一种小型开口输送式垫片数控切割机的制作方法

本发明属于数控切割机床领域，涉及一种用于把皮革类软材料输送、夹紧、拉紧、切割成型、废料裁剪的数控切割设备，具体涉及一种能够自动加工皮革等软材料垫片的小型开口输送式垫片数控切割机。

背景技术：

垫片在机械加工、航空航天、矿采冶金、电子设备等领域有着广泛应用，作为一种常用的机械密封，可以实现两物体间所受压力的缓解、减轻热胀冷缩带来的泄露、解决腐蚀性液体带来的腐蚀腐蚀等问题。垫片材料多样，常见的有垫纸、橡胶、金属等，随着生产生活的需要各种新型材料也被研发出来，像金属这样质地较硬材料的机械加工易于实现，而皮革等软材料的加工则面对着装夹、变形、受热焦糊等问题。虽然现数控裁剪机在加工效率和精度上占有优势，但其较大的体积和成本也限制了其对不同环境和企业需求的适应性。

技术实现要素：

为解决现阶段运用人工对皮革等软材料垫片加工时所存在的效率低、精度低、成本高及传统数控剪裁机所存在的体积大、可移动性差的缺点，设计一种小型开口输送式垫片数控切割机，通过设计好的相关工作模块，依次完成皮革类软材料的输送、夹紧、拉紧、切割成型、废料裁剪过程，从而实现皮革类软材料垫片整个加工过程的自动化，设备整体体积和质量分别为950mm×904mm×690mm、675kg，其较小的体积与质量拓宽了设备的应用场合，相对人工手动切割而言，数控加工提升了加工效率，减少了人工成本。

发明的技术解决方案（即发明内容）

本发明主要用于实现皮革等软材料垫片的自动加工，提出的一种小型开口输送式垫片数控切割机。

本发明的技术方案是借助自动化技术，对皮革类软材料进行输送、夹紧、拉紧、切割成型、废料裁剪，主要由五部分构成，即箱体模块、输送夹紧模块、拉紧模块、切割运动模块、废料裁剪模块。所述箱体模块包括：箱体主体、前盖、后盖、顶盖、侧盖一、侧盖二、行走轮一、行走轮二、行走轮三、行走轮四、支脚安装座一、支脚安装座二、支脚安装座三、支脚安装座四、支脚一、支脚二、支脚三、支脚四。所述输送夹紧模块包括：托辊电机、上托辊、下托辊、托辊调距旋钮一、托辊调距旋钮二、上调节块一、下调节块一、上调节块二、下调节块二、调距弹簧一、调距弹簧二。所述拉紧模块包括：拉紧支架、拉紧板一、拉紧板二、拉紧旋钮一、拉紧旋钮二、轴承一、轴承二、拉紧丝杠、拉紧光杠一、拉紧光杠二、拉紧丝杠螺母、拉紧滑块一、拉紧滑块二、步进电机一。所述切割运动模块包括三部分，分别为x方向运动子模块、y方向运动子模块、z方向运动子模块。其中，x方向运动子模块包括：步进电机二、x方向光杠一、x方向光杠二、x方向光杠三、x方向光杠四、x方向丝杠、x方向滑块一、x方向滑块二、x方向滑块三、x方向滑块四、x方向丝杠螺母、x方向移动支架一、x方向移动支架二、轴承三、轴承四。y方向运动子模块包括：步进电机三、y方向光杠一、y方向光杠二、y方向丝杠、y方向滑块一、y方向滑块二、y方向丝杠螺母、y方向移动支架、轴承五、轴承六、轴承七。z方向运动子模块包括：步进电机四、z方向导向滑轨一、z方向导向滑轨二、z方向丝杠、z方向丝杠螺母、刀头固定块、刀头固定套、刀头、轴承八、轴承九。废料裁剪模块包括：裁刀导轨一、裁刀导轨二、裁刀部件一、裁刀部件二。其中裁刀部件一、裁刀部件二均由裁刀电机、裁刀支架、裁刀滚轮、裁刀滚轮轴、刀片组成。

各模块间连接关系为：输送夹紧模块与箱体模块的连接通过将上托辊、下托辊安装于箱体主体前部来实现；拉紧模块与箱体模块的连接通过将轴承一、轴承二、拉紧光杠一、拉紧光杠二套装在箱体主体前后面下部设计的安装孔中来实现；切割运动模块与箱体模块的连接通过将轴承三、轴承四、x方向光杠一、x方向光杠二、x方向光杠三、x方向光杠四套装在箱体主体两侧面设计的安装孔中来实现；废料裁剪模块与箱体模块的连接通过用螺钉将裁刀导轨一、裁刀导轨二安装于箱体主体前面及右侧面相应位置来实现；y方向运动子模块与x方向运动子模块间的连接通过将轴承五、轴承六、轴承七、y方向光杠一、y方向光杠二套装在x方向移动支架一、x方向移动支架二的相应孔中来实现；z方向运动子模块与y方向运动子模块间的连接通过用螺钉将z方向导向滑轨一、z方向导向滑轨二与y方向移动支架连接以及将轴承八、轴承九套装在y方向移动支架上下面相应安装孔中的方法来实现。

本发明采用模块化设计思想，将皮革类软材料垫片切割的生产工艺分解成多个相对独立的工作单元。采用这种设计思想是基于自动化生产机器功能的扩展及使用过程中某个模块快速维修更换两方面原因来考虑的。

本发明设计的箱体模块主要用于输送夹紧模块、拉紧模块、切割运动模块、废料裁剪模块的固定及设备整体的支撑。前盖、后盖、顶盖及四个行走轮分别用螺钉与箱体主体连接，两侧盖与箱体主体的连接使用合页，两侧盖上安装把手，箱体主体底部设计有支脚安装座的安装槽，四个支脚安装座分别套装在相应的安装槽中，支脚与支脚安装座均设计有连接螺纹以便于实际使用中为适应地形进行高度调节的需要。

本发明设计的输送夹紧模块主要完成皮革类软材料的输送、夹紧。将被加工材料的一端送入上托辊与下托辊间形成的缝隙中，通过托辊电机带动下托辊旋转来实现被加工材料的输送，调节托辊调距旋钮一、托辊调距旋钮二带动上调节块一、上调节块二产生y方向运动进而挤压下调节块一、下调节块二、上托辊产生z方向运动，与此同时调距弹簧一、调距弹簧二被压缩或放松，这样上托辊与下托辊间的距离便得以被调节以实现被加工材料的夹紧。

本发明设计的拉紧模块主要完成被加工材料的拉紧。当被加工材料被输送进设备后，旋转拉紧旋钮一、拉紧旋钮二使拉紧板一、拉紧板二与拉紧支架间的间隙被调节以实现被加工材料的输入端被紧板一、拉紧板二与拉紧支架夹持，通过步进电机一带动拉紧丝杠螺母、拉紧支架朝远离上托辊、下托辊的方向运动以实现被加工材料的拉紧。

本发明设计的切割运动模块主要完成切割刀具在x、y、z三坐标方向下的移动，从而实现对皮革等软材料的切割功能。x方向光杠一、x方向光杠二、x方向光杠三、x方向光杠四、轴承三、轴承四分别套装在箱体主体两侧面的安装孔中，x方向丝杠套装在轴承三、轴承四的轴承孔中，x方向滑块一、x方向滑块二、x方向滑块三、x方向滑块四、x方向丝杠螺母分别套装在x方向光杠一、x方向光杠二、x方向光杠三、x方向光杠四、x方向丝杠上，分别用螺钉将x方向滑块一、x方向滑块二、x方向丝杠螺母与x方向移动支架一连接，分别用螺钉将x方向滑块三、x方向滑块四与x方向移动支架二连接。y方向光杠一、y方向光杠二、轴承五、轴承六、轴承七分别套装在x方向移动支架一、x方向移动支架二的相应安装孔中，y方向丝杠套装在轴承五、轴承六、轴承七的轴承孔中，y方向滑块一、y方向滑块二、y方向丝杠螺母分别套装在y方向光杠一、y方向光杠二、y方向丝杠上，分别用螺钉将y方向滑块一、y方向滑块二、y方向丝杠螺母与y方向移动支架连接。轴承八、轴承九套装在y方向移动支架上相应的安装孔中，z方向丝杠套装在轴承八、轴承九的轴承孔中，z方向丝杠螺母套装在z方向丝杠上，分别用螺钉将z方向丝杠螺母、刀头固定套与刀头固定块连接，z方向导向滑轨一、z方向导向滑轨二与y方向移动支架的连接也用螺钉实现。步进电机四为z方向丝杠提供动力以带动刀头产生z坐标方向的移动，步进电机三为y方向丝杠提供动力以带动z方向运动子模块整体产生y坐标方向的移动，步进电机二为x方向丝杠提供动力以带动z方向运动子模块、y方向运动子模块整体产生x坐标方向的移动，通过对步进电机四、步进电机三、步进电机二进行协同控制来实现切割刀具在x、y、z三坐标方向下的移动。

本发明设计的废料裁剪模块主要完成皮革切割操作后的废料裁剪。裁刀导轨一被用螺钉固定于箱体主体正面开口的上侧，裁刀导轨二被用螺钉固定于箱体主体侧面开口的下侧，裁刀部件一、裁刀部件二分别套装在裁刀导轨一、裁刀导轨二上，两裁刀部件均由裁刀电机、裁刀支架、裁刀滚轮、裁刀滚轮轴、刀片组成，在裁刀支架的最大面及其相对面上均设计有裁刀滚轮轴安装孔，裁刀滚轮轴套装在裁刀支架上的裁刀滚轮轴安装孔中，裁刀滚轮套装在裁刀滚轮轴上，在裁刀支架的最大面上还设计有刀片固定孔和刀片固定柱，在刀片上设计有三个刀片安装孔，安装刀片时将其中一个安装孔套入裁刀支架上的刀片固定柱，将螺钉穿过另外两个安装孔将刀片固定在裁刀支架上，通过裁刀电机为裁刀部件提供其在裁刀导轨上移动的动力。

本发明依靠五个组成模块完成整个的皮革类软材料垫片切割的过程。

发明的效果

本发明设计一种小型开口输送式垫片数控切割机，该装置采用模块化设计思想，根据工作任务不同而划分为五个工作模块：箱体模块、输送夹紧模块、拉紧模块、切割运动模块、废料裁剪模块。该装置在替代人工切割和传统数控剪裁模式的同时，还可以保证某个模块的维修或更换效率。

本发明解决了运用人工进行皮革类软材料垫片切割时所存在的效率低、精度差以及传统数控裁剪设备所存在的体积大、移动性差的问题，不仅运用数控技术提升了加工效率，同时较小的体积和高度可调支脚及万向轮的运用使得设备的移动性和场所适应性得到了提高，适合大部分的中小型生产厂家。

附图及附图的简单说明

图1为本发明轴侧视图；

图2为本发明箱体模块轴侧视图；

图3为本发明输送夹紧模块轴侧视图；

图4为本发明输送夹紧模块部分右视图；

图5为本发明拉紧模块轴侧视图；

图6为本发明x方向运动子模块轴侧视图；

图7为本发明y方向运动子模块轴侧视图；

图8为本发明z方向运动子模块轴侧视图；

图9为本发明z方向运动子模块部分轴侧视图；

图10为本发明切割运动模块整体轴侧视图；

图11为本发明废料裁剪模块轴侧视图；

图12为本发明废料裁剪模块中裁刀部件的轴侧视图。

其中，100.箱体模块、200.输送夹紧模块、300.拉紧模块、400.切割运动模块、500.废料裁剪模块、101.侧盖一、102.箱体主体、103.支脚安装座二、104.支脚安装座一、105.万向轮一、106.支脚一、107.万向轮二、108.支脚一、109.支脚四、110.支脚三、111.万向轮三、112.支脚安装座三、113.万向轮四、114.支脚安装座四、115.后盖、116.顶盖、117.侧盖二、118.前盖、201.托辊电机、202.调距弹簧一、203.下托辊、204.调距弹簧二、205.上调节块二、206.下调节块二、207.托辊调距旋钮二、208.上托辊、209.下调节块一、210.托辊调距旋钮一、211.上调节块一、301.拉紧板一、302.拉紧支架、303.拉紧滑块一、304.拉紧光杠一、305.拉紧丝杠螺母、306.轴承一、307.拉紧丝杠、308.拉紧光杠二、309.拉紧滑块二、310.拉紧板二、311.拉紧旋钮二、312.步进电机一、313.轴承二、314.拉紧旋钮一、401.x方向移动支架二、402.x方向滑块三、403.x方向光杠三、404.x方向滑块四、405.x方向光杠四、406.x方向滑块一、407.x方向丝杠、408.轴承三、409.x方向丝杠螺母、410.x方向滑块二、411.x方向光杠二、412.x方向移动支架一、413.轴承四、414.步进电机二、415.x方向光杠一、416.y方向移动支架、417.y方向滑块一、418.y方向光杠一、419.y方向丝杠螺母、420.轴承五、421.y方向丝杠、422.y方向滑块二、423.y方向光杠二、424.轴承六、425.步进电机三、426.轴承七、427.步进电机四、428.轴承八、429.z方向导向滑轨一、430.刀头、431.刀头固定套、432.刀头固定块、433.轴承九、434.z方向丝杠、435.y方向导向滑轨二、436.z方向丝杠螺母、501.裁刀导轨一、502.裁刀部件一、503.裁刀部件二、504.裁刀导轨二、505.刀片、506.裁刀支架、507.裁刀电机、508.裁刀滚轮轴、509.裁刀滚轮。

具体实施方式

如图1所示，该小型开口输送式垫片数控切割机，含箱体模块100、输送夹紧模块200、拉紧模块300、切割运动模块400、废料裁剪模块500。

如图2所示的箱体模块100，其特征在于：在箱体主体102底部设计有万向轮轮安装孔，四个安装孔对称分布在箱体主体102底部，万向轮一105、万向轮二107、万向轮三111、万向轮四113分别用螺钉安装于箱体主体102底部，箱体主体102底部设计有支脚安装座固定槽，四个固定槽对称分布在箱体主体102底部，支脚安装座一104、支脚安装座二103、支脚安装座三112、支脚安装座四114套装在相应的支脚安装座固定槽中，支脚安装座一104、支脚安装座二103、支脚安装座三112、支脚安装座四114的中心设计螺纹孔，支脚一106、支脚二108、支脚三110、支脚四109的圆柱面设计成螺纹状以便于将四支脚安装于四个支脚安装座的螺纹孔中用于调节设备整体高度，顶盖116用螺钉与箱体主体102顶部连接，前盖118用螺钉与箱体主体102前部连接，后盖115用螺钉与箱体主体102后部连接，分别用合页将侧盖一101、侧盖二117与箱体主体102连接，在侧盖一101、侧盖二117上安装把手以便于侧盖的开闭。

如图3、图4所示的输送夹紧模块200，其特征在于：在箱体主体102前部设计有上托辊208、下托辊203安装孔，通过将两托辊的托滚轴套装于相应的托辊安装孔中来实现上托辊208与下托辊203的安装，在上托辊208的托滚轴两端上下部均设计有凸起，下调节块一209、下调节块二206下表面设计的定位孔与上托辊两端的上部凸起套装，调距弹簧一202、调距弹簧二204与上托辊208两端下部凸起套装，上调节块一211、上调节块二205的斜面与下调节块一209、下调节块二206的斜面接触，在箱体主体102前部还设计有托辊调距旋钮一210、托辊调距旋钮二207安装孔，两调距旋钮及其安装孔均设计有螺纹，通过将两旋钮扭进或扭出安装孔进而依次带动上调节块、下调节块运动以压缩或放松调距弹簧来调节上托辊208与下托辊203间的距离并实现原材料的压紧或松开，加工时将原材料置于上托辊208与下托辊203的间隙中并由托辊电机201为下托辊203提供动力来实现原材料的输送。

如图5所示的拉紧模块300，其特征在于：在箱体主体102的前部、后部的下侧均设计有拉紧光杠一304、拉紧光杠二308、轴承一306、轴承二313的安装孔，拉紧光杠一304、拉紧光杠二308、轴承一306、轴承二313分别套装在相应安装孔中，拉紧丝杠307套装在轴承一306、轴承二313的轴承孔中，拉紧滑块一303、拉紧滑块二309、拉紧丝杠螺母305分别套装在拉紧光杠一304、拉紧光杠二308、拉紧丝杠307上，拉紧滑块一303、拉紧滑块二309、拉紧丝杠螺母305、拉紧支架302上均设计有螺纹孔，分别用螺钉将拉紧滑块一303、拉紧滑块二309、拉紧丝杠螺母305和拉紧支架302连接，拉紧板一301、拉紧板二310及拉紧支架302两端上部均设计有拉紧旋钮安装孔，拉紧旋钮一314、拉紧旋钮二311分别套装在相应的安装孔中，通过扭动两拉紧旋钮来调节两拉紧板与拉紧支架302间的距离，通过步进电机一312为拉紧丝杠307提供动力来带动整个拉紧模块300向远离箱体主体102前部的方向移动进而实现对原材料的拉紧。

如图6所示的切割运动模块x方向运动子模块，其特征在于：在箱体主体102的的两侧部设计有x方向光杠一415、x方向光杠二411、x方向光杠三403、x方向光杠四405、轴承三408、轴承四413安装孔，x方向光杠一415、x方向光杠二411、x方向光杠三403、x方向光杠四405、轴承三408、轴承四413分别套装在相应安装孔中，x方向丝杠407套装在轴承三408、轴承四413的轴承孔中，x方向滑块一406、x方向滑块二410、x方向滑块三402、x方向滑块四404、x方向丝杠螺母409分别套装在x方向光杠一415、x方向光杠二411、x方向光杠三403、x方向光杠四405、x方向丝杠407上，x方向移动支架一412的上下部及侧部、x方向移动支架二401的上下部、x方向滑块一406、x方向滑块二410、x方向滑块三402、x方向滑块四404、x方向丝杠螺母409上均设计有螺纹孔，通过螺钉分别将x方向滑块一406、x方向滑块二410、x方向丝杠螺母409与x方向移动支架一412连接，通过螺钉分别将x方向滑块三402、x方向滑块四404与x方向移动支架二401连接，步进电机二414为x方向丝杠407提供动力带动两x方向移动支架产生x方向的运动。

如图7所示的切割运动模块y方向运动子模块，其特征在于：在x方向移动支架一412、x方向移动支架二401的侧面设计有y方向光杠一418、y方向光杠二423、轴承五420、轴承六424、轴承七426安装孔，y方向光杠一418、y方向光杠二423、轴承五420、轴承六424、轴承七426分别套装在相应的安装孔中，y方向丝杠421套装在轴承五420、轴承六424、轴承七426的轴承孔中，y方向滑块一417、y方向滑块二422、y方向丝杠螺母419分别套装在y方向光杠一418、y方向光杠二423、y方向丝杠421上，在y方向移动支架416最大面及上下面、y方向滑块一417、y方向滑块二422、y方向丝杠螺母419上均设计有螺纹孔，通过螺钉分别将y方向滑块一417、y方向滑块二422、y方向丝杠螺母419与y方向移动支架416连接，步进电机三425为y方向丝杠421提供动力以带动y方向移动支架416产生y方向的运动。

如图8、图9所示的切割运动模块z方向运动子模块，其特征在于：在y方向移动支架416上下面设计有轴承八428、轴承九433安装孔，轴承八428、轴承九433套装在相应安装孔中，z方向丝杠434套装在轴承八428、轴承九433的轴承孔中，在y方向移动支架416前部的上下端、z方向导向滑轨一429、z方向导向滑轨二435上设计有螺纹孔，通过螺钉分别将z方向导向滑轨一429、z方向导向滑轨二435与y方向移动支架416连接，z方向丝杠螺母436套装在z方向丝杠434上，在z方向丝杠螺母436的最大面、刀头固定块432的后部凸起面设计有螺纹孔，通过螺钉将z方向丝杠螺母436与刀头固定块432连接，在刀头固定块432的前部两侧、刀头固定套431的前部两侧均设计有螺纹孔，通过用螺钉将刀头固定套431、刀头固定块432连接的方式来实现刀头430的固定，步进电机四427为z方向丝杠434提供动力来实现刀头430在z方向上的运动。

如图10所示的切割运动模块400，其特征在于：通过将y方向光杠一418、y方向光杠二423、轴承五420、轴承六424、轴承七426分别套装在x方向移动支架一412、x方向移动支架二401的相应安装孔中来实现y方向运动子模块与x方向运动子模块的连接；通过用螺钉分别将z方向导向滑轨一429、z方向导向滑轨二435与y方向移动支架416连接和将轴承八428、轴承九433套装在y方向移动支架416相应安装孔中的方法来实现z方向运动子模块与y方向运动子模块的连接。

如图11、图12所示的废料裁剪模块500，其特征在于：在箱体主体102正面开口的上侧及侧面开口的下侧、裁刀导轨一501、裁刀导轨二504上均设计有螺纹孔，通过螺钉分别将裁刀导轨一501、裁刀导轨二504与箱体主体102连接，裁刀部件一502、裁刀部件二503分别套装在裁刀导轨一501、裁刀导轨二504上，在裁刀支架506的最大面、刀片505上设计有螺纹孔，通过螺钉将刀片505与裁刀支架506连接，在裁刀支架506的最大面和与其相对的表面设计有裁刀滚轮轴508安装孔，裁刀滚轮轴508套装在安装孔中，裁刀滚轮509套装在裁刀滚轮轴508上，裁刀电机507为裁刀滚轮轴508提供动力带动裁刀部件沿着裁刀导轨移动。

该装置工作时首先将原材料的一端塞入上托辊208与下托辊203形成的间隙中，调节托辊调距旋钮一210、调节托辊调距旋钮二207使得原材料夹紧，托辊电机201为下托辊203提供动力将原材料输送进设备开口中，调节拉紧旋钮一314、调节拉紧旋钮二311使得原材料已经输送进设备的一端夹紧在拉紧板一301、拉紧板二310与拉紧支架302形成的间隙中，步进电机一312为拉紧丝杠307提供动力拉紧原材料，通过数控系统控制步进电机四427带动z方向丝杠434旋转，从而使刀头430产生沿z方向的运动，步进电机三425带动y方向丝杠421旋转，从而使y方向移动支架416、z方向运动子模块产生沿y方向的运动，步进电机二414带动x方向丝杠407旋转，从而使y方向运动子模块、z方向运动子模块产生沿x方向的运动，裁刀电机507带动裁刀部件一502、裁刀部件二503分别沿裁刀导轨一501、裁刀导轨二504移动来完成废料的裁剪。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。