高效率材料加工系统及方法与流程

1.本发明涉及高性能材料加工设备技术领域，尤其涉及一种高效率材料加工系统及方法。


背景技术：

2.现有技术中对管材或者板材的冲孔、开缺等工艺的生产加工中，一般会采用普通机械冲床，普通机械冲床的工作台上设置有对应的模具，对于管材的两端的加工或是对板材两侧边的加工，都是需要单独进行，在加工时需要先加工一端后再调换另一端或另一侧进行加工，生产效率不高，精度也不稳定。另外，在生产不同规格产品时，就需要拆除安装在普通机械冲床工作台的模具，更换对应产品规格的模具，由于模具的不同，且普通机械冲床工作台只备有普通锁紧工具，在模具安装时需要不断的调整模具位置，模具更换不便，耗时费力。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种生产效率高、模具更换方便、工艺精度稳定的高效率材料加工系统及方法。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高效率材料加工系统，其特征在于，它包括:机架，用于安装系统各机构;加工机构，所述加工机构包括安装于所述机架上部的第一加工机构和第二加工机构，第一加工机构和第二加工机构相对布置；所述第一加工机构和第二加工机构分别包括框架及至少一套模具组件；所述模具组件包括设置在框架上的模组和第一执行机构，所述模组位于框架内，第一执行机构位于框架上部，并与模组位置对应，通过模组与第一执行机构的配合完成对材料的加工；所述第一执行机构包括第一执行元件和安装在第一执行元件活动端的加工头部；往复机构，所述往复机构包括导轨组件和驱动组件；所述导轨组件安装于机架上，第一加工机构和第二加工机构分别安装于导轨组件上的两侧；所述驱动组件包括至少一个第二执行元件，所述第二执行元件位于第一加工机构和第二加工机构的下部，通过第二执行元件的伸缩驱动第一加工机构和第二加工机构在导轨组件上相对的往复运动；所述第一加工机构和第二加工机构相互靠拢到预设位置时进入加工位置，相互远离到预设位置时使所述模具组件与待加工材料脱离；锁紧机构，所述锁紧机构设置于机架上，位于第一加工机构和第二加工机构之间，用于定位放置和锁紧待加工材料；所述锁紧机构包括连接在机架上的支架、设置在支架上用于定位和托起材料的托块，以及锁紧固定材料的压块；所述托块的材料放置工位与模具组件中心位置向对应；所述压块通过第三执行元件锁紧或打开；动力系统，所述动力系统用于驱动第一执行元件、第二执行元件、第三执行元件伸
缩运动，使加工机构、往复机构、锁紧机构按预设路径运行；控制系统，所述控制系统通过程序和\或传感器控制控制动力系统，使第一执行元件、第二执行元件、第三执行元件分别驱动加工机构、往复机构、锁紧机构按预设动作协调运行。
5.所述模组包括设置在框架内部底面上中空的外模以及设置在外模中空部位的模芯；所述外模中空部位与待加工材料外表面相适应；所述模芯外形与待加工材料内表面相适应，所述模芯与连接在框架上的支板定位连接固定；所述加工头部的前端可穿过外模及模芯上对应的孔。
6.所述模芯与支板的连接处，在所述支板上设置沉孔，模芯安装于沉孔中，通过紧固件连接固定。
7.所述模芯上设置调整部件，所述调整部件可通过调整厚度或调整安装在模芯位置来定位待加工材料放入模芯的深度。
8.所述模组还包括设置在框架内部底面上的安装板，安装板带有燕尾槽结构，所述模组设置与安装板燕尾槽结构对应的燕尾结构，所述外模可在安装板内活动调整，并通过设置在安装板燕尾槽内的压块锁紧固定。
9.所述导轨组件包括分别安装在第一加工机构和第二加工机构底部的滑块以及安装在机架上的导轨，通过滑块与导轨的配合，使第一加工机构和第二加工机构灵活运动；所述驱动组件包括分别连接在第一加工机构和第二加工机构上的支座，以及一端与机架连接，另一端与支座连接的第二执行元件；第一加工机构和第二加工机构通过导轨组件在第二执行元件的驱动下相对往复运动。
10.所述驱动组件还包括用于调整第一加工机构与第二加工机构开合度的调整机构。
11.所述调整机构包括一端与第二执行元件固定端连接的丝杆以及套装在丝杆外的管状螺母，管状螺母通过轴座与机架固定，通过驱动件驱动管状螺母旋转；所述驱动件包括手轮或者马达。
12.所述驱动组件还包括使第一加工机构和第二加工机构同步开合的同步机构。
13.一种采用高效率材料加工系统加工的方法，包括以下步骤：s1.上料步骤，待加工材料位于锁紧机构的托块上，待加工材料的两端分别对正第一加工机构和第二加工机构的模具组件；s2.锁紧步骤，控制系统收到加工命令，锁紧机构的第三执行元件下压，推动压块锁紧待加工材料；s3.靠拢步骤，锁紧机构锁紧待加工材料之后，位于导轨组件上、材料两端的第一加工机构和第二加工机构分别在驱动组件第二执行元件的驱动下相互靠拢到达待加工位置；s3.加工步骤，第一加工机构和第二加工机构中的第一执行元件推动活动端的加工头部对待加工材料进行加工，所述加工头部到达预定位置完成加工后，第一执行元件缩回活动端的加工头部，使加工头部离开待加工材料；s5.回位步骤，第一加工机构和第二加工机构在驱动组件第二执行元件的驱动下相互远离，到达材料两端预定位置，其中，第一加工机构和第二加工机构之间的距离大于待加工材料的长度；
s6.松料步骤，锁紧机构的第三执行元件缩回，压块上升，松开材料。
14.在优选的方案中，模组包括设置在框架内部底面上中空的外模以及设置在外模中空部位的模芯；所述外模中空部位与待加工材料外表面相适应；所述模芯外形与待加工材料内表面相适应，所述模芯与连接在框架上的支板定位连接固定。使用普通模具使，可以在板材加工，例如冲孔、开缺，当模组为中空的外模以及设置在外模中空部位的模芯时，通过加工头部的前端穿过外模及模芯上对应的孔，从而解决了在管材上冲孔加工的问题。
15.在优选的方案中，所述模芯与支板的连接处，在所述支板上设置沉孔，模芯安装于沉孔中，便于芯模快捷准确的定位，通过紧固件连接固定，更换方便。
16.在优选的方案中，所述模芯上设置调整部件，调整部件通过调整厚度或调整安装在模芯位置来定位待加工材料放入模芯的深度，使材料冲孔加工尺寸可以微调，从而使加工位置尺寸的调整不需要调整模组和第一执行机构。优选的，调整部件为不同厚度的环形，套于模芯上；当然，调整部件也可以是安装在模芯的定位块。
17.在优选的方案中，所述模组还包括设置在框架内部底面上的安装板，安装板带有燕尾槽结构，所述模组设置与安装板燕尾槽结构对应的燕尾结构，所述外模可在安装板内活动调整，并通过设置在安装板燕尾槽内的压块锁紧固定。当模组有较大尺寸的调整时或者有同时使用多个模组时，模组可以在安装板的燕尾槽中滑动调整或者方便的更换。
18.在优选的方案中，所述导轨组件包括分别安装在第一加工机构和第二加工机构底部的滑块以及安装在机架上的导轨，通过滑块与导轨的配合，使第一加工机构和第二加工机构灵活运动；所述驱动组件包括分别连接在第一加工机构和第二加工机构上的支座，以及一端与机架连接，另一端与支座连接的第二执行元件；第一加工机构和第二加工机构通过导轨组件在第二执行元件的驱动下相对往复运动。导轨组件采用导轨和滑块，使第一加工机构和第二加工机构运行更加稳定，尺寸精度更高。第一加工机构和第二加工机构各通过一个第二执行元件驱动，驱动力更大。
19.在优选的方案中，所述驱动组件还包括用于调整第一加工机构与第二加工机构开合度的调整机构。第一加工机构与第二加工机构的开合度可以单独调整，以定位两端不同的加工尺寸，适应两端不同加工工艺的工件。
20.在优选的方案中，所述调整机构包括一端与第二执行元件固定端连接的丝杆以及套装在丝杆外的管状螺母，管状螺母通过轴座与机架固定，通过驱动件驱动管状螺母旋转；所述驱动件包括手轮或者马达。通过管状螺母的旋转，使丝杆伸进伸出，丝杆伸出管状螺母时，使第一加工机构与第二加工机构之间的距离增加，丝杆收回管状螺母内时，使第一加工机构与第二加工机构之间的距离减小。
21.在优选的方案中，所述驱动组件还包括使第一加工机构和第二加工机构同步开合的同步机构。优选的，同步机构为齿轮齿条同步机构，使第一加工机构和第二加工机构同步开合。
22.优选的，动力系统为液压站，第一执行元件、第二执行元件、第三执行元件为液压油缸。
23.本发明有如下有益效果：1、加工机构包括位于机架两侧的第一加工机构和第二加工机构，可同时对待加工材料的两端或两侧进行加工，减少了现有技术的加工步骤，生产效率高。
24.2、模组还包括设置在框架内部底面上的安装板，安装板带有燕尾槽结构，模组设置与安装板燕尾槽结构对应的燕尾结构，模组可在安装板内活动调整，并通过设置在安装板燕尾槽内的压块锁紧固定，使得第一加工机构和第二加工机构可以根据生产工艺分别配置多个相同或不同的外模和加工头部，调整方便，多工位一次加工成型，工艺精度稳定、生产效率高。
25.3、通过往复机构驱动组件的调整机构，可以对第一加工机构与第二加工机构的开启及闭合尺寸进行调节，可加工不同规格尺寸的材料，通用性强。
26.4、锁紧机构位于第一加工机构和第二加工机构之间，不仅起到放置待加工材料的作用，还起到定位使材料能顺利进入模组的作用，还起到锁紧待加工材料，防止材料在第一加工机构和第二加工机构靠拢时偏移，相互远离时材料不能同时脱出第一加工机构和第二加工机构的作用。
27.5、控制系统通过程序和\或传感器控制加工机构、往复机构、锁紧机构、动力系统协调运行，工人只需将待加工材料放置到锁紧机构的托块上，按下控制系统的启动开关，系统可自动执行上料至松料步骤的生产过程，减少了工人劳动强度，生产精度高、生产效率高。
附图说明
28.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明主视结构示意图。
29.图2为本发明俯视结构示意图。
30.图3为本发明侧视结构示意图。
31.图4为本发明第一加工机构和第二加工机构第一种实施例结构示意图。
32.图5为本发明第一加工机构和第二加工机构第二种实施例结构示意图。
33.图6为本发明第一加工机构和第二加工机构第一种实施例剖视结构示意图。
34.图7为本发明驱动组件结构示意图。
35.图8为本发明驱动组件设置调整机构结构示意图。
36.图9为本发明锁紧机构结构示意图。
37.图10为本发明图9中b-b剖视结构示意图。
38.图中：机架1，加工机构2，第一加工机构21，框架211，模组212，安装板2121，外模2122，模芯2123，压块2124，支板2125，沉孔2126，紧固件2127，调整部件2128，第一执行机构213，第一执行元件2131，加工头部2132，第二加工机构22，往复机构3，导轨组件31，滑块311，导轨312，驱动组件32，支座321，第二执行元件322，调整机构323，丝杆3231，管状螺母3232，轴座3233，驱动件3234，锁紧机构4，支架41，托块42，压块43，第三执行元件44；动力系统5，控制系统6，材料7。
具体实施方式
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”、等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是
指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.如图1-10所示，一种高效率材料加工系统，它包括:机架1，用于安装系统各机构;加工机构2，所述加工机构2包括位于所述机架1上部的第一加工机构21和第二加工机构22，第一加工机构21和第二加工机构22相对布置；所述第一加工机构21和第二加工机构22分别包括框架211及至少一套模具组件；所述模具组件包括设置在框架211上的模组212和第一执行机构213，通过模组212与第一执行机构213的配合完成对材料7的加工；所述第一执行机构213包括第一执行元件2131和安装在第一执行元件2131活动端的加工头部2132。在优选的方案中，第一执行元件2131为液压油缸，模组212为加工板材的模具或加工管材的模具。
41.往复机构3，所述往复机构3包括导轨组件31和驱动组件32；所述导轨组件31安装于机架1上，第一加工机构21和第二加工机构22分别安装于导轨组件31上；所述驱动组件32驱动第一加工机构21和第二加工机构22在导轨组件31上相对往复运动；第一加工机构21和第二加工机构22相互靠拢到预设位置时进入加工位置，相互远离到预设位置时使所述模具组件与待加工材料7脱离。在优选的方案中，导轨组件31为直线导轨。
42.锁紧机构4，所述锁紧机构4设置于机架1上，位于第一加工机构21和第二加工机构22之间，用于定位放置和锁紧待加工材料7；动力系统5，所述动力系统5用于驱动加工机构2、往复机构3、锁紧机构4运行；控制系统6，所述控制系统6通过程序和\或传感器控制加工机构2、往复机构3、锁紧机构4、动力系统5协调运行。
43.如图4-6所示，模组212包括设置在框架211内部底面上中空的外模2122以及设置在外模2122中空部位的模芯2123；所述外模2122中空部位与待加工材料7外表面相适应；所述模芯2123外形与待加工材料7内表面相适应，所述模芯2123与连接在框架211上的支板2125定位连接固定；在优选的方案中，模组212为适应管材冲孔加工的模具。加工头部2132的前端可穿过外模2122及模芯2123上对应的孔，对套在模芯2123上的管材工件进行冲孔加工。当加工头部2132的前端可穿过外模2122、工件7的单侧外壁时，可加工单侧壁上的孔；当加工头部2132的前端可穿过外模2122、工件7的相对的两侧外壁时，加工通孔。
44.如图4-6所示，所述模芯2123与支板2125的连接处，在所述支板2125上设置沉孔2126，模芯2123安装于沉孔2126中，通过紧固件2127连接固定。在优选的方案中，芯模2123可为圆形或者方形，也可以是与工件适配的异形结构，沉孔2126与芯模2123相适配。
45.如图6所示，模芯2123上设置调整部件2128，所述调整部件2128可通过调整厚度或调整安装在模芯2123位置来定位待加工材料7放入模芯2123的深度。在优选的方案中，调整部件2128为环形，套于模芯2123上。当然，调整部件2128也可以是安装在模芯2123的定位块。
46.如图6所示，模组212还包括设置在框架211内部底面上的安装板2121，安装板2121带有燕尾槽结构，所述模组212设置与安装板2121燕尾槽结构对应的燕尾结构，所述外模2122可在安装板2121内活动调整，并通过设置在安装板2121燕尾槽内的压块2124锁紧固
定。在优选的方案中，通过安装板2121与外模2122设置相互配合的燕尾结构，外模2122可在安装板2121调整位置，不仅可以方便生产不同尺寸，还可以使加工头部2132的前端更准确的穿过外模2122及模芯2123上对应的孔，改善加工工艺效果，减少加工头部2132的前端与外模2122或\和模芯2123因不同心损坏。
47.如图1、2、4、5所示，导轨组件31包括分别安装在第一加工机构21和第二加工机构22底部的滑块311以及安装在机架1上的导轨312；所述驱动组件32包括分别连接在第一加工机构21和第二加工机构22上的支座321，以及一端与机架1连接，另一端与支座321连接的第二执行元件322；第一加工机构21和第二加工机构22通过导轨组件31在第二执行元件322的驱动下相对往复运动。在优选的方案中，导轨组件31选用直线导轨。
48.如图7、8所示，所述驱动组件32还包括用于调整第一加工机构21与第二加工机构22开合度的调整机构323。
49.进一步地，如图8所示，所述调整机构323包括一端与第二执行元件322固定端连接的丝杆3231以及套装在丝杆3231外的管状螺母3232，管状螺母3232通过轴座3233与机架1固定，通过驱动件3234驱动管状螺母3232旋转；优选的，所述驱动件3234包括手轮或者马达。
50.如图9、10所示，锁紧机构4包括固定在机架上的支架41，设置在支架41上用于定位和托起材料7的托块42，以及锁紧固定材料7的压块43，所述压块43通过第三执行元件44锁紧或打开。优选地，第三执行元件44为液压油缸。
51.在优选的方案中，第一执行元件2131、第二执行元件322、第三执行元件44通过动力系统5的驱动动作，动力系统5为液压系统，液压站设置于机架1内。
52.如图1-10所示，一种采用高效率材料加工系统加工的方法，包括以下步骤：上料步骤，待加工材料7位于锁紧机构4的托块42上，通过托块42的支撑与定位，使待加工材料7的两端分别对正第一加工机构21和第二加工机构22的模具组件；锁紧步骤，控制系统6收到加工命令后，锁紧机构4的第三执行元件44下压，推动压块43锁紧待加工材料7；靠拢步骤，锁紧机构4锁紧待加工材料7之后，位于导轨组件31上、材料7两端的第一加工机构21和第二加工机构22分别在驱动组件32第二执行元件322的驱动下相互靠拢，使芯模2123分别插入到待加工材料7的两端，进一步靠拢，使待加工材料7的两端与支板2125或者调整部件2128抵触，到达待加工位置，从而精准定位加工尺寸；加工步骤，第一加工机构21和第二加工机构22中的第一执行元件2131推动活动端的加工头部2132对待加工材料7进行加工，当加工头部2132的前端可穿过外模2122、工件7的单侧外壁时，可加工单侧壁上的孔；当加工头部2132的前端可穿过外模2122、工件7的相对的两侧外壁时，加工通孔。完成加工后，第一执行元件2131缩回活动端的加工头部2132，使加工头部2132离开待加工材料7 ；回位步骤，加工头部2132离开待加工材料7后，第一加工机构21和第二加工机构22在驱动组件32第二执行元件322的驱动下相互远离，到达材料7两端预定位置，第一加工机构21和第二加工机构22之间的距离大于待加工材料7的长度；松料步骤，锁紧机构4的第三执行元件44缩回，压块43上升，松开材料7。
53.由于材料7的长度或规格的不同，还可以在开机生产以前增加预设调整的步骤，根
据需要适配第一加工机构21和第二加工机构22的位置、模组212和加工头部2132的规格，其中，第一加工机构21和第二加工机构22的位置为加工不同长度材料才需调整，模组212和加工头部2132的规格是需加工不同工艺才需调整。
54.通过上述步骤，控制系统6通过程序和\或传感器控制加工机构2、往复机构3、锁紧机构4、动力系统5协调运行，工人只需将待加工材料7放置到锁紧机构4的托块42上，按下控制系统6的启动开关，系统可自动执行上料至松料的生产过程，此过程为一个循环。当待加工材料7的数量较多时，便可循环执行上料至松料的生产过程，减少了工人劳动强度，生产效率高，工艺精度稳定。
55.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本技术中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。