一种管件冲切机构的制作方法

本发明涉及切管技术领域，特别是涉及一种能对管件进行冲切且不会造成管壁塌陷的管件冲切机构。

背景技术：

现有技术中，对于管件的切割一般是通过锯切工艺来进行的，即先将管件通过夹具固定在工作台上，随后通过高速旋转的锯片对管件由一侧向另一侧进行切割，锯切工艺为了保证切割后管件端口的平整度，锯片朝向管件进给的速度较慢，这就导致了切管的时间会比较长，并且切割过程对于锯片的消耗较大，需要经常更换锯片，造成了生产成本的上升。

冲切工艺相对于锯切能明显提高工作效率，但冲切的工件一般都是实心的板件，目前很难对空心管件进行冲切，这是由于空心的管件其上管壁和下管壁之间是中空的，即上管壁的底部没有支撑，处于一个悬空状态，当对上管壁进行冲切时，切刀强大的冲击力会在切断上管壁的同时，造成切割位置两侧的管壁受到向下的冲击力而发生塌陷，导致最终切割后的管件是瘪口的。

针对于此，现有技术中的做法一般是改进切刀的形状，比如在张超宇的论文《薄壁管件的冲切模的设计与应用》一文中，提出了在冲切薄壁管件时，将刀刃曲线设置呈双圆弧形，使得其在切割管件时能向刀刃的两侧水平方向扩散切屑力，来减小对切口附近管件的直接冲击。与它原理类似的是，在蒲思洪的论文《管材冲切加工的研究进展》一文中，也提出了通过改造刀具来便于冲切加工的方案，在该方案中，它是将刀刃设计成对管壁切点的作用力方向与管壁在该处法线的夹角大于90°，从而满足切屑外翻。总的来说，他们这种对于刀刃的改进，其目的都是尽量使得刀刃在切入管件时，其作用力方向指向外侧，从而减小刀刃对切口附近管壁的竖直冲击力，由此防止管壁塌陷。

但他们的这种管材冲切方式存在着很大的弊端，一方面，由于他们所采用的刀具都不是市面上的标准刀具，需要根据实际管件的尺寸经过计算后来专门设计制造（因为他们需要对管件的作用力方向进行多次测试），增加了设计工序的同时也需要增加多次重复的研制时间，极大限制了批量加工的生产效率；另一方面，这种双圆弧形的刀刃，由于是对其两侧进行了减薄处理来形成双圆弧形，使得其刀刃刚度较低，在使用一段时间后就会磨损，需要重新更换，增加了刀具报废率，也由于增加了加工成本；此外，他们目前还只能对薄壁管件进行加工，因为薄壁管件的管壁较薄，使得刚度不足的刀刃还能对管件进行冲切，但对于一些管壁较厚的管件而言，刀刃刚度不足，很可能在没有切断管件之前就崩断，适用面较小。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种能对管件进行冲切且不会造成管壁塌陷的管件冲切机构，并且该冲切机构所采用的刀具为刚度足够的标准化刀具，不需要调整刀具和切口的相互夹角。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种管件冲切机构，包括了上模和下模，所述上模和所述下模上下正对，在所述下模上固定着导柱，所述上模套设在导柱上并能沿所述导柱上下滑动，在所述上模顶部固定着液压缸，由所述液压缸提供驱动力驱动所述上模沿所述导柱滑动，在所述上模底部固定着刀架，在所述刀架的底部固定着竖刀，在所述下模上支撑着工作台，在所述工作台的顶面上铺设有滑轨，在所述滑轨上滑动连接着切刀，所述下模在所述工作台旁设置有夹具，在夹具中夹持有待切割的管件，所述切刀的底部要低于所述管件的上表面，所述竖刀位于所述管件的正上方；

在所述上模底部固定着竖齿条，在所述下模上固定着齿轮箱，在所述齿轮箱中设置有传动齿轮，所述竖齿条延伸在所述齿轮箱中并与所述传动齿轮啮合，所述切刀连接着横齿条，所述横齿条也延伸在所述齿轮箱中并与所述传动齿轮啮合，所述竖齿条与传动齿轮的啮合位置和所述横齿条与传动齿轮的啮合位置两者相互间隔。

作为本发明的优选，在所述液压缸底部设置了活塞杆，活塞杆能在液压缸的驱动下往复运动，所述上模固定在所述活塞杆的底端。

作为本发明的具体技术方案，在所述滑轨上滑动连接着滑块，在所述滑块上支撑着切刀架，在所述切刀架的底部固定着所述切刀，所述滑块固定在所述横齿条的端部。

作为本发明的优选，在所述工作台侧部开设有加工孔位，所述管件穿设在加工孔位中。

作为本发明的改进，在所述上模底部固定着斜导柱，在斜导柱的底部形成有斜面，夹具包括了固定部和移动部，固定部固定在下模上不动，移动部一侧与固定部相对，另一侧也形成有斜面，该斜面与斜导柱底部的斜面相切，当斜导柱随上模下降时，能利用斜面之间的力传递关系推动移动部向固定部滑动。

作为本发明的进一步改进，在所述固定部和所述移动部相对的一侧均开设有型腔，当所述固定部与所述移动部合拢时，固定部和移动部上的型腔能形成一个安装孔，所述安装孔的直径与管件外径相等。

作为本发明的更进一步改进，在所述齿轮箱一侧设置有弹簧连杆，弹簧连杆一端形成有凸面，在弹簧连杆上套设了弹簧，弹簧被夹持在凸面与齿轮箱内壁之间，弹簧连杆的另一端穿过齿轮箱后与所述移动部相连，在所述弹簧未发生形变时，在所述移动部与所述齿轮箱外壁之间形成了能容纳所述斜导柱底部伸入的空隙。

作为本发明的再进一步改进，在所述固定部和所述移动部之间连接有导向杆。

一种采用上述管件冲切机构对管件进行冲切的工艺，包括了如下步骤：

a、将管件伸入加工孔位中，并延伸至夹具固定部的型腔内；

b、启动液压缸，由液压缸驱动它自身的活塞杆向下移动，进而带动上模下压；

c、上模带动斜导杆下移，斜导杆的斜面沿着移动部的斜面下滑，通过斜面之间的力传递推动移动部朝向固定部靠拢，直至将管件夹紧，随着上模的继续下移，斜导杆的斜面与移动部的斜面分离，由斜导杆的外壁向移动部提供夹紧力用来夹紧管件；同时，随着上模的下压，竖齿条逐渐下移，带动传动齿轮转动，并由传动齿轮带动横齿条平移，再由横齿条带动滑块沿滑轨平移，当滑块平移时，滑块底部的切刀朝向管件进给；

d、由切刀在管件的上表面划出切口；

e、上模继续下移，使得上模底部的竖刀进入切口并对管件进行快速冲切；

f、冲切完之后，由液压缸驱动上模上移，使得竖刀和切刀复位，当斜导杆与移动部分离时，在弹簧的回复力作用下，能带动弹簧连杆复位，弹簧连杆拉动移动部和固定部分离，随后取出切断的管件。

作为上述工艺的改进，在步骤c中，切刀与管件的接触时间要在所述斜导柱的斜面与移动部的斜面分离之后。

与现有技术相比，本发明的优点在于：现有技术中冲切工艺通常是用于切割实心板件，而由于管件是中空的，上管壁在冲切时由于没有支撑，容易在切口位置发生塌陷，本发明针对是先在管件上开设切口，随后再直线冲切，确保了冲切后管口的圆度，并且本发明所采用的刀具为刚度足够的标准化刀具，不需要调整刀具和切口的相互夹角。

附图说明

图1为本发明实施例中管件冲切机构的结构示意图；

图2为图1的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。

如附图所示，本实施例为一种管件冲切机构，包括了上模1和下模2，上模和下模上下正对，在下模上固定着四根竖直的导柱3，这四根竖直的导柱分别固定在下模的四个对角上，上模同时套设在这些导柱上并能沿导柱上下滑动，上模滑动的驱动力来源于液压缸4，液压缸位于上模的上方，该液压缸具有活塞杆41，当液压缸启动时，能驱动活塞杆做往复的升降，上模连接在活塞杆的底端，当活塞杆上下运动时，能带动上模上移或下压。

在上模底部固定着刀架16，在刀架上通过卡接等方式可拆卸地固定着竖刀12，竖刀是标准刀具，加工前在电脑中通过ug软件建模模拟切割，根据待切割管件的管件确定竖刀的规格型号，然后市购该规格型号的标准刀具即可。竖刀是始终位于待切割管件5的正上方，当上模下压时，能带动竖刀快速下压对管件进行切割。

但如果直接采用竖刀进行冲切，由于管件内部是中空的，会造成切割位置附近的管壁在冲切牵引力的作用下向下发生塌陷，为了防止这一现象的发生，本实施例是通过预先在管件上表面划出切口来解决这一问题。当管件上表面被划出切口后，竖刀只受到很小的阻力（切口中会存在毛刺）就可以切入切口中，随后再继续下压对管件的下表面进行冲切，而管件的下表面由于底部是有支撑的，这就类似于现在对于实心工件的冲切，不会发生塌陷的现象。

本实施例的管件冲切机构是通过切刀在管件上表面划出切口，具体的，在下模上支撑着工作台6，在工作台的顶面上铺设有滑轨61，在滑轨上滑动连接着滑块611，在滑块上支撑着切刀架7，在切刀架的底部固定着所述切刀71，下模在工作台旁设置有夹具8，在夹具中夹持有待切割的管件，切刀的底部要低于管件的上表面，这样当切刀横向进给时，可以划开管件的上表面。切刀的驱动力也来源于上模的下压，详细地说，在上模底部固定着竖齿条9，在下模上固定着齿轮箱10，在齿轮箱中设置有传动齿轮11，竖齿条的下端延伸在齿轮箱中并与传动齿轮啮合，这样，当上模下压时能带动竖齿条下移，竖齿条通过啮合关系带动传动齿轮转动，在滑块的一侧固定着横齿条15，横齿条也延伸在齿轮箱中并与传动齿轮啮合，竖齿条与传动齿轮的啮合位置和横齿条与传动齿轮的啮合位置两者相互间隔，简单地说，横齿条和竖齿条是相互错开的，不在同一竖直平面内，这样就不会相互产生干涉，当传动齿轮在竖齿条的作用下转动时，就能利用啮合关系带动横齿条发生水平方向上的移动，由于滑块时固定在横齿条上的，就能带动滑块沿滑轨滑动，进而带动滑块上的切刀对管件进行横向切割。

在工作台侧部开设有加工孔位，加工孔位的尺寸要略大于管件的尺寸，这样可以便于管件穿设在加工孔位中，但两者的尺寸差的不多，当管件伸入加工孔位后，可以被加工孔位支撑，而管件的端部在穿过加工孔位后延伸在夹具中，由夹具将管件牢牢固定。夹具包括了固定部81和移动部82，固定部固定在下模上不动，移动部一侧与固定部相对，另一侧形成有斜面，在上模底部还固定着斜导柱13，在斜导柱的底部形成有斜面131，固定部上的斜面与斜导柱底部的斜面相切，当斜导柱随上模下降时，能利用斜面之间的力传递关系推动移动部向固定部滑动，在固定部和移动部相对的一侧均开设有型腔，当固定部与所述移动部合拢时，固定部和移动部上的型腔能形成一个安装孔，安装孔的直径与管件外径相等，故当移动部和固定部合拢时，能将管件夹紧，为了使得移动部正对着固定部方向滑动，在固定部和移动部之间连接有导向杆14，移动部是沿着导向杆向固定部滑动的，移动部的行程较短，移动部与固定部之间的间距等于斜导柱底部斜面的宽度，这样，当斜导柱底部的斜面滑动至移动部上斜面的末端时，恰好能使移动部与固定部合拢，随后，斜导柱继续下移时，斜导柱的外壁可以顶在移动部的侧壁上进行支撑，从而防止移动部在管件的反向压力作用下与固定部分开。

为了能自动将夹具打开以便于取出管件，在齿轮箱一侧设置有弹簧连杆16，弹簧连杆一端延伸在齿轮箱中且在这一端的端部形成有凸面，在弹簧连杆上套设了弹簧，弹簧被夹持在凸面与齿轮箱内壁之间，弹簧连杆的另一端穿过齿轮箱后与移动部相连，在弹簧未发生形变时，在移动部与齿轮箱外壁之间形成了能容纳斜导柱底部伸入的空隙。

实际上，在本申请人的另一篇专利申请中也公开了近似思路的竖刀、切刀结构，该发明专利申请的申请号为201710730543.2，在该专利中，本申请人是通过具有斜线段和直线段的导向槽与导向滑轮配合实现将上模的下压力传递给横向的切刀，但在实际生产过程中，上述专利中的机构是通过两个斜面进行力的传递，这会导致部分力会由于斜面之间的摩擦在传递过程中损失，导致力的传递效率不高，另外，冲切机构对管件冲切时会产生较多废屑，这些废屑如果溅落到斜面中，会造成阻塞，故在本实施例中对上述专利的方案进行了进一步优化，通过齿轮传动来代替。

一种采用上述管件冲切机构对管件进行冲切的工艺，包括了如下步骤：

a、将管件伸入加工孔位中，并延伸至夹具固定部的型腔内；

b、启动液压缸，由液压缸驱动它自身的活塞杆向下移动，进而带动上模下压；

c、上模带动斜导杆下移，斜导杆的斜面沿着移动部的斜面下滑，通过斜面之间的力传递推动移动部朝向固定部靠拢，直至将管件夹紧，随着上模的继续下移，斜导杆的斜面与移动部的斜面分离，由斜导杆的外壁向移动部提供夹紧力用来夹紧管件；同时，随着上模的下压，竖齿条逐渐下移，带动传动齿轮转动，并由传动齿轮带动横齿条平移，再由横齿条带动滑块沿滑轨平移，当滑块平移时，滑块底部的切刀朝向管件进给；

d、由切刀在管件的上表面划出切口；

e、上模继续下移，使得上模底部的竖刀进入切口并对管件进行快速冲切；

f、冲切完之后，由液压缸驱动上模上移，使得竖刀和切刀复位，当斜导杆与移动部分离时，在弹簧的回复力作用下，能带动弹簧连杆复位，弹簧连杆拉动移动部和固定部分离，随后取出切断的管件。

在步骤c中，切刀与管件的接触时间要在所述斜导柱的斜面与移动部的斜面分离之后。

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。