一种冲剪折钣金自动化生产线

技术领域

本发明属于钣金加工领域，特别涉及一种冲剪折钣金自动化生产线。

背景技术

现有技术中，新能源、电梯行业、桥架行业、门板行业、高低压开关柜等行业的钣金件在加工制造过程中，经常需要用到冲床、数控剪切中心、折弯机。已有的钣金生产工艺多为：单机生产或单自动化单元生产。单机生产效率低，人工劳动强度大，转序耗时耗力。而单自动化单元，仅仅能够解决单个工序人工劳动强度大的问题，不能够形成完全自动化生产。仍然需要耗费大量的人力在转序和二次定位加工的问题上。这些机械设备和生产工艺已经不能满足目前钣金生产的高效率和高自动化需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种冲剪折钣金自动化生产线，可以根据不同钣金的加工工艺，能够对板材进行从原料区上料到冲压、剪切、折弯成品加工，最后码垛整齐，在保证加工精度的前提下极大的提升加工效率。

本发明的目的是这样实现的：一种冲剪折钣金自动化生产线，包括从前到后依次排列设置的冲床上料单元、数控转塔冲床、数控剪切中心和折弯单元，所述冲床上料单元与数控转塔冲床相对应设置，所述数控转塔冲床对应数控剪切中心设置，与所述数控剪切中心相对应设置有上下料单元，上下料单元还与数控转塔冲床相对应设置，与所述数控剪切中心的出料端相对应设有输送定位线，输送定位线的出料端对应折弯单元设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于： 1.定位装置作用：板材初定位和板材磁性分张机构；结构采用可调节式定位杆和旋转磁分张器组成，定位杆前后可调节，旋转分张器，磁铁可通过悬臂机构旋转和上下移动；优点：可在上整垛板材时候，旋转远离磁性板材，不影响上料准确性。上料完成后可以旋转复位，进行磁性分张操作。

2.斜推装置作用：上料进入主机时，将码放不整齐的单张板材推入夹钳钳口；结构由上下浮动气缸，旋转轴，推料气缸，限位机构和吸盘组成；动作原理：通过上下运动参与吸取或不参与吸取板材，吸取板材后，进行推料进入夹钳时，旋转机构和限位机构发挥作用，旋转机构自适应不同角度推料，而限位机构将方向和角度限制在该范围内，由于气缸具有一定柔性和弹性，通过运动后可以可靠的将板料边缘推入夹钳钳口。

3.机械手作用：抓取板材并带动板材运动，附带有机械分张装置，斜推料装置；结构由吸盘装置，机械吸盘分张装置和斜推料装置组成；动作原理：通过吸盘抽真空吸取板材后，机械分张装置通过气缸上下运动，抖落可能发生的带多张板材现象，机械手运动至冲床夹钳口后，斜推装置，下压吸盘，通过推料运动将板材推入夹钳钳口。

4.生产线和工艺：完全将钣金加工的冲床，剪床和折弯机通过自动化单元进行了链接，可以做到钣金成品的一次性自动化加工，加工复合精度高废品率降低，能无人化二十四小时加工，加工效率高，且结构紧凑，由于减少了产品转序和半成品料占地面积，节约了工厂土地面积。

本发明将数控转塔冲床，数控剪板中心，折弯单元，通过自动化设备联系起来，对金属板材进行全自动化加工冲孔、剪切、折弯成型等加工；在金属板材加工领域有广泛的作用。本发明的生产线主要应用于新能源、电梯行业、桥架行业、门板行业、高低压开关柜等行业的钣金件加工，以及对钣金加工全面实现智能化车间的高端应用群体。

作为本发明的进一步改进，所述冲床上料单元包括上料定位装置，上料定位装置包括若干沿横向排列设置在地面上的矩形支撑座，与各支撑座的外周相对应设置有若干围成L形的定位杆，定位杆下端的安装板通过至少两个紧固件固定连接在L形下座板上，下座板上对应各紧固件开设有若干腰型槽；下座板上与各支撑座相对应设有一旋转磁性分张装置。各支撑座上侧组成支撑面，板料堆叠码垛在各支撑座上，定位杆对板料物理定位，旋转式磁性分张装置控制磁力大小，便于吸盘将上层的板料吸走。

作为本发明的进一步改进，与所述上料定位装置相对应设有上料机械手，上料机械手包括立式机架，机架上部横向设置有固定梁，固定梁上平行设置有两条横向导轨，两导轨上经滑块活动连接有移动座，固定梁上位于两条导轨之间还设有横向齿条，移动座上活动连接有升降立柱，升降立柱下端水平设有吸附支架，吸附支架下表面设置有若干主吸盘，吸附支架下表面还设有若干组振动分张机构和斜推机构。移动座上设置有两个减速电机，一个减速电机输出端设有与横向齿条啮合的齿轮，升降立柱侧面设置有竖直的齿条，另一个减速电机输出端设有与竖直齿条相啮合的齿轮；上料机械手主要通过伺服电机驱动做垂直和水平运动，吸附板料对冲床上料。

为了方便安装各吸盘，所述吸附支架包括矩形主支架，主支架的下侧设置有若干沿横向间隔分布的分纵梁，主支架的左右两侧均设置有若干连接对应分纵梁的L形加固角铁，每根分纵梁的下侧均设置有若干沿纵向排列分布的主吸盘。

为了对冲床上料时，对板料进行分张并保证上料动作到位精准，靠近所述数控转塔冲床的分纵梁上设置有至少两组振动分张机构，各振动分张机构对应各围成L形的定位杆设置，所述振动分张机构包括固定在分纵梁外侧的安装板，安装板上活动连接有贯穿安装板的竖直升降杆，升降杆下端设有分张吸盘，升降杆外周套设有弹簧一，弹簧一的上下两端分别弹性抵触在安装板和分张吸盘的吸盘座上，所述安装板下侧竖直设置有分张气缸，分张气缸的活塞杆向上穿过安装板并连接有传动板，传动板的另一端与升降杆上端相连接；每个主吸盘的吸盘座上部均竖直设置有向上穿过分纵梁的连接杆，连接杆与分纵梁活动连接，连接杆上端设有与分纵梁接触的限位座，连接杆外周套设有弹簧二，弹簧二的上下两端分别弹性抵触在分纵梁和主吸盘的吸盘座上；所述斜推机构设置有至少三组，各斜推机构设置在主支架左侧靠近数控转塔冲床的一端，各斜推机构对应数控转塔冲床设置，每组所述斜推机构分别位于对应的相邻两根分纵梁之间，所述斜推机构包括固定在主支架上的侧基架，侧基架上安装有竖直的分离气缸，分离气缸的活塞杆向下伸并设有安装架，安装架下方安装有斜推气缸，斜推气缸的缸体经转轴与安装架相转动连接，安装架侧面对应斜推气缸设置有L形限位架，斜推气缸的活塞杆端部设有斜推吸盘和可转动的导向轮，导向轮位于斜推吸盘上方，导向轮保持与限位架的限位部相接触，斜推气缸倾斜设置，吸取板料时，斜推吸盘、主吸盘和分张吸盘共面设置。斜推吸盘、主吸盘和分张吸盘均为真空吸盘；上料机械手上布置多种吸盘，主吸盘吸附板料，分张气缸驱动传动板上下振动，升降杆带动分张吸盘上下运动，抖落可能发生的带多张板材现象；斜推机构的限位架包括主架和分架，分架上开设有腰型槽，紧固件穿过腰型槽与主架连接，分架相对主驾的位置可调节，斜推吸盘和导向轮分别安装在斜推气缸的活塞杆端部的支座的下部和上部，机械手运动至冲床夹钳口后，斜推机构的分离气缸驱动安装架下降，下压斜推吸盘，转轴自适应不同角度推料，而限位机构将方向和角度限制在该范围内，由于气缸具有一定柔性和弹性，通过运动后可以可靠的将板料边缘推入夹钳钳口，通过推料运动将板材推入冲床的夹钳钳口；测双料机构，通过装有编码器的机械结构对板材的厚度进行测量，并对比相关数值，来确认是否抓取多张板材。

为了对板料进行冲孔，所述数控转塔冲床包括冲床身，冲床身上设置有可抓住板料横向移动的抓料机械手，抓料机械手位于冲床身左侧并对应冲床上料单元设置。

为了将板料剪切成需要的规定面积，所述数控剪切中心包括剪切机身，剪切机身上沿横向间隔设置有若干可抓住板料纵向移动的送料夹钳，与剪切机身相对应设置有龙门机架一，龙门机架一上设置有剪切刀具，剪切机身上对应龙门机架一设置有若干横向等间隔分布的翻转架，剪切机身尾端设有导向斜坡；所述上下料单元包括与剪切机身相对应的龙门机架二，龙门机架二上设置有可横向移动的机械臂，机械臂纵向设置，机械臂上设置有至少两个纵向间隔分布的上下料夹钳，上下料夹钳包括夹紧气缸，夹紧气缸的活塞杆伸出端设有下夹紧座，夹紧气缸的缸体上对应下夹紧座设有上夹紧座。上下料单元将冲孔后的板料送到剪切机身上，送料夹钳驱动板料向后移动，剪切刀具对板料剪切，翻转架翻转使得剪切后的板料经导向斜坡落到输送定位线上。

为了将板料送到折弯单元，所述输送定位线横向设置，输送定位线对应导向斜坡设置，输送定位线包括两个左右对应的侧固定架，两个侧固定架之间设有输送带，朝外的侧固定架上沿横向间隔设置有若干竖直的定位杆。

为了自动折弯板料并进行成品码垛，所述折弯单元包括折弯机械手，折弯机械手对应输送定位线的出料端设置，折弯机械手端部设有吸盘架，吸盘架上布满设置有多个真空吸盘，与折弯机械手相对应地分别设有定位台、折弯机和翻边台，定位台倾斜设置且定位台的外周设有围成L形的定位条，折弯完成的成品放在码垛托盘上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2冲床上料单元的结构示意图。

图3为上料定位装置的结构示意图。

图4为吸附支架的结构示意图。

图5为图4中A处的放大图。

图6为图4中B处的放大图。

图7为斜推机构的结构示意图。

图8为斜推机构的结构示意图。

图9为数控转塔冲床的结构示意图。

图10为上下料单元的结构示意图。

图11为上下料夹钳的结构示意图。

图12为数控剪切中心的结构示意图。

图13为输送定位线的结构示意图。

图14为折弯单元的结构示意图。

其中，1支撑座，2定位杆，3下座板，4腰型槽，5旋转磁性分张装置，6上料机械手，6a立式机架，6b固定梁，7导轨，8横向齿条，9移动座，10升降立柱，11吸附支架，11a主支架，11b分纵梁，12主吸盘，13加固角铁，14安装板，15升降杆，16分张吸盘，16a吸盘座，17弹簧一，18分张气缸，19传动板，20连接杆，20a限位座，21弹簧二，22侧基架，23分离气缸，24安装架，25斜推气缸，26转轴，27限位架，27a限位部，28导向轮，29斜推吸盘，30冲床身，31抓料机械手，32剪切机身，33送料夹钳，34龙门机架一，35翻转架，36导向斜坡，37龙门机架二，38机械臂，39上下料夹钳，39a夹紧气缸，39b下夹紧座，39c上夹紧座，40输送定位线，40a侧固定架，40b输送带，41折弯机械手，42吸盘架，43定位台，43a定位条，44折弯机，45翻边台，46码垛托盘，47板料。

实施方式

如图1-14所示，为一种冲剪折钣金自动化生产线，包括从前到后依次排列设置的冲床上料单元、数控转塔冲床、数控剪切中心和折弯单元，所述冲床上料单元与数控转塔冲床相对应设置，所述数控转塔冲床对应数控剪切中心设置，与所述数控剪切中心相对应设置有上下料单元，上下料单元还与数控转塔冲床相对应设置，与所述数控剪切中心的出料端相对应设有输送定位线40，输送定位线40的出料端对应折弯单元设置。

所述冲床上料单元包括上料定位装置，上料定位装置包括若干沿横向排列设置在地面上的矩形支撑座1，与各支撑座1的外周相对应设置有若干围成L形的定位杆2，定位杆2下端的安装板14通过至少两个紧固件固定连接在L形下座板3上，下座板3上对应各紧固件开设有若干腰型槽4；下座板3上与各支撑座1相对应设有一旋转磁性分张装置5。各支撑座1上侧组成支撑面，板料47堆叠码垛在各支撑座1上，定位杆2对板料47物理定位，旋转式磁性分张装置控制磁力大小，便于吸盘将上层的板料47吸走。与所述上料定位装置相对应设有上料机械手6，上料机械手6包括立式机架6a，机架上部横向设置有固定梁6b，固定梁6b上平行设置有两条横向导轨7，两导轨7上经滑块活动连接有移动座9，固定梁6b上位于两条导轨7之间还设有横向齿条8，移动座9上活动连接有升降立柱10，升降立柱10下端水平设有吸附支架11，吸附支架11下表面设置有若干主吸盘12，吸附支架11下表面还设有若干组振动分张机构和斜推机构。移动座9上设置有两个减速电机，一个减速电机输出端设有与横向齿条8啮合的齿轮，升降立柱10侧面设置有竖直的齿条，另一个减速电机输出端设有与竖直齿条相啮合的齿轮；上料机械手6主要通过伺服电机驱动做垂直和水平运动，吸附板料47对冲床上料。为了方便安装各吸盘，吸附支架11包括矩形主支架11a，主支架11a的下侧设置有若干沿横向间隔分布的分纵梁11b，主支架11a的左右两侧均设置有若干连接对应分纵梁11b的L形加固角铁13，每根分纵梁11b的下侧均设置有若干沿纵向排列分布的主吸盘12。

为了对冲床上料时，对板料47进行分张并保证上料动作到位精准，靠近所述数控转塔冲床的分纵梁11b上设置有至少两组振动分张机构，各振动分张机构对应各围成L形的定位杆2设置，所述振动分张机构包括固定在分纵梁11b外侧的安装板14，安装板14上活动连接有贯穿安装板14的竖直升降杆15，升降杆15下端设有分张吸盘16，升降杆15外周套设有弹簧一17，弹簧一17的上下两端分别弹性抵触在安装板14和分张吸盘16的吸盘座16a上，安装板14下侧竖直设置有分张气缸18，分张气缸18的活塞杆向上穿过安装板14并连接有传动板19，传动板19的另一端与升降杆15上端相连接；每个主吸盘12的吸盘座16a上部均竖直设置有向上穿过分纵梁11b的连接杆20，连接杆20与分纵梁11b活动连接，连接杆20上端设有与分纵梁11b接触的限位座20a，连接杆20外周套设有弹簧二21，弹簧二21的上下两端分别弹性抵触在分纵梁11b和主吸盘12的吸盘座16a上；所述斜推机构设置有至少三组，各斜推机构设置在主支架11a左侧靠近数控转塔冲床的一端，各斜推机构对应数控转塔冲床设置，每组所述斜推机构分别位于对应的相邻两根分纵梁11b之间，所述斜推机构包括固定在主支架11a上的侧基架22，侧基架22上安装有竖直的分离气缸23，分离气缸23的活塞杆向下伸并设有安装架24，安装架24下方安装有斜推气缸25，斜推气缸25的缸体经转轴26与安装架24相转动连接，安装架24侧面对应斜推气缸25设置有L形限位架27，斜推气缸25的活塞杆端部设有斜推吸盘29和可转动的导向轮28，导向轮28位于斜推吸盘29上方，导向轮28保持与限位架27的限位部27a相接触，斜推气缸25倾斜设置，吸取板料47时，斜推吸盘29、主吸盘12和分张吸盘16共面设置。斜推吸盘29、主吸盘12和分张吸盘16均为真空吸盘；上料机械手6上布置多种吸盘，主吸盘12吸附板料47，分张气缸18驱动传动板19上下振动，升降杆15带动分张吸盘16上下运动，抖落可能发生的带多张板材现象；斜推机构的限位架27包括主架和分架，分架上开设有腰型槽4，紧固件穿过腰型槽4与主架连接，分架相对主驾的位置可调节，斜推吸盘29和导向轮28分别安装在斜推气缸25的活塞杆端部的支座的下部和上部，机械手运动至冲床夹钳口后，斜推机构的分离气缸23驱动安装架24下降，下压斜推吸盘29，转轴26自适应不同角度推料，而限位机构将方向和角度限制在该范围内，由于气缸具有一定柔性和弹性，通过运动后可以可靠的将板料47边缘推入夹钳钳口，通过推料运动将板材推入冲床的夹钳钳口；测双料机构，通过装有编码器的机械结构对板材的厚度进行测量，并对比相关数值，来确认是否抓取多张板材。

为了对板料47进行冲孔，所述数控转塔冲床包括冲床身30，冲床身30上设置有可抓住板料47横向移动的抓料机械手31，抓料机械手31位于冲床身30左侧并对应冲床上料单元设置。

为了将板料47剪切成需要的规定面积，所述数控剪切中心包括剪切机身32，剪切机身32上沿横向间隔设置有若干可抓住板料47纵向移动的送料夹钳33，与剪切机身32相对应设置有龙门机架一34，龙门机架一34上设置有剪切刀具，剪切机身32上对应龙门机架一34设置有若干横向等间隔分布的翻转架35，剪切机身32尾端设有导向斜坡36；所述上下料单元包括与剪切机身32相对应的龙门机架二37，龙门机架二37上设置有可横向移动的机械臂38，机械臂38纵向设置，机械臂38上设置有至少两个纵向间隔分布的上下料夹钳39，上下料夹钳39包括夹紧气缸39a，夹紧气缸39a的活塞杆伸出端设有下夹紧座39b，夹紧气缸39a的缸体上对应下夹紧座39b设有上夹紧座39c。上下料单元将冲孔后的板料47送到剪切机身32上，送料夹钳33驱动板料47向后移动，剪切刀具对板料47剪切，翻转架35翻转使得剪切后的板料47经导向斜坡36落到输送定位线40上。

为了将板料47送到折弯单元，输送定位线40横向设置，输送定位线40对应导向斜坡36设置，输送定位线40包括两个左右对应的侧固定架40a，两个侧固定架40a之间设有输送带40b，朝外的侧固定架40a上沿横向间隔设置有若干竖直的定位杆2。

为了自动折弯板料47并进行成品码垛，所述折弯单元包括折弯机44械手41，折弯机44械手41对应输送定位线40的出料端设置，折弯机44械手41端部设有吸盘架42，吸盘架42上布满设置有多个真空吸盘，与折弯机44械手41相对应地分别设有定位台43、折弯机44和翻边台45，定位台43倾斜设置且定位台43的外周设有围成L形的定位条43a，折弯完成的成品放在码垛托盘46上。

本发明的冲剪折钣金自动化生产线主要包含：冲床上料单元，数控转塔冲床，冲剪上下料单元，数控剪切中心，输送定位线40，折弯单元六大部分。整个工作流程为：车间行车或叉车将板材原料上料至冲床上料单元的上料定位装置 ——上料机械手6吸盘动作，从原料台取料并经过磁性分张和测厚后，通过斜推料装置送入数控转塔冲床——数控转塔冲床夹钳夹住板材，对板材进行冲孔或成型加工——数控转塔冲床加工完成后板材送工作台下料侧——冲剪上下料单元夹将板材夹住，拖入数控剪切中心横梁处——数控剪切中心将板材根据实际需求，切成规定大小的板材——板材通过数控剪切中心输送后落料至输送定位线40——板材经初定位后一垛板材输送至折弯单元上料位——折弯单元机器人通过吸盘抓取板材，经过定位后送入折弯机44折弯——折弯完成后,机器人通过吸盘抓手，将成型后板材码垛整齐。至此加工流程结束。

冲床上料单元，主要用于给数控转塔冲床上板料47，包含上料定位装置，行架运动机构，上料机械手6（含斜推料机构，分张机构），测双料机构组成，上料定位装置提供原材料的定位并包含旋转式磁性分张装置，行架机构主要通过伺服电机驱动做垂直和水平运动，上料机械手6上布置抓料吸盘和动力吸盘，主要进行吸取板料47和分张运动，测双料机构，通过装有编码器的机械结构对板材的厚度进行测量，并对比相关数值，来确认是否抓取多张板材。

数控转塔冲床，主要用于板材冲孔和成型等加工，为适应该生产线的需求，夹钳安装有夹钳夹取判断装置，夹钳下压装置，使得冲床上料单元的板材能够顺利被夹取，且给出上料成功信号。

冲剪上下料单元，主要用于数控转塔冲床的下料以及数控剪切中心的上料，包含拖板运动装置，夹钳。拖板运动装置和夹钳通过板材夹取，夹钳钳口装有防脱料开关，保证将数控转塔冲床上加工完成的板材拖入数控剪切中心并送入其钳口。

数控剪切中心由前送料机构，数控剪床，后挡料输送机构组成。前送料机构主要通过横梁带动夹钳，进行送料操作，送入剪床进行加工。后挡料输送机构，可以通过皮带运动将剪切后的板材输送到下一道工序，且配有废料分离机构，将成品板和废料板隔离开存放。

输送定位线40，配有定位装置和有动力输送线，板材滑落时，定位装置对板材进行初步定位，可以初步将一垛板码放整齐。当一垛板落料完毕后，输送线将板材输送至折弯工序。

折弯中心，折弯中心配有机器人及折弯抓手，定位台43，折弯机44，翻边架。机器人将输送线上板材抓取后，放入定位台43定位，然后抓取该工件进行折弯，根据不同折弯方向使用翻边架，折弯成型后码放整齐至成品托盘。

本发明的冲剪折钣金自动化生产线的主要加工工艺，以桥架产品为例，桥架产品通过上料单元送入数控转塔冲床，进行排线孔和连接孔冲压，冲压完成后通过冲剪上下料单元转入剪切中心，进行剪切操作，剪切为桥架半成品，通过定位输送线初定后输送至折弯中心，机器人抓取板材进行二次定位和折弯操作，并码放整齐，最终成型为成品桥架。中途无任何人工操作，一切转序定位和加工均自动化完成，产品质量稳定，生产效率极大提高，且无需人工辅助。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。