一种数控顶出线材镦锻机及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及镦锻机和镦锻机的工作方法。
【背景技术】
[0002]镦锻机是利用大滑块的来回运动通过冲头对主模内的坯料进行镦锻的设备。
[0003]镦锻机主要由机体、冲头组件、冲头组件驱动机构、主模、顶料机构、送料机构和剪料机构组成。
[0004]传统的镦锻机，冲头组件和主模包括的凹模均被固定在对应的机体上，这种结构的镦锻机的机械机构多，结构复杂，故障多，操作难，镦锻效率低、进料和出料都比较麻烦。
[0005]目前使用得比较多的是通过冲头组件的冲头升降运动来实现镦锻工位间换位的一模两冲镦锻机以及多模多冲镦锻机。这两种镦锻机，目前大多是利用线材作为原材料进行镦锻，因此，在镦锻前必须要根据成型件的尺寸要求将线材剪断成坯料，为了实现这一工序，镦锻机都需要单独设置剪料装置和夹料输送装置，造成整个镦锻机的结构复杂，剪料、镦锻、顶出之间的配合要求高，不易实现高速镦锻，调试特别麻烦。
[0006]当然，也有将剪料模安装到主模座的镦锻机，如在申请号为95233324.4申请日为95.3.8的专利文献中公开了一种高速锻造成型机，该高速锻造成型机属于一种针、销或钉的制造设备。它包括固定在底座上的给料机构、传动机构、持料机构、冲头机构，其中的持料机构包括固定在底座上的转盘座以及安装在转盘座上的带有至少两个置料孔的转盘，转盘由与传动机构相连的间歇传动机构带动.转盘座上有较置料孔少一个并与之对应的顶杆孔，每一顶杆孔内各有一顶杆与传动机构带动的挡料杠杆配合。该结构的成型机去除了现有技术中的剪断等机构，使其机构简单，操作简便，而且降低了该设备的成本。但该锻造成型机属于凹模旋转设备，因此，同一坯料在同一凹模内要实现多次镦锻，乃至最终完成也没有离开一个凹模。而同一凹模的镦锻变形是有限的，因此，镦锻的质量欠佳，同时顶出也困难。另外，该结构的高速锻造成型机的镦锻空间小，不便于进料、镦锻、出料作业。
[0007]另外，在对坯料进行镦锻时，由于成型件的尺寸要求不同，因此，顶出机构需要根据成型件的要求调节其运动行程，而现有的镦锻机，顶出机构的调节都是设置在机体上，即顶出机构的调节机构位于主模以外，必须是在镦锻机停止工作的前提下方能调节顶出的行程，因此，不仅不能灵活的调整顶出行程，而且会影响镦锻的效率，同时，对顶出的行程调节非常的不方便。另外，现在大多数的顶出机构均为机械式结构，如上所述，成型件对镦锻坯料的长度要求有所不同，因此，需要经常调整顶出机构的行程；与此同时，当镦锻机工作一段时间后，由于顶出机构有磨损，为了保证成型件的质量，也需要对顶出机构的行程进行调整；但不管是上述哪种情况，机械式顶出机构的调整都非常的麻烦、不灵活。
[0008]对于现有的镦锻机，其凹模都是固定在机体上，当需要对凹模进行更换或调整时，必须让镦锻机停止工作后才能进行，从而也影响了镦锻机的工作效率，对凹模的更换和调节也不方便。
[0009]针对多模多冲的镦锻机，其凹模是水平布置，多个凹模固定不动，多个冲头只有一个方向移动进行镦段，由于凹模或冲头不会发生平移，因此，只能利用夹钳移动来传递坯料，坯料在镦锻凹模里只被镦锻一次。
【发明内容】
[0010]本发明的第一目的是提供一种镦锻机的工作方法，该镦锻机的工作方法采用顶料伺服电机驱动顶出装置工作，能根据坯料的长度灵活调整顶出装置的行程和位置，使得顶料机构的调整方便、快捷、准确。该线材镦锻机的工作方法还采用由主模座向冲头组件方向或者冲头组件向主模座方向送料，剪料部分、镦锻凹模部分集成于主模座内，从而实现模块化的一体主模组件，便于更换、调节镦锻凹模，不需要单独设置剪料机构，一方面简化了镦锻机的结构，另一方面大大提高线材镦锻机的镦锻效率。
[0011]本发明的第二目的是提供一种镦锻机，该镦锻机采用顶料伺服电机驱动顶出装置工作，能根据坯料的长度灵活调整顶出装置的行程和位置，使得顶料机构的调整方便、快捷、准确。该镦锻机还采用由主模座向冲头组件方向或者冲头组件向主模座方向送料，剪料部分、镦锻凹模部分集成于主模座内，从而实现模块化的一体主模组件，便于更换、调节镦锻凹模，不需要单独设置剪料机构，一方面简化了镦锻机的结构，另一方面大大提高线材镦锻机的镦锻效率。
[0012]为达到上述第一目的，一种数控顶出线材镦锻机的工作方法，数控顶出线材镦锻机包括机体、安装在机体上的冲头组件、驱动冲头组件运动的冲头组件驱动机构、主模组件、顶料机构及设在机体上的送料机构；所述的顶料机构包括安装在机体上的顶料伺服电机、通过顶料伺服电机驱动的顶出装置及通过顶出装置驱动的顶棒；所述的主模组件为一体化主模组件，在机体上设有驱动一体化主模组件平移的主模驱动机构；所述的一体化主模组件包括主模座、镦锻凹模、剪料模及顶针；所述的主模座设在机体上且相对于机体平移式滑动，镦锻凹模安装设置在主模座内的镦锻凹模安装孔内，剪料模安装设置在主模座内的剪料模安装孔内，顶针的一端伸入到镦锻凹模内，顶针由顶棒驱动；
上述数控顶出线材镦锻机的工作方法是:
(1)线材经送料机构由主模座向冲头组件方向或者由冲头组件向主模座方向送入到剪料模内；
(2)主模驱动机构驱动一体化主模组件平移，主模组件在平移过程中，安装在主模座内的剪料模实现全圆剪料；
(3)线材被位移剪断后坯料停留在剪料模中；
(4)坯料离开剪料模；
(5)主模驱动机构驱动一体化主模组件复位；
(6)将坯料送入到与剪料模相邻的镦锻凹模内，冲头组件驱动机构驱动冲头组件运动并实行镦锻；同时，下一线材经送料机构由主模座向冲头组件方向或者由冲头组件向主模座方向送入到剪料模内；
(7)镦锻完成后，利用顶料伺服电机驱动顶出装置，顶出装置作用到顶棒上，顶棒作用到顶针上，利用顶针将最终镦锻的成型件顶出。
[0013]线材镦锻机在工作时，顶料伺服电机的工作通过控制器来控制，只要精确的控制顶料伺服电机正反转的转数，则能精确的控制顶出装置的行程和位置，从而能灵活的适用于不同长度坯料的镦锻和顶出，对于顶料伺服电机来说，对其的调整非常的方便、快捷以及准确度高，从而使顶出装置行程和位置的调整也非常的方便、快捷和准确，减少具体生产人员对镦锻机的顶料机构的调整工作，降低了对生产人员的技术素质要求，提高了镦锻机的生产效率和降低了产品生产的难度，有效地降低了生产性成本，而且调整的工作空间不会被镦锻机所限制，操作起来更加的方便和快捷。另外，伺服电机的旋转速度可调性能好，这样，就能根据坯料被顶出的需求调整顶出装置各时段的顶出速度，使得顶出的自适应能力强。在本发明中，通过一体化主模组件的平移来实现线材的剪料和镦锻，因此，不需要另外设置一套独立的剪料装置和夹料递胚机构，从而简化了镦锻机的结构，同时也简化了镦锻机的工作方法。另外，现有镦锻机的工作方法，需要依次单独对多个模具进行拆卸、安装和调试，在拆卸、安装和调试模具时，需要让镦锻机停止很长的工作时间，不利于镦锻机的工作效率。本发明的镦锻机及其工作方法中，由于剪料模、镦锻凹模、顶针都是设置在主模座内构成一体化主模组件，生产工人可以在镦锻机外的一体化主模组件中进行各项产品镦锻准备工作。当需要更换剪料模、镦锻凹模、顶针时，只要将一体化主模组件整体从机体上取出，然后直接更换事先准备好的另外的一体化主模组件即可实现镦锻机模具更换和调整。采用本发明这样的结构和方法，镦锻机的停机更换和调整只需花费很少的时间，提高了镦锻机的工作效率。
[0014]在本发明中，平移式一体化主模组件的主模座内的镦锻凹模可以是剪料模与多个镦锻凹模配合的形式。采用一个剪料模和一个镦锻凹模、并且是从冲头组件向主模座方向进料形式的镦锻机就具备了现有的二模三冲镦锻机的功能。一个剪料模和一个镦锻凹模、并且是从主模座向冲头组件方向进料形式的镦锻机具备了现有的一模二冲机功能。本发明减少了因现有的多个冲头需要上下升降而设置的故障率高、调整和操作很难的冲头升降机构。
[0015]另外，本发明在同一个镦锻凹模里可以被镦锻两次，变形大，可以不需要夹钳，对于有些工件很不好夹，传统设备不能制造，本发明可以制造。
[0016]作为改进，顶出装置包括安装在顶料伺服电机上的蜗杆、枢接在机体上的蜗轮和由蜗轮驱动的驱动摆杆；顶料伺服电机驱动蜗杆旋转，蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮带动驱动摆杆摆动，驱动摆杆作用到顶棒上；顶棒所受到的镦锻力经驱动摆杆传递到蜗轮上，通过蜗轮蜗杆结构承受镦锻力。首先，在镦锻机中，坯料或成型件被顶出的速度较快，由于蜗轮蜗杆结构的传动比大，因此，能实现快速顶出坯料和成型件的目的；其次，蜗轮与蜗杆之间的啮合为线接触，其具有较大的承载能力，同时，蜗轮蜗杆还具有自锁的能力，针对镦锻机这一特殊的设备，当冲头组件在镦锻坯料时，顶出装置会承受较大的镦锻力，该镦锻力会传递到蜗轮蜗杆结构上，而由于蜗轮蜗杆具有上述特性，因此，镦锻力主要由蜗轮蜗杆结构承受而不会传递到顶料伺服电机上，从而有效的保护了顶料伺服电机；再有，蜗轮蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小，从而降低了缴锻机的工作噪音。
[0017]进一步的，驱动摆杆铰接在顶棒上，顶料伺服电机通过蜗杆、蜗轮和驱动摆杆让顶棒前进和后退，不需要额外的设置顶棒复位装置，简化了镦锻机的结构。
[0018]进一步的，驱动摆杆通过顶料连杆铰接在顶棒上，顶料伺服电机通过蜗杆、蜗轮、驱动摆杆和顶料连杆让顶棒前进或后退，不需要额外的设置顶棒复位装置，简化了镦锻机的结构。
[0019]进一步的，所述的顶出装置为肘杆机构，顶料伺服电机通过肘杆机构驱动顶棒运动。采用肘杆机构，其受力好，不容易损坏顶料伺服电机。
[0020]进一步的，顶棒通过设置在主模座内的顶杆驱动顶针运动；顶杆的直径大于顶棒的直径。该结构，由于一体化主模组件要平移才能进行剪料和镦锻，因此，当一体化主模组件在平移过程中，顶棒必须要退离一体化主模组件，当采用顶棒驱动顶杆实现顶针运动的方式，能防止顶针过长或顶棒的运动行程过大而难以实现顶出，也能降低顶料机构的损坏率。基于本发明一体化主模组件需要平移实现剪料和镦锻的特殊结构，同时又要实现对坯料或成型件的顶出，当一体化主模组件平移完成后，要避免顶杆进入到设置顶棒的孔内，否则会出现顶杆卡入到设置顶棒的孔内而无法实现其平移，因此，将顶杆的直径设置成大于顶棒的直径；该结构的另一作用是在进行镦锻过程中，顶杆被机体抵挡，因此，可以通过机体来承受镦锻力，有效的保护了顶料伺服电机。
[0021]进一步的，在主模座内供顶针容置的孔径大于顶棒的直径。该结构的第一作用是防止顶针进入到设置顶棒的孔内，造成一体化主模组件无法平移的现象；该结构的另一作用是在进行镦锻过程中，顶针被机体抵挡，因此，可以通过机体来承受镦锻力，有效的保护了顶料伺服电机。
[0022]进一步的，顶棒的运动通过安装在机体上的限位块作用到顶棒上的限位槽进行限位。如上所述，为了让一体化主模组件实现顺利的平移动作，也要防止顶棒插入到主模座内，因此，通过该结构可以限制顶棒的位置。
[0023]进一步的，顶棒的后退通过设置在顶棒与机体之间的复位弹簧实现，在限位块的作用下能很好的限制顶棒的后退行程，确保顶棒在后退时能完全退离主模座。
[0024]进一步的，步骤(4)为