刹车片针刺机及刹车片生产方法技术

本发明专利技术提供一种刹车片针刺机及刹车片生产方法，针刺机包括针刺头工作台和物料工作台，针刺头工作台包括针刺头机架、刀库、刀库固定箱、X方向导轨、Y方向导轨、针刺头固定箱、针刺驱动装置、工位选择装置、针刺板固定器和针刺板，物料工作台包括物料机架、原料箱输送机构、原料箱、原料箱底板位置控制机构、针刺底板、针刺底板位置控制机构、成品箱、成品箱底板位置控制机构以及成品箱输送出机构。该针刺机综合了3D成型结构及加工中心的自动换刀结构，实现特定尺寸的碳纤维刹车片的立体针刺，并根据针刺成型实际设计了具备多块针刺成型板的换刀结构，避免了层间分层现象和断针现象，采用伺服电机，提高了自动化程度、降低了运动噪音。

【技术实现步骤摘要】
刹车片针刺机及刹车片生产方法
本专利技术涉及短丝纤维无纺针刺成型
，特别是涉及一种刹车片针刺机及刹车片生产方法，主要用于短丝碳纤维刹车片的针刺成型。
技术介绍
国内短丝碳纤维材质的刹车片针刺成型使用的设备及针刺过程如下：(一)国内生产碳纤维刹车片使用的平板针刺机：平板针刺机的主运动是针刺头作上下运动，往下运动就是针刺，即刺针刺入网帘上的碳纤维层，往上运动就是退出，即刺针退出网帘上的碳纤维层。针刺头安装在由曲柄主轴带动的一个连杆机构上，曲柄主轴转动带动针刺头作上下运动。曲柄主轴两端固定支撑，由变频电机驱动。碳纤维层平铺在网帘内，网帘是一个无底的四方形框子，如同一个无底的抽屉；网帘的框架连接丝杆螺母副，网帘放置在滚轮上。在网帘的下方有一块底板，底板上钻有对应的针孔，可以保证针刺深度达到12-15mm，网帘前后运动。网帘由丝杆螺母副驱动。丝杆螺母副由棘轮棘爪带动，棘轮棘爪由链轮链条与曲柄主轴连接。曲柄主轴转动，通过链传动带动棘轮棘爪运动，棘轮棘爪驱动丝杆螺母副带动网帘向前或向后移动。网帘下方的底板，安装在手动升降台上。调整手动安装在手动升降台上，就可以调整底板与针刺板的距离。改变刺针的刺入深度。底板放置在滚轴上。因此网帘可以自由运动。滚轴安装在手动升降台上。(二)针刺过程：开始针刺时，需要先安装好网帘，在网帘下方的底板上一层碳纤维层。然后调整手动升降台的高度。高度合适后，启动变频电机，开始针刺。针刺过程中，网帘向前运动。运动到达前部定位点后停止运动。此时针刺动作停止了，变频电机也停止。此时降低手动升降台的高度，在网帘内新铺一层碳纤维层。然后调整手动升降台的高度。高度合适后，改变棘轮棘爪的方向，使网帘的运动方向改为向后运行；之后启动变频电机，开始针刺。针刺过程中，网帘向后运动。运动到达后补定位点后停止运动。如此循环操作，直到生产出一片刹车片。当前在碳纤维刹车片生产企业里，平均每12个小时生产1块700*700*50的刹车片。(三)使用平板针刺机生产碳纤维刹车片的主要问题：刹车片块有分层的质量缺陷：(1)由于曲柄-连杆机构与棘轮棘爪机构的组合使用，每针刺一次，棘轮棘爪转动一格，棘爪转动一格带动丝杆螺母移动一块针板的距离。这样导致在每次针刺时，针刺在同一个位置。每层碳纤维材料在针刺时的针刺孔基本重叠，使得层间很少形成短丝纤维上下勾连，层间结合力弱，导致碳纤维刹车片容易分层。(2)效率低下，平均每12个小时生产1块700*700*50的刹车片；(3)噪声大，由于使用了“曲柄-四杆机构”与“链传动与棘轮棘爪机构”，车间内振动大噪声大，平均噪声大于92Db。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：旨在针对现有平板针刺机针刺成型碳纤维刹车片的“刹车片块有分层的质量缺陷”及“调整底板时间过长”等问题，本专利技术提供一种刹车片针刺机。本专利技术解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种刹车片针刺机，包括针刺头工作台和物料工作台，其中，针刺头工作台包括针刺头机架、刀库、刀库固定箱、X方向导轨、Y方向导轨、针刺头固定箱、针刺驱动装置、工位选择装置、针刺板固定器和针刺板，其中，针刺头机架采用桁架结构，刀库安装在刀库固定箱上，刀库固定箱安装在针刺头机架上；X方向导轨安装在针刺头机架上，Y方向导轨安装在X方向导轨上，针刺头固定箱安装在Y方向导轨上，X方向导轨和Y方向导轨形成二维移动机构，带动针刺头固定箱在X-Y平面内运动；工位选择装置固定在针刺头固定箱内，针刺驱动装置安装在工位选择装置上，针刺板固定在针刺板固定器上；针刺板固定器安装在针刺驱动装置上；物料工作台包括物料机架，设置在物料机架上料工位的原料箱输送机构，设置在物料机架原料存储工位的原料箱和位于原料箱下方的原料箱底板位置控制机构，设置在物料机架原料存储工位和成品存储工位之间的物料自动输送机构，设置在物料机架针刺工位的针刺底板和位于针刺底板下方的针刺底板位置控制机构，所述针刺工位设置在物料自动输送机构的部分或全部上，设置在物料机架成品存储工位的成品箱和位于成品箱下方的成品箱底板位置控制机构，以及设置在物料机架出料工位的成品箱输送出机构，所述上料工位、原料存储工位、机架针刺工位、成品存储工位和出料工位依次设置。具体的，所述刀库固定箱包括驱动伺服电机、减速器及刀库转动关节。物料工作台包含上料工位，原料存储工位，针刺工位，成品存储工位，出料工位等5个工位，核心是原料存储工位，针刺工位，成品存储工位等3个工位。原料存储工位放置原料箱，原料箱内存放待针刺的物料，针刺工位是实现针刺的工位，成品存储工位放置成品箱，成品箱内存放针刺成型的物料。针刺物料在针刺工位针刺，每针刺一层，针刺工位下降一层物料的厚度。此时原料存储工位的原料箱底板向上提升一层物料的厚度，突出物料。由自动送料机构将这层物料送到针刺工位针刺。待针刺工位的物料达到设定的厚度(层)且完成最后一层的针刺后，由自动送料机构将针刺工位的这块刹车片的针刺成品送到成品存储工位的成品箱内。进一步，所述针刺板采用小型针刺板，所述小型针刺板是指针板边长为制品边长的1/n的正方形针刺板，其中，n≥2且n∈N+。优选的，n的取值范围为：3≤n≤10，n∈N+。对于制造700*700的刹车片毛坯来说，采用普通平板针刺机，最常使用850*45的针板(针刺面积为38250mm2)；本机使用的常用针板为100*100(针刺面积为10000mm2)；最大针板为115*115(面积为13225mm2)。本机使用的针板为普通平板针刺机的针板的1/3-1/4。进一步，为了降低噪音和提高控制精度，所述针刺头工作台的刀库、X方向导轨、Y方向导轨、针刺驱动装置和工位选择装置以及所述物料工作台的原料箱输送机构、物料自动输送机构、原料箱底板位置控制机构、针刺底板位置控制机构、成品箱底板位置控制机构和成品箱输送出机构均采用伺服电机驱动。伺服电机由电机与编码器及驱动器构成，驱动器构成安装在电器柜内；编码器与电机同轴安装，安装在电机后部---一般三相电机后部是风扇；伺服电机的后部是编码器。控制噪声：伺服电机可以设置爬坡曲线，这样启动和停车平稳(类似高铁，高铁启动停车时感觉不到运动冲击)；爬坡曲线让机器运动时无运动冲击。提高控制精度：伺服电机由脉冲控制转动，每转至少有N*8192个脉冲；假设N＝1，每个脉冲控制的是360/8192＝0.04396°＝2.637′(分)。它的控制精度与变频电机、步进电机就不可同日而语。一种刹车片生产方法，包括上述的刹车片针刺机，还包括以下步骤：S1：准备工作，首先在针刺机的人机界面输入需要针刺的工艺要求；检查刀库内的针刺板与针刺工艺是否匹配，设备是否润滑，物料箱规格尺寸是否正确、待加工物料是否正确，原料箱内的物料摆放是否合适；检查上述工作是否正确，确认正确无误后，启动机器；S2：原料箱取放，将装满物料的原料箱放置在原料箱输送机构上，启动原料箱输送机构，原料箱输送机构将原料箱输送到原料存储工位；当原料箱内没有物料时，原料箱输送机构自动反转，带出原料箱到上料工位，此时在上料工位取下空的原料箱后，将装满物料的原料箱放置在原料箱输送机构上；S3：原料输送，物料自动输送机构将原料存储工位原料箱内的原料输送到针刺工位，针刺物料在针刺工位的针刺底板上针刺，每针刺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刹车片针刺机，其特征在于：包括针刺头工作台和物料工作台，其中，针刺头工作台包括针刺头机架(1)、刀库(2)、刀库固定箱(3)、X方向导轨(4)、Y方向导轨(5)、针刺头固定箱(6)、针刺驱动装置(7)、工位选择装置(8)、针刺板固定器(9)和针刺板(10)，其中，针刺头机架(1)采用桁架结构，刀库(2)安装在刀库固定箱(3)上，刀库固定箱(3)安装在针刺头机架(1)上；X方向导轨(4)安装在针刺头机架(1)上，Y方向导轨(5)安装在X方向导轨(4)上，针刺头固定箱(6)安装在Y方向导轨(5)上，X方向导轨(4)和Y方向导轨(5)形成二维移动机构，带动针刺头固定箱(6)在X‑Y平面内运动；工位选择装置(8)固定在针刺头固定箱(6)内，针刺驱动装置(7)安装在工位选择装置(8)上，针刺板(10)固定在针刺板固定器(9)上；针刺板固定器(9)安装在针刺驱动装置(7)上；物料工作台包括物料机架(20)，设置在物料机架(20)上料工位的原料箱输送机构(19)，设置在物料机架(20)原料存储工位的原料箱(17)和位于原料箱(17)下方的原料箱底板位置控制机构(18)，设置在物料机架(20)原料存储工位和成品存储工位之间的物料自动输送机构(12)，设置在物料机架(20)针刺工位的针刺底板(15)和位于针刺底板(15)下方的针刺底板位置控制机构(16)，所述针刺工位设置在物料自动输送机构(12)的部分或全部上，设置在物料机架(20)成品存储工位的成品箱(13)和位于成品箱(13)下方的成品箱底板位置控制机构(14)，以及设置在物料机架(20)出料工位的成品箱输送出机构(11)，所述上料工位、原料存储工位、机架针刺工位、成品存储工位和出料工位依次设置。...

【技术特征摘要】
1.一种刹车片针刺机，其特征在于：包括针刺头工作台和物料工作台，其中，针刺头工作台包括针刺头机架(1)、刀库(2)、刀库固定箱(3)、X方向导轨(4)、Y方向导轨(5)、针刺头固定箱(6)、针刺驱动装置(7)、工位选择装置(8)、针刺板固定器(9)和针刺板(10)，其中，针刺头机架(1)采用桁架结构，刀库(2)安装在刀库固定箱(3)上，刀库固定箱(3)安装在针刺头机架(1)上；X方向导轨(4)安装在针刺头机架(1)上，Y方向导轨(5)安装在X方向导轨(4)上，针刺头固定箱(6)安装在Y方向导轨(5)上，X方向导轨(4)和Y方向导轨(5)形成二维移动机构，带动针刺头固定箱(6)在X-Y平面内运动；工位选择装置(8)固定在针刺头固定箱(6)内，针刺驱动装置(7)安装在工位选择装置(8)上，针刺板(10)固定在针刺板固定器(9)上；针刺板固定器(9)安装在针刺驱动装置(7)上；物料工作台包括物料机架(20)，设置在物料机架(20)上料工位的原料箱输送机构(19)，设置在物料机架(20)原料存储工位的原料箱(17)和位于原料箱(17)下方的原料箱底板位置控制机构(18)，设置在物料机架(20)原料存储工位和成品存储工位之间的物料自动输送机构(12)，设置在物料机架(20)针刺工位的针刺底板(15)和位于针刺底板(15)下方的针刺底板位置控制机构(16)，所述针刺工位设置在物料自动输送机构(12)的部分或全部上，设置在物料机架(20)成品存储工位的成品箱(13)和位于成品箱(13)下方的成品箱底板位置控制机构(14)，以及设置在物料机架(20)出料工位的成品箱输送出机构(11)，所述上料工位、原料存储工位、机架针刺工位、成品存储工位和出料工位依次设置。2.如权利要求1所述的刹车片针刺机，其特征在于：所述刀库固定箱(3)包括驱动伺服电机、减速器及刀库转动关节。3.如权利要求1所述的刹车片针刺机，其特征在于：所述针刺板(10)采用小型针刺板，所述小型针刺板是指针板边长为制品边长的1/n的正方形针刺板，其中，n≥2且n∈N+。4.如权利要求3所述的刹车片针刺机，其特征在于：n的取值范围为：3≤n≤10，n∈N+。5.如权利要求1所述的刹车片针刺机，其特征在于：所述针刺头工作台的刀库(2)、X方向导轨(4)、Y方向导轨(5)、针刺驱动装置(7)和工位选择装置(8)以及所述物料工作台的原料箱输送机构(19)、物料自动输送机构(12)、原料箱底板位置控制机构(18)、针刺底板位置控制机构(16)、成品箱底板位置控制机构(14)和成品箱输送出机构(11)均采用伺服电机驱动。6.一种刹车片生产方法，其特征在于：包括如权利要求1-5任一项所述的刹车片针刺机，还包括以下步骤：S1：准备工作，首先在针刺机的人机界面输入需要针刺的工艺要求；检查刀库(2)内的针刺板(10)与针刺工艺是否匹配，设备是否润滑，原料箱(17)规格尺寸是否正确，待加工物料(21)是否正确，原料箱(17)内的物料(21)摆放是否合适；检查上述工作是否正确，确认正确无误后，启动机器；S2：原料箱(17)取放，将装满物料(21)的原料箱(17)放置在原料箱输送机构(19)上，启动原料箱输送机构(19)，原料箱输送机构(19)将原料箱(17)输送到原料存储工位；当原料箱(17)内没有物料(21)时，原料箱输送机构(19)自动反转，带出原料箱(17)到上料工位，此时在上料工位取下空的原料箱(17)后，将装满物料(21)的原料箱(17)放置在原料箱输送机构(19)上；S3：原料输送，物料自动输送机构(12)将原料存储工位原料箱(17)内的原料输送到针刺工位，针刺物料(21)在针刺工位的针刺底板(15)上针刺，每针刺一层，针刺底板位置控制机构(16)控制针刺底板(15)下降一层物料(21)的厚度；此时原料存储工位的原料箱(17)的底板受原料箱底板位置控制机构(18)控制，向上提升一层物料(21)的厚度，突出物料(21)；由...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英丽，李双珠，严建伟，
申请(专利权)人：上海善巧碳素设备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31