1沿竖向从切入切口切入管材中以将管材切断。

前述管材切断设备上夹模单元由于空间限制及零部件之间的干涉，将夹模单元的结构设置包括静夹模与动夹模，导致管材切断面上产生的稍许卷边都会导致切断产生的管材不容易卸料。

此外，前述切断设备通过增设切口单元而预先在管材的切断入口处切出切入切口，可有效地避免管材在开始冲切时易发生压扁而导致切断面畸变的问题。但在利用刀刃顶角011对管壁底部022进行冲切时，会在切断面处产生毛刺与歪斜变形，且及在易在切入切口处产生歪斜变形。此外，在现有技术中，需靠刀刃顶角011刺入管壁中而获取初始切口，随管壁的增厚，易使刀刃顶角产生崩刃，为了避免崩刃及提高切断刀片01的使用寿命，通常做法是增加刀刃顶角的角度，但随刀刃顶角的增大，刺入所需压力更大，且容易导致顶部变形更大，及在底部处更大概率地出现毛刺与歪斜变形。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种夹模装置，可基于一个直线位移输出装置完成对两个动夹模的驱动；本实用新型的另一目的是提供一种以上述夹模装置构建的管材切断设备。

为了实现上述目的，本实用新型提供的夹模装置包括夹模座、第一动夹模、第二动夹模及用于控制两个动夹模沿启闭方向往复移动而启闭的夹模驱动机构；夹模驱动机构包括直线位移输出装置，直线位移输出装置包括定子与动子，定子相对夹模座在启闭方向上可自由地往复移动，定子通过第一连接件驱动第一动夹模，动子通过第二连接件驱动第二动夹模；第一动夹模的夹持位置与释放位置及第二动夹模的夹持位置与释放位置所组成的四个位置中，夹模座上设有在其中一个夹持位置及一个释放位置上与动夹模相抵靠而对其单向位移进行止挡定位的定位件。

基于前述结构设计，可基于一个驱动器同时带动两个动夹模的张开与夹持动作，与现有技术相比，由于少一个致动器的干涉而便于对与之配合的装置进行布局。

具体的方案为夹模座上设有用于容纳两个动夹模的夹模容纳腔，直线位移输出装置位于夹模座的一侧，夹模容纳腔邻近直线位移输出装置的内腔壁构成第一定位件，第一定位件使邻近直线位移输出装置的动夹模处于释放位置。有效地利用夹模座的结构，以简化设备结构。

更具体的方案为与远离直线位移输出装置的动夹模固连的连接件为连接导杆，夹模容纳腔位于启闭方向上的两内腔壁上均设有与连接导杆相配合的导向孔，邻近直线位移输出装置的动夹模上设有与连接导杆相配合的导向孔，另一动夹模固定在连接导杆上。利用一个动夹模的连接件构成另一动夹模的导向杆，能有效地减少零部件数量及零部件相互之间的干涉。

优选的方案为连接导杆的另一端伸出夹模座后与定位止挡件固定连接，定位止挡件与夹模座抵靠而构成第二定位件，第二定位件使另一动夹模处于夹持位置，定位止挡件在连接导杆的轴向上的固定位置可调。

为了实现上述另一目的，本实用新型提供的管材切断设备包括机架及安装在机架上用于对管材进行夹持的夹模单元、用于在管材的待切断位置成形出切口的切口单元与用于在切断位置将管材切断的切断单元；切口单元包括切口刀片，切断单元包括切断刀片；夹模单元为上述任一技术方案所描述的夹模装置。基于上述夹模单元的结构设置，可便于切口单元在机架上的布局及其与夹模单元的配合。

具体的方案为切口刀片包括用于在切断位置处切出供切断刀片切入的切入切口的第一刃部，及用于在切断位置处切出供切断刀片切出的切出切口的第二刃部；切断刀片的侧刃包括圆弧状刃部。

基于上述结构设置，以通过切口刀片在管材的待切断位置成形出切入切口与切出切口，减少了刀刃顶角在切断管材过程中的受力，有效地降低刀刃顶角出现崩刃的风险，能有效地提高切断刀片的使用寿命；在管壁底部处成形出切出切口，可减少管壁底部端面在成形过程出现的毛刺；且在管壁底部区域处，能够利用切断刀片与夹模刃对管壁所施加的挤压力，抵消部分由于在成形切出切口所产生的形变；有效地提高了管材切断面的成形质量。

更具体的方案为切口刀片的前端部为U型开口部，U型开口部的两臂端部为构成第一刃部与第二刃部的刨刀式刃部。能够更好地对管材施加对称的刨切力，且便于对切口刀片的安装。

优选的方案为切口单元和/或切断单元包括固设在机架上的刀片基座及用于驱动刀片相对刀片基座沿冲切方向往复移动的驱动机构；刀片基座上设有扣合于刀片两边缘侧上的导向槽，及设有位于刀片两面侧上且长轴沿冲切方向布置的避让长孔；避让长孔远离夹模单元的一端为开口端，刀片上固设有用于将其固定在驱动机构的动子上且可沿避让长孔往复滑动的固定杆。通过设置导向槽，不仅能对刀片的冲切过程进行导向而提高冲切质量，且能对刀片两侧进行限位而有效地降低折断风险，以提高刀片的使用寿命。

另一个优选的方案为两个动夹模上均设有与切断刀片相配合的导向槽；邻近切口单元的动夹模上设有与切口刀片相配合的导向槽。通过在夹模上设置滑槽，以在为刀片的冲切过程提供导向与保护的同时，能在管材切断位置的两侧同时提供夹持，有效地提高管材切断端面的成形质量。

再一个优选的方案为夹模单元的驱动机构与切口单元的驱动机构分设于夹模座的两侧上，切断单元的驱动机构设于夹模座的上下两端侧中的一者上，构成T型结构。

附图说明

图1为现有技术中使用切断刀片对管材进行切断的过程示意图；

图2为本实用新型管材切断设备实施例1在略去机架、送料单元与卸料单元后的立体示意图；

图3为本实用新型管材切断设备实施例1在略去机架、送料单元与卸料单元后的结构示意图；

图4为图2中A局部放大图；

图5为图4中B局部放大图；

图6为本实用新型管材切断设备实施例1中切口单元侧的局部结构示意图；

图7为本实用新型管材切断设备实施例1中切口单元侧的局部立体示意图；

图8为本实用新型管材切断设备实施例1中夹模单元侧的局部立体示意图；

图9为本实用新型管材切断设备实施例1中切断单元侧的局部立体示意图；

图10为本实用新型管材切断设备实施例1中切断单元侧的局部结构示意图；

图11为本实用新型管材切断设备实施例1中夹模单元的两个动夹模均处于夹持位置时的结构示意图；

图12为本实用新型管材切断设备实施例1中夹模单元的两个动夹模均处于释放位置时的结构示意图；

图13为本实用新型管材切断设备实施例1中切口刀片的结构示意图；

图14为使用本实用新型管材切断设备实施例1在管材上切出的切入切口与切出切口的结构示意图；

图15为使用本实用新型管材切断设备实施例1对经切口后的管材进行切断的过程示意图；

图16为本实用新型管材切断设备实施例2中切口刀片的结构示意图；

图17为本实用新型管材切断设备实施例3中夹模单元的两个动夹模均处于夹持位置时的结构示意图；

图18为本实用新型管材切断设备实施例3中夹模单元的两个动夹模均处于释放位置时的结构示意图；

图19为本实用新型管材切断设备实施例4中夹模单元的两个动夹模均处于夹持位置时的结构示意图；

图20为本实用新型管材切断设备实施例4中夹模单元的两个动夹模均处于释放位置时的结构示意图；

图21为本实用新型管材切断设备实施例5中夹模单元的两个动夹模均处于夹持位置时的结构示意图；

图22为本实用新型管材切断设备实施例5中夹模单元的两个动夹模均处于释放位置时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本实用新型作进一步说明。

在下述各实施例中，主要对管材切断设备中的切断单元、夹模单元及切口单元的结构进行示例性说明，至于管材切断设备上的机架、上料单元、卸料单元等单元的结构参照现有产品进行设计；对于管材切断设备，可根据切断管材所需动作而在机架上增设对应功能单元，比如管材校直单元、管端定位单元等；当然了，对于人工进行上料与卸料的管材切断设备，可无需设置上料单元与卸料单元。管材切断设备实施例1

参见图2及图3，本实用新型管材切断设备包括机架及安装该机架上的夹模单元2、切口单元3、切断单元4、上料单元与卸料单元。其中，上料单元用于将长管坯输送至夹模单元2，以使夹模单元2能在预定位置对管材进行夹持，卸料单元用于将切断产生的定长管坯从夹模单元2上卸下。

参见图2至图12，机架包括用于安装夹模单元2、切口单元3与切断单元4的安装基座1。安装基座1上设有在前侧面上敞口的T型容纳槽10，该T型容纳槽10倒置布置且其竖向端口11为开口端，在T型容纳槽10的左横向槽壁100上设有四个导孔12及一个安装槽13，在右横向槽壁101上设有四个导孔14及一个通孔15。

夹模单元2包括左动夹模21、右动夹模22及用于控制两个动夹模沿X轴向启闭的夹模驱动机构5，X轴向构成本实施例中的两个动夹模的启闭方向，两个动夹模均安装在T型容纳槽10的横向槽部内，即T型容纳槽10构成本实施例中的夹模容纳腔。左动夹模21包括夹模座210及固设在夹模座210上的仿形凹模211，右动夹模22包括夹模座220及固设在夹模座220上的仿形凹模221。夹模驱动机构5包括油缸51、推拉杆52及四根连接导杆53；油缸51构成本实施例中的直线位移输出装置，直线位移输出装置还可选自油缸、直线电机等机构，直线位移输出装置也构成本实施例中夹模单元的驱动机构。连接导杆53的右端与油缸51的缸体510固定连接，左端依次穿过与之配合的导孔14及导孔12，左端伸出左横向槽壁100后与定位止挡件54固定连接，定位止挡件54在本实施例中选用螺母，即定位止挡件54在连接导杆53轴向上的固定位置可调。推拉杆52的左端与夹模座220固定连接，右端在穿过通孔15后通过铰接机构55与油缸51的活塞杆511固定连接，夹模座220上设有与连接导杆53相配合的四个导孔，从而使右动夹模22在推拉杆52的推拉下而沿连接导杆53在X轴向上往复移动。夹模座210上设有与连接导杆53相配合的通孔，并通过固定销56将夹模座210与连接导杆53固定连接，即在连接导杆53与导孔12、14的配合下，而推动左动夹模21沿X轴向往复移动。其中，缸体510构成本实施例中直线位移输出装置的定子，活塞杆511构成本实施例中直线位移输出装置的动子，连接导杆53构成本实施例中的第一连接件，左动夹模22构成本实施例中的第一动夹模，推拉杆52构成本实施例中的第二连接件，右动夹模22构成本实施例中的第二动夹模。

切口单元3包括油缸31、通过安装槽13固设在安装基座1上的刀片基座32及可沿X轴向往复移动地安装在刀片基座32内的切口刀片33；刀片基座32上设有两个导向槽34及两个避让长孔35，每个导向槽34扣合于切口刀片33的一边缘侧上，每个避让长孔35位于切口刀片33两面侧上且长轴沿X轴向布置，X轴向也构成本实施例中切口刀片33的切口冲切方向；避让长孔35远离夹模单元2的一端为开口端，切口刀片33上固设有可沿避让长孔35往复滑动的固定杆36。油缸31的缸体固设在机架上，在本实施例中，通过固设在刀片基座32上而间接地固设在机架上，油缸31的活塞杆与切口刀片33固定连接，从而可推动切口刀片33沿切口冲切方向往复移动。油缸31构成本实施例中切口单元3的驱动机构。

切断单元4包括油缸41、固设在安装基座1上的刀片基座42及可沿Z轴向往复移动地安装在刀片基座42内的切口刀片43，刀片基座42的主体结构穿过竖向端口11而装设在T型容纳槽10内；刀片基座42上设有两个导向槽44及两个避让长孔45，每个导向槽44扣合于切口刀片43的一边缘侧上，每个避让长孔45位于切口刀片43两面侧上且长轴沿Z轴向布置，Z轴向也构成本实施例中切断刀片43的切断冲切方向；避让长孔35远离夹模单元2的一端为开口端，切断刀片43上固设有可沿避让长孔45往复滑动的固定杆46。油缸41的缸体固设在机架上，在本实施例中，通过固设在刀片基座42上而间接地固设在机架上，油缸41的活塞杆与切断刀片43固定连接，从而可推动切断刀片43沿切断冲切方向往复移动。油缸41构成本实施例中的切断单元4的驱动机构。

如图2及图3所示，夹模单元2的驱动机构与切口单元3的驱动机构分设于安装基座1的左右两侧上，切断单元4的驱动机构设于安装基座1的上端侧上，即安装基座1、夹模单元2、切口单元3与切断单元4一起构成T型结构。在本实施例中，切口刀片33为如图13所示的一体式结构，前端部330为U型开口部，后端部上设有用于套装在固定杆36上的通孔333，也借助于通孔333与固定杆36而将切口刀片33固定在油缸31的活塞杆上；U型开口部的两臂端部均为刨刀式刃部，即在U型开口部的两臂端部设有刨刀式刃部331与刨刀式刃部332。本实施例所使用的切断刀片43为图1所示的双圆弧切刀，其侧刃曲线参数根据实际使用工况并以作图法获取。

参见图2至图15，使用本管材切断设备将管材在预定切断位置切断过程包括上料步骤S1、切口步骤S2、切断步骤S3及卸料步骤S4。

上料步骤S1，根据所需切割出定长管坯的长度，控制上料单元将长管坯输送至待切断位置位夹模单元2上的刀位处，接着控制油缸51驱动两个动夹模朝管材移动而对管材进行夹持。

在本实施例中，由于油缸51的缸体510相对机架至少在X轴向上可自由滑动，即定子相对所述安装基座在所述启闭方向上可自由地往复移动。随着活塞杆511被逐渐推出缸体510，由于缸体510至少在X轴向上不受约束，伸出的活塞杆511相对缸体510移动的动作效果是，通过推拉杆52推动右动夹模22朝左移动而向管材靠近，及通过连接导杆53拉动左动夹模21朝右移动而向管材靠近，直至定位止挡件54抵靠左横向槽壁100的外侧面时，左动夹模21被定位于夹持位置处，即左横向槽壁100与定位止挡件54配合而构成本实施例中使左动夹模21处于夹持位置的定位件，继续伸出的活塞杆511通过推拉杆52继续推动右动夹模22朝左移动至与左动夹模21闭合而完成对管材的夹持。对于右动夹模22的夹持到位的表征，即右动夹模22是否处于夹持位置，可通过设于两者间的压力传感器对夹持进行检测以进行表征判断，或者通过检测活塞杆511的伸出阻力以进行表征判断，还可通过检测活塞杆511伸出缸体510的长度进行表征判断。

切口步骤S2，如图14，在管材03的待切断位置处成形出供切断刀片43切入的切入切口031及供切断刀片43切出的切出切口032。

在成形出切口的过程中，油缸31推动切口刀片33朝右侧移动，至其上的刨刀式刃部331在管材03上刨切出切入切口031，及刨刀式刃部332在管材03上刨切出切出切口032。且在刨切切口的过程中，如图8所示，切口刀片33穿过设于左动夹模21上的导向槽2100。其中，刨刀式刃部331构成本实施例中用于在管材03的切断位置处切出供切断刀片43切入的切入切口031的第一刃部，刨刀式刃部332构成本实施例中用于在管材03的切断位置处切出供切断刀片43切出的切出切口032的第二刃部。

切断步骤S3，驱动切断刀片43的刀尖从切入切口031切入管材03并从切出切口032切出，以利用切断刀片43的双弧形侧刃将管材03从待切断位置切断。

在对管材03进行切断的过程中，油缸41推动切断刀片43沿Z轴向朝下移动，从而对管材进行切断操作。且在切断管材的过程中，如图8所示，切断刀片43穿过设于左动夹模21上的导向槽2100及设于右动夹模22上的导向槽(图中未示出)。

通过在两个动夹模上设置导向槽，在为刀片的冲切过程提供导向及防止刀片振动幅度过大的同时，可使两个动夹模在沿管材03轴向在冲切位置两侧同时对管材03进行夹持，可有效地确保管材切断面的成形质量。

卸料步骤S4，控制卸料单元夹住被切断成定长的管坯，接着控制油缸51驱动两个动夹模朝两侧移动而释放对管材03的夹持，接着控制卸料单元将定长管坯从夹模单元2上拉出，并放置于预定收纳器内。

在控制两个动夹模张开的过程中，驱动活塞杆511缩回缸体510，随着活塞杆511被缩回缸体510内，由于缸体510至少在X轴向上不受约束，缩回的活塞杆511相对缸体510的动作效果是，通过推拉杆52拉动右动夹模22朝右移动而远离管材，及通过连接导杆53推动左动夹模21朝左移动而远离管材，移动至右动夹模22朝右移动，直至与右横向槽壁101的内腔壁抵靠时，右动夹模22将位于释放位置，即右横向槽壁101的内腔壁构成本实施例中使右动夹模22处于释放位置的定位件，随着活塞杆511缩回至预定长度之后，表明左动夹模21也处于释放位置。

在本实施例中，由于在成形切入切出切口时，切口刀片33的两个刀刃部同时且对称地对管材03进行冲切，对管壁两侧对称地施加冲切力，与现有技术中的单侧施加刨切力相比，能有效地降低切断面的歪斜变形问题。

管材切断设备实施例2

作为对本实用新型管材切断设备实施例2的说明，以下仅对与上述管材切断设备实施例1的不同之处进行说明。

参见图16，切口刀片33由上切口刀片3301与下切口刀片3302拼装成。在本实施例中，上下两个切口刀片与同一油缸的活塞杆固定连接而实现对管材同步成形出切入切口与切出切口。

管材切断设备实施例3

作为对本实用新型管材切断设备实施例3的说明，以下仅对与上述管材切断设备实施例1的不同之处进行说明。

参见图17及图18，使用相对安装基座静止的定位件71对右动夹模22处于夹持位置时的位置进行止挡定位，使用相对安装基座的定位件72对右动夹模22处于释放位置的位置进行止挡定位；而在夹模的启闭过程中，对左动夹模21处于夹持位置的定位可通过对二者间的夹持力度或油缸51的活塞杆511伸出油缸510的长度进行检测而完成判断；对左动夹模21处于释放位置的定位可通过对活塞杆511缩回油缸510的长度进行检测而完成判断。对于两个动夹模的夹持力度可通过贴设与凹模腔内壁面的应变传感器进行检测。

管材切断设备实施例4

作为对本实用新型管材切断设备实施例4的说明，以下仅对与上述管材切断设备实施例1的不同之处进行说明。

参见图19及图20，使用相对安装基座静止的定位件71对右动夹模22处于夹持位置时的位置进行止挡定位，使用相对安装基座的定位件72对左动夹模21处于释放位置的位置进行止挡定位；而在夹模的启闭过程中，对左动夹模21处于夹持位置的定位可通过对二者间的夹持力度或油缸51的活塞杆511伸出油缸510的长度进行检测而完成判断；对右动夹模22处于释放位置的定位可通过对活塞杆511缩回油缸510的长度进行检测而完成判断。

管材切断设备实施例5

作为对本实用新型管材切断设备实施例5的说明，以下仅对与上述管材切断设备实施例1的不同之处进行说明。

参见图21及图22，使用相对安装基座静止的定位件71对左动夹模21处于夹持位置时的位置进行止挡定位，使用相对安装基座的定位件72对左动夹模21处于释放位置的位置进行止挡定位；而在夹模的启闭过程中，对右动夹模22处于夹持位置的定位可通过对二者间的夹持力度或油缸51的活塞杆511伸出油缸510的长度进行检测而完成判断；对右动夹模22处于释放位置的定位可通过对活塞杆511缩回油缸510的长度进行检测而完成判断。

在上述各实施例的结构描述中，均采用两个定位件对两个动夹模的夹持与释放过程中的位置进行定位，当然了，可以通过设置三个或四个定位件以完成对两个动夹模的夹持与释放位置进行定位。此外，对两个动夹模的启闭导向均为通过连接导杆与设于横向槽壁上的导向孔的配合实现，从而可有效地减少零部件的数量；当然了，可通过在T型容纳槽内固设沿X轴向布置的导杆而实现对两个动夹模的启闭动作的导向。

夹模装置实施例

在上述管材切断设备实施例中，已对本实用新型夹模装置实施例进行了说明，在此不再赘述。

在上述各实施例中，安装基座同时构成本实施例中夹模装置的夹模座。

在本实用新型中，动夹模的“夹持位置”被配置为动夹模处于夹持管材的位置，“释放位置”被配置为动夹模移动至管材能从夹模单元上卸下的位置，且在该位置上不会对管材的正常卸料过程造成干涉而影响管材的质量。

对管材切断设备的结构，其切口刀片的驱动结构可选用公告号为CN2414865Y等专利文献所公开的结构，即与切断单元共用同一驱动机构；对于切断刀片，可选用单元圆弧切断或直侧刃式切断刀片；当然了，对于夹模单元上两个夹模的驱动也可选用类似公告号为CN2414865Y的专利文献所公开的耦合式驱动结构，即与切断单元共用同一驱动机构的结构；另外，驱动机构还可选用油缸之外的气缸、直线电机等直线位移输出装置；它们的结构并不局限于上述实施例。