一种基于数控定位的压印连接装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于数控定位的压印连接装置，属于压印连接工艺技术领域。

背景技术：

压印连接技术是近年来快速发展的一种新的薄板材料连接技术，特别适用于轻合金、复合材料等难焊接板材，是传统点焊技术最理想的替代技术之一，已被越来越多用于航天航空、高速列车及汽车等的白车身制造中。在目前使用的压印连接技术中，都使用具有C型框架的传统压印设备，其压印模是固定的，当对同一构件连续进行压印连接时需要手动移动构件，当压印连接多点时，需要不断的移动构件，这样操作上比较费力且可能因为放置的不平稳而导致压印连接质量差。此外，因为C型框架喉深的限制，使得传统压印设备不能压印连接面积较大的构件，例如大飞机机身构件，因此，传统压印连接方法及设备仅适于连接面积小，压印点数量少的构件。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于数控定位的压印连接装置，本实用新型装置通过计算机控制上框架部件、下框架部件中的压印冲头X向装置、压印冲头Y向装置、压印模X向装置、压印模Y向装置的运动，解决了传统压印设备定位不方便的问题，实现了对较大构件的压印连接。

本实用新型的技术方案是：一种基于数控定位的压印连接装置，包括计算机、上框架部件、下框架部件；

所述上框架部件包括伺服电机Ⅰ、同步轮Ⅰ、同步带Ⅰ、上框架、压印冲头X向装置、同步轮Ⅱ、支撑轴Ⅰ、同步轮Ⅲ、同步带Ⅱ、支撑轴Ⅱ、同步轮Ⅳ、同步带Ⅲ、压印冲头Y向装置、液压冲头、支撑轴Ⅲ、同步轮Ⅴ、同步轮Ⅵ、伺服电机Ⅱ；所述上框架为长方体框架，上框架内两侧面板上分别设有凹槽，所述压印冲头X向装置为无底板的长方体结构，所述压印冲头X向装置位于上框架内，且压印冲头X向装置的两端分别位于上框架内两侧面板的凹槽内，所述压印冲头X向装置的两侧板上分别设有凹槽，所述压印冲头Y向装置为长方体结构，压印冲头Y向装置的两端分别位于压印冲头X向装置的两侧板的凹槽内，所述液压冲头的一端与压印冲头Y向装置的底板连接，所述伺服电机Ⅰ安装在上框架顶部，伺服电机Ⅰ的输出轴上安装同步轮Ⅰ，所述同步轮Ⅰ通过同步带Ⅰ与同步轮Ⅲ连接，所述同步轮Ⅲ与同步轮Ⅱ分别安装在支撑轴Ⅰ的两端，所述支撑轴Ⅰ通过支座安装在上框架上，所述同步轮Ⅱ上设有同步带Ⅱ，所述压印冲头X向装置的两侧板的凹槽上方分别开有两个齿槽，所述同步带Ⅱ穿过压印冲头X向装置的两侧板上的两个齿槽与同步轮Ⅴ连接，所述同步轮Ⅴ安装在支撑轴Ⅲ上，所述支撑轴Ⅲ通过支座固定在上框架的底框架板上，所述伺服电机Ⅱ安装在压印冲头X向装置内，伺服电机Ⅱ的输出轴上安装同步轮Ⅵ，所述同步轮Ⅵ上安装同步带Ⅲ，所述压印冲头Y向装置的两侧板上分别开有两个齿槽，所述同步带Ⅲ依次穿过压印冲头Y向装置的两侧板上的齿槽与同步轮Ⅳ连接，所述同步轮Ⅳ安装在支撑轴Ⅱ上，所述支撑轴Ⅱ过支座安装在压印冲头X向装置的上顶板内侧；

所述下框架部件包括同步轮Ⅶ、支撑轴Ⅳ、压印模X向装置、同步带Ⅳ、压印模孔、压印模Y向装置、同步带Ⅴ、同步轮Ⅷ、支撑轴Ⅴ、同步轮Ⅸ、同步带Ⅵ、同步轮Ⅹ、伺服电机Ⅲ、下框架、伺服电机Ⅳ、同步轮Ⅺ、支撑轴Ⅵ、同步轮Ⅻ；所述下框架的结构同上框架，所述压印模X向装置的结构同压印冲头X向装置，所述压印模X向装置位于下框架内，且压印模X向装置的两端分别位于下框架内两侧面板的凹槽内，所述压印模Y向装置的结构同压印冲头Y向装置，所述压印模Y向装置的顶部开有压印模孔，所述伺服电机Ⅳ安装在压印模X向装置内，所述伺服电机Ⅳ上安装同步轮Ⅺ，同步轮Ⅺ上安装同步带Ⅳ，同步带Ⅳ穿过压印模Y向装置两侧板上的齿槽与同步轮Ⅶ连接，所述同步轮Ⅶ安装在支撑轴Ⅳ上，所述支撑轴Ⅳ通过支座固定在下框架底框架上，所述伺服电机Ⅲ安装在下框架内，伺服电机Ⅲ的输出轴上安装同步轮Ⅹ，同步轮Ⅹ通过同步带Ⅵ与同步轮Ⅸ连接，所述同步轮Ⅸ与同步轮Ⅷ分别安装在支撑轴Ⅴ的两端，所述支撑轴Ⅴ通过支座安装在下框架上，所述同步轮Ⅷ上设有同步带Ⅴ，所述同步带Ⅴ穿过压印模X向装置两侧板上的齿槽与同步轮Ⅻ连接，所述同步轮Ⅻ安装在支撑轴Ⅵ上，支撑轴Ⅵ通过支座固定在下框架上；

所述计算机通过导线分别与上、下框架部件的伺服电机Ⅰ、伺服电机Ⅱ、伺服电机Ⅲ、伺服电机Ⅳ、液压冲头连接，所述上框架部件的上框架吊装在下框架部件的下框架上方，所述下框架固定在基座上。

所述同步轮Ⅱ与同步轮Ⅴ的高度相同，所述同步轮Ⅳ与同步轮Ⅵ的高度相同，所述同步轮Ⅷ与同步轮Ⅻ的高度相同，所述同步轮Ⅶ与同步轮Ⅺ的高度相同。

所述压印冲头X向装置的两侧板上的分别开有的两个齿槽与同步带Ⅱ啮合，所述压印冲头Y向装置的两侧板上的分别开有的两个齿槽与同步带Ⅲ啮合。

所述同步带Ⅴ穿过压印模X向装置两侧板上的齿槽，且同步带Ⅴ与压印模X向装置两侧板上的齿槽啮合，所述同步带Ⅳ穿过压印模Y向装置上的齿槽，且同步带Ⅳ与压印模Y向装置上的齿槽啮合。

所述同步轮Ⅱ、同步轮Ⅲ均通过平头键径向安装在支撑轴Ⅰ的两端，所述同步轮Ⅳ通过平头键径向安装在支撑轴Ⅱ上，所述同步轮Ⅴ通过平头键径向安装在支撑轴Ⅲ上，所述同步轮Ⅶ通过平头键径向安装在支撑轴Ⅳ上，所述同步轮Ⅸ与同步轮Ⅷ均通过平头键径向安装在支撑轴Ⅴ的两端。

本实用新型基于数控定位的压印连接装置的压印方法，具体步骤如下：

（1）将下框架部件安装在基座上，其中下框架的底面朝上放置，与上框架的底面相对，然后将待压印的两块以上的板材垂直放置于下框架上；

（2）通过计算机控制伺服电机Ⅰ、伺服电机Ⅱ、伺服电机Ⅲ、伺服电机Ⅳ、液压冲头使上框架部件的压印冲头X向装置、压印冲头Y向装置、下框架部件的压印模X向装置、压印模Y向装置运动至待压印板材需要压印的位置，并使液压冲头对准待压印板材下方的压印模孔，对准后，计算机控制液压冲头进行压印，液压冲头的底部冲压待压印板材至印模孔中，完成一次压印；

（3）再通过计算机控制伺服电机Ⅰ、伺服电机Ⅱ、伺服电机Ⅲ、伺服电机Ⅳ、液压冲头工作，根据需要对待压印板材的其他位置进行压印，最终完成待压印板材的压印连接。

其中上框架部件的压印冲头X向装置的运动的过程如下：计算机控制伺服电机Ⅰ2工作，伺服电机Ⅰ2的输出轴带动同步轮Ⅰ3转动，同步轮Ⅰ3通过同步带Ⅰ4带动同步轮Ⅲ9转动，同步轮Ⅲ9通过支撑轴Ⅰ8带动同步轮Ⅱ7转动，同步轮Ⅱ7带动同步带Ⅱ10运动，由于同步带Ⅱ10穿过压印冲头X向装置6的两侧板上的齿槽，并与齿槽的齿啮合，从而同步带Ⅱ10带动压印冲头X向装置6在上框架5内X方向运动；

上框架部件的压印冲头Y向装置14的运动过程如下：计算机1控制伺服电机Ⅱ19工作，伺服电机Ⅱ19的输出轴带动同步轮Ⅵ18转动，同步轮Ⅵ18带动同步带Ⅲ13运动，由于同步带Ⅲ13穿过压印冲头Y向装置14的两侧板上的齿槽并与齿槽的齿啮合，从而带动压印冲头Y向装置14在压印冲头X向装置6内Y方向运动；

通过上框架部件的压印冲头X向装置、压印冲头Y向装置的运动，从而使液压冲头运动至待压印位置；

所述下框架部件的压印模X向装置（22）运动的过程如下：计算机1控制伺服电机Ⅲ32工作，伺服电机Ⅲ32的输出轴带动同步轮Ⅹ31转动，同步轮Ⅹ31通过同步带Ⅵ30带动同步轮Ⅸ29转动，由于同步轮Ⅸ29与同步轮Ⅷ27共同安装在支撑轴Ⅴ28上，从而同步轮Ⅷ27随同步轮Ⅸ29转动，同步轮Ⅷ27通过同步带Ⅴ26带动同步轮Ⅻ37转动，由于同步带Ⅴ26与压印模X向装置22两侧板上的齿槽的齿啮合，故同步带Ⅴ26带动压印模X向装置22在X方向运动；

所述下框架部件的压印模Y向装置25的运动过程如下：计算机1控制伺服电机Ⅳ34工作，伺服电机Ⅳ34的输出轴带动同步轮Ⅺ35转动，同步轮Ⅺ35通过同步带Ⅳ23带动同步轮Ⅶ20转动，由于同步带Ⅳ23穿过压印模Y向装置25上的齿槽并与齿槽啮合，故同步带Ⅳ23带动压印模Y向装置25在Y向运动；

通过下框架部件的压印模X向装置22、压印模Y向装置25的运动，使压印模Y向装置25的顶部的压印模孔24运功至待压印位置，且与上框架部件的液压冲头相对应，使液压冲头冲压待压印板材至压印模孔24内。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型在压印连接过程中可实现精确定位，能够在被连接构件的任一指定位置实现压印连接。

（2）本实用新型能够实现对面积较大构件的压印连接；压印冲头和下模的移动通过伺服电机控制，能够实现对压印点精准定位，保证压印质量。

（3）本实用新型中被压印构件尺寸不受限制，能够实现连续自动压印连接，能够有效提高压印连接效率。

附图说明

图1为本实用新型装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型上框架部件的结构示意图；

图3为本实用新型上框架部件的运动传递示意图；

图4为本实用新型上框架部件的压印冲头X向装置、压印冲头Y向装置的结构示意图；

图5为本实用新型下框架部件的结构示意图；

图6为本实用新型下框架部件的运动传递示意图；

图7为本实用新型下框架部件的压印模X向装置、压印模Y向装置的结构示意图；

图8为本实用新型压印模Y向装置的结构示意图；

图9A为本实用新型同步轮Ⅱ与同步轮Ⅲ的安装示意图；

图9B为本实用新型同步轮Ⅷ与同步轮Ⅸ的安装示意图；

图9C为本实用新型同步轮Ⅴ与支撑轴Ⅲ的安装示意图；

图9D为本实用新型同步轮Ⅻ与支撑轴Ⅵ的安装示意图；

图9E为本实用新型同步轮Ⅳ与支撑轴Ⅱ的安装示意图；

图9F为本实用新型明同步轮Ⅶ与支撑轴Ⅳ的安装示意图；

图中各标号为：1-计算机，2-伺服电机Ⅰ，3-同步轮Ⅰ，4-同步带Ⅰ，5-上框架，6-压印冲头X向装置，7-同步轮Ⅱ，8-支撑轴Ⅰ，9-同步轮Ⅲ，10-同步带Ⅱ，11-支撑轴Ⅱ，12-同步轮Ⅳ、13-同步带Ⅲ，14-压印冲头Y向装置，15-液压冲头，16-支撑轴Ⅲ，17-同步轮Ⅴ，18-同步轮Ⅵ，19-伺服电机Ⅱ，20-同步轮Ⅶ，21-支撑轴Ⅳ，22-压印模X向装置，23-同步带Ⅳ，24-压印模孔，25-压印模Y向装置，26-同步带Ⅴ，27-同步轮Ⅷ，28-支撑轴Ⅴ，29-同步轮Ⅸ，30-同步带Ⅵ，31-同步轮Ⅹ，32-伺服电机Ⅲ，33-下框架，34-伺服电机Ⅳ，35-同步轮Ⅺ，36-支撑轴Ⅵ，37-同步轮Ⅻ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1~9所示，本基于数控定位的压印连接装置，包括计算机1、上框架部件、下框架部件；

所述上框架部件包括伺服电机Ⅰ2、同步轮Ⅰ3、同步带Ⅰ4、上框架5、压印冲头X向装置6、同步轮Ⅱ7、支撑轴Ⅰ8、同步轮Ⅲ9、同步带Ⅱ10、支撑轴Ⅱ11、同步轮Ⅳ12、同步带Ⅲ13、压印冲头Y向装置14、液压冲头15、支撑轴Ⅲ16、同步轮Ⅴ17、同步轮Ⅵ18、伺服电机Ⅱ19；所述上框架5为长方体框架，上框架5内两侧面板上分别设有凹槽，所述压印冲头X向装置6为无底板的长方体结构，所述压印冲头X向装置6位于上框架5内，且压印冲头X向装置6的两端分别位于上框架5内两侧面板的凹槽内，所述压印冲头X向装置6的两侧板上分别设有凹槽，所述压印冲头Y向装置14为长方体结构，压印冲头Y向装置14的两端分别位于压印冲头X向装置6的两侧板的凹槽内，所述液压冲头15的一端与压印冲头Y向装置14的底板连接，所述伺服电机Ⅰ2安装在上框架5顶部，伺服电机Ⅰ2的输出轴上安装同步轮Ⅰ3，所述同步轮Ⅰ3通过同步带Ⅰ4与同步轮Ⅲ9连接，所述同步轮Ⅲ9与同步轮Ⅱ7分别安装在支撑轴Ⅰ8的两端，所述支撑轴Ⅰ8通过支座安装在上框架5上，所述同步轮Ⅱ7上设有同步带Ⅱ10，所述压印冲头X向装置6的两侧板的凹槽上方分别开有两个齿槽，所述同步带Ⅱ10穿过压印冲头X向装置6的两侧板上的两个齿槽与同步轮Ⅴ17连接，所述同步轮Ⅴ17安装在支撑轴Ⅲ16上，所述支撑轴Ⅲ16通过支座固定在上框架5的底框架板上，所述伺服电机Ⅱ19安装在压印冲头X向装置6内，伺服电机Ⅱ19的输出轴上安装同步轮Ⅵ18，所述同步轮Ⅵ18上安装同步带Ⅲ13，所述压印冲头Y向装置（14）的两侧板上分别开有两个齿槽，所述同步带Ⅲ（13）依次穿过压印冲头Y向装置14的两侧板上的齿槽与同步轮Ⅳ12连接，所述同步轮Ⅳ12安装在支撑轴Ⅱ11上，所述支撑轴Ⅱ11过支座安装在压印冲头X向装置6的上顶板内侧；

所述下框架部件包括同步轮Ⅶ20、支撑轴Ⅳ21、压印模X向装置22、同步带Ⅳ23、压印模孔24、压印模Y向装置25、同步带Ⅴ26、同步轮Ⅷ27、支撑轴Ⅴ28、同步轮Ⅸ29、同步带Ⅵ30、同步轮Ⅹ31、伺服电机Ⅲ32、下框架33、伺服电机Ⅳ34、同步轮Ⅺ35、支撑轴Ⅵ36、同步轮Ⅻ37；所述下框架33的结构同上框架5，所述压印模X向装置22的结构同压印冲头X向装置6，所述压印模X向装置22位于下框架33内，且压印模X向装置22的两端分别位于下框架33内两侧面板的凹槽内，所述压印模Y向装置25的结构同压印冲头Y向装置14，所述压印模Y向装置25的顶部开有压印模孔24，所述伺服电机Ⅳ34安装在压印模X向装置22内，所述伺服电机Ⅳ34上安装同步轮Ⅺ35，同步轮Ⅺ35上安装同步带Ⅳ23，同步带Ⅳ23穿过压印模Y向装置25两侧板上的齿槽与同步轮Ⅶ20连接，所述同步轮Ⅶ20安装在支撑轴Ⅳ21上，所述支撑轴Ⅳ21通过支座固定在下框架33底框架上，所述伺服电机Ⅲ32安装在下框架内，伺服电机Ⅲ32的输出轴上安装同步轮Ⅹ31，同步轮Ⅹ31通过同步带Ⅵ30与同步轮Ⅸ29连接，所述同步轮Ⅸ29与同步轮Ⅷ27分别安装在支撑轴Ⅴ28的两端，所述支撑轴Ⅴ28通过支座安装在下框架33上，所述同步轮Ⅷ27上设有同步带Ⅴ26，所述同步带Ⅴ26穿过压印模X向装置22两侧板上的齿槽与同步轮Ⅻ37连接，所述同步轮Ⅻ37安装在支撑轴Ⅵ36上，支撑轴Ⅵ36通过支座固定在下框架33上；

所述计算机1通过导线分别与上、下框架部件的伺服电机Ⅰ2、伺服电机Ⅱ19、伺服电机Ⅲ32、伺服电机Ⅳ34、液压冲头15连接，所述上框架部件的上框架5吊装在下框架部件的下框架33上方，所述下框架33固定在基座上。

所述压印冲头X向装置6的两侧板上的分别开有的两个齿槽与同步带Ⅱ10啮合，所述压印冲头Y向装置14的两侧板上的分别开有的两个齿槽与同步带Ⅲ13啮合。

所述同步带Ⅴ26穿过压印模X向装置22两侧板上的齿槽，且同步带Ⅴ26与压印模X向装置22两侧板上的齿槽啮合，所述同步带Ⅳ23穿过压印模Y向装置25上的齿槽，且同步带Ⅳ23与压印模Y向装置25上的齿槽啮合。

实施例2：本实施例结构同实施例1，不同之处在于，所述同步轮Ⅱ7与同步轮Ⅴ17的高度相同，所述同步轮Ⅳ12与同步轮Ⅵ18的高度相同，所述同步轮Ⅷ27与同步轮Ⅻ37的高度相同，所述同步轮Ⅶ20与同步轮Ⅺ35的高度相同。

所述同步轮Ⅱ7、同步轮Ⅲ9均通过平头键径向安装在支撑轴Ⅰ8的两端，所述同步轮Ⅳ12通过平头键径向安装在支撑轴Ⅱ11上，所述同步轮Ⅴ17通过平头键径向安装在支撑轴Ⅲ16上，所述同步轮Ⅶ20通过平头键径向安装在支撑轴Ⅳ21上，所述同步轮Ⅸ29与同步轮Ⅷ27均通过平头键径向安装在支撑轴Ⅴ28的两端。

本实施例装置进行压印的工作过程如下：

（1）将下框架部件安装在基座上，其中下框架33的底面朝上放置，与上框架5的底面相对，然后将待压印的两块板材垂直放置于下框架33上；

（2）通过计算机1控制伺服电机Ⅰ2、伺服电机Ⅱ19、伺服电机Ⅲ32、伺服电机Ⅳ34、液压冲头15使上框架部件的压印冲头X向装置6、压印冲头Y向装置14、下框架部件的压印模X向装置22、压印模Y向装置25运动至待压印板材需压印的位置，并使液压冲头15对准待压印板材下方的压印模孔24，对准后，计算机控制液压冲头15进行压印，液压冲头15的底部冲压待压印板材至压印模孔24中，完成一次压印；

（3）本实施例要求压印孔为圆形，故再通过计算机控制伺服电机Ⅰ2、伺服电机Ⅱ19、伺服电机Ⅲ32、伺服电机Ⅳ34、液压冲头15工作，使液压冲头15、压印模孔24平移至待压印板材的下一位置进行压印，最终完成两块待压印板材的压印连接。

本实施例中上框架部件的压印冲头X向装置的运动的过程如下：计算机控制伺服电机Ⅰ2工作，伺服电机Ⅰ2的输出轴带动同步轮Ⅰ3转动，同步轮Ⅰ3通过同步带Ⅰ4带动同步轮Ⅲ9转动，同步轮Ⅲ9通过支撑轴Ⅰ8带动同步轮Ⅱ7转动，同步轮Ⅱ7带动同步带Ⅱ10运动，由于同步带Ⅱ10穿过压印冲头X向装置6的两侧板上的齿槽，并与齿槽的齿啮合，从而同步带Ⅱ10带动压印冲头X向装置6在上框架5内X方向运动；

上框架部件的压印冲头Y向装置14的运动过程如下：计算机1控制伺服电机Ⅱ19工作，伺服电机Ⅱ19的输出轴带动同步轮Ⅵ18转动，同步轮Ⅵ18带动同步带Ⅲ13运动，由于同步带Ⅲ13穿过压印冲头Y向装置14的两侧板上的齿槽并与齿槽的齿啮合，从而带动压印冲头Y向装置14在压印冲头X向装置6内Y方向运动；

通过上框架部件的压印冲头X向装置、压印冲头Y向装置的运动，从而使液压冲头运动至待压印位置；

所述下框架部件的压印模X向装置（22）运动的过程如下：计算机1控制伺服电机Ⅲ32工作，伺服电机Ⅲ32的输出轴带动同步轮Ⅹ31转动，同步轮Ⅹ31通过同步带Ⅵ30带动同步轮Ⅸ29转动，由于同步轮Ⅸ29与同步轮Ⅷ27共同安装在支撑轴Ⅴ28上，从而同步轮Ⅷ27随同步轮Ⅸ29转动，同步轮Ⅷ27通过同步带Ⅴ26带动同步轮Ⅻ37转动，由于同步带Ⅴ26与压印模X向装置22两侧板上的齿槽的齿啮合，故同步带Ⅴ26带动压印模X向装置22在X方向运动；

所述下框架部件的压印模Y向装置25的运动过程如下：计算机1控制伺服电机Ⅳ34工作，伺服电机Ⅳ34的输出轴带动同步轮Ⅺ35转动，同步轮Ⅺ35通过同步带Ⅳ23带动同步轮Ⅶ20转动，由于同步带Ⅳ23穿过压印模Y向装置25上的齿槽并与齿槽啮合，故同步带Ⅳ23带动压印模Y向装置25在Y向运动；

通过下框架部件的压印模X向装置22、压印模Y向装置25的运动，使压印模Y向装置25的顶部的压印模孔24运功至待压印位置，且与上框架部件的液压冲头相对应，使液压冲头冲压待压印板材至压印模孔24内。

本实施例装置在压印连接过程中可实现精确定位，能够在被连接构件的任一指定位置实现压印连接，本实施例中被压印构件尺寸不受限制，能够实现连续自动压印连接，能够有效提高压印连接效率。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。