管材切割设备及切割方法与流程
2026-07-23 23:58:47
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本发明针对现有管材切割效率低、自动化程度不足的问题，提出一种集成推顶、装夹、切割、旋转分离及自动下料的全流程设备。通过定位夹持机构实现方管精准固定，切割后框体与管材局部连接，取料机构旋转分离并配合吹料完成下料，显著提升加工效率与自动化水平。
手机、平板电脑等板状的设备，通常具有金属框体，金属框体的加工方式主要有铸造、机加工等，但这种成型方式效率较低，不能满足现代化的工业进程。
现有技术中，一些厂商采用管材切割出框体，但在切割时，管材的装夹、切割、上料、下料的自动化程度较低，上料需要人工推进，切割时一次将框体切出，导致框体四处散落，下料工作进行较难，加工效率仍有较大的提升空间。
针对现有技术中的不足，本发明提供一种管材切割设备及切割方法，以解决现有技术中管材切割效率低的问题。
作为对上述的管材切割方法的进一步可选的方案，管材为方管，装夹固定管材的具体步骤包括：通过夹持管材的一个边角的内外两侧对管材进行定位，后夹持管材的内壁的其余边或外壁的其余边进行固定。
作为对上述的管材切割方法的进一步可选的方案，管材切割方法还包括步骤：将框体取出后通过旋转将框体放下。
作为对上述的管材切割方法的进一步可选的方案，管材切割方法还包括步骤：将框体放下后通过吹料将管材吹至下料。
所述上料机构通过推顶管材进行上料，所述管材治具可将所述管材定位并夹紧，所述切割机构将管材切割出框体并使得框体局部与管材连接，所述取料机构将所述框体旋转至与管材分离后将框体取出。
作为对上述的管材切割设备的进一步可选的方案，管材为方管，管材治具包括定位机构和夹持机构；
所述定位机构设于管材的一个边角处，推顶管材的该边角并与管材的该边角抵接形成定位，所述夹持机构设于管材的四个边上，通过与管材的四边抵接形成夹持。
作为对上述的管材切割设备的进一步可选的方案，所述定位机构设于管材的相邻的两条边的内侧且可活动至与管材的内壁抵接，所述夹持机构设于管材的四条边的外侧且可活动至与管材的外壁抵接。
作为对上述的管材切割设备的进一步可选的方案，所述定位机构包括能够做朝向和背离所述管材内壁的往复直线运动的定位件，所述夹持机构包括能够做朝向和背离所述管材外壁的往复直线运动的夹持件。
作为对上述的管材切割设备的进一步可选的方案，所述管材治具还包括主工作台和副工作台，所述主工作台上设有过料通槽，所述副工作台设于所述过料通槽中，管材套设于所述副工作台外并穿过所述过料通槽；
所述定位机构设于所述副工作台上，所述夹持机构设于所述主工作台上且环设于所述过料通槽，或，所述夹持机构环设于所述副工作台上，所述定位机构设于所述主工作台上。
作为对上述的管材切割设备的进一步可选的方案，所述管材治具还包括限位件，所述定位机构设于管材一端的第一边角处，所述限位件设于管材的另一端的第二边角处，所述第一边角与所述第二边角的连线为管材的体对角线。
作为对上述的管材切割设备的进一步可选的方案，所述取料机构包括取料头、取料插块、弹性件和取料驱动件；
所述取料插块通过所述弹性件可浮动地设于所述取料头中且可相对所述取料头转动；
所述取料头中形成有取料腔，所述取料腔上局部设有止挡部，所述止挡部用于限制工件和所述取料插块自所述取料腔中伸出，工件和所述取料插块转动至不设所述止挡部处，所述弹性件将工件和取料插块向所述取料腔外推顶。
作为对上述的管材切割设备的进一步可选的方案，所述取料驱动件驱动所述取料插块与工件形成非回转连接后，继续向下驱动所述取料头后驱动所述取料头转动。
作为对上述的管材切割设备的进一步可选的方案，所述取料机构还包括下料件，所述取料插块上设有定位部，所述下料件上对应地设有对位部，所述定位部和所述对位部接合时，所述下料件与所述取料插块之间可形成非回转连接。
作为对上述的管材切割设备的进一步可选的方案，所述取料机构还包括吹料件，所述下料件上设有下料槽，所述吹料件将所述下料件上的工件吹至所述下料槽中。
本发明的管体切割设备及切割方法，采用上料、装夹、切割、下料一体的全套流程，在切割时不将框体完全自管体上切下，下料时将框体自管体上扭断后下料，保证框体的下料位置的准确性，将管体切割成框体，是一种能够连续上料、自动装夹、切割后自动下料的管材切割效率高的管材切割设备及切割方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图标：1-管材治具；11-定位机构；111-定位件；12-夹持机构；121-夹持件；13-主工作台；131-过料通槽；14-副工作台；15-限位件；16-下工作台；2-上料机构；3-取料机构；31-取料头；311-取料腔；312-止挡部；313-螺纹堵头；32-取料插块；321-定位部；33-弹性件；34-下料件；341-对位部；342-下料槽；343-出风口。
在下文中，将结合附图更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。因此，将参照在附图中示出的特定实施例更详细地描述本发明。然而，应理解：不存在将本发明的各种实施例限于在此发明的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。结合附图的描述，同样的附图标号标示同样的元件。
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“a或/和b中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一个”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
其中，步骤一为上料步骤，通过推顶管材式管材移动至上料工位，管材移动后，步骤二为装夹步骤，对管材进行装夹固定，为管材的切割提供条件。
在另一实施例中，步骤一和步骤二和一交换，即先将管材装夹固定后，再将管材推顶至切割工位。
步骤三为切割步骤，具体为沿垂直于管材的延伸方向的横截面切割，将管材切割出框体，为了防止切割出的框体随意飞出，无法使得切割出的框体有稳定的下料位置，对于切割出的框体的收集难度较高，因而采用将管材局部切割，切割出的框体仍有一部分连接在管材上而后再取出的方式进行稳定的下料。对于管材的切割可以采用线切割的方式，框体与管材的连接长度/面积能够满足框体与管材不脱离，且框体平整地贴合在管材的截面上即可。
步骤四为取料步骤，通过将框体装夹，带动框体旋转，将框体与管材的连接部位扭断，使得框体与管材分离而后将框体取下，下料位置的可控性更好，更容易将切割后的框体收集起来。
上述，步骤一至四的工作循环，上料为间隔的连续上料，装夹固定为间隔的装夹和松开，切割为间隔时间的切割，取料为间隔的连续取料，即连续地将一根管材切割成多个框体，其过程为全自动完成，仅需在管材切割完后向设备重新放入新的管材进行新的切割循环。
本实施例中，管材为方管，装夹固定管材的具体步骤包括：通过夹持管材的一个边角的内外两侧对管材进行定位，后夹持管材的内壁的其余边或外壁的其余边进行固定。
上述的管材的边指的是管材的横截面的边，在管材整体上体现为面。管材的一个边角即为管材相邻的两边所夹的边角，固定管材的一个边角可以为固定管材的相邻两个边的内外两侧，通过固定管材的边角对管材进行初步的定位，而后同归推顶管材的外壁其余边或内壁其余边对管材进行全面的固定，实现对管材的装夹。
本实施例中，在推顶管材时，不对管材进行装夹，推顶管材到位后，将管材定位并夹紧，而后进行切割。
边框与取料装置形成非回转连接，在取料装置带动边框转动时，边框与管材分离同时固定在取料装置上。取料装置带动边框运动到下料工位上，通过与取料工作台形成非回转连接，在转动时，使得工件与取料装置分离落到取料工作台上，完成工件的下料。
边框放置下料至取料工作台上，为保证下一边框的下料，应将边框移走，保证取料工位的空出，通过将边框吵指定方向吹送，完成边框的下料，从而完成管材切割出一个边框的一次循环。
请一并参阅图1至图4，本实施例提供一种管材切割设备，包括管材治具1、上料机构2、切割机构和取料机构3。
上料机构2通过推顶管材进行上料，管材治具1可将管材定位并夹紧，切割机构将管材切割出框体并使得框体局部与管材连接，取料机构3将框体旋转至与管材分离后将框体取出。
上述，通过将管材放置与上料机构2上，本管材切割设备即可通过连续上料，自动装夹、切割、连续下料而后自动地将管材切割出多个框体。
本实施例中，管材为方管，管材治具1包括定位机构11和夹持机构12。定位机构11用于对管材进行定位，夹持机构12用于将定位后的管材夹紧固定。定位机构11设于管材的一个边角处，推顶管材的该边角并与管材的该边角抵接形成定位，夹持机构12设于管材的四个边上，通过与管材的四边抵接形成夹持。
上述，方管为非回转体，对方管的一个边角定位，即保证了方管无法转动，一个边角的内移受到限制，方管有一个初始的定位，通过将方管的四个边进行夹持对方管的运动的6个自由度均有限定，从而保证了管材的全方位固定。
本实施例中，定位机构11设于管材的相邻的两条边的内侧且可活动至与管材的内壁抵接，夹持机构12设于管材的四条边的外侧且可活动至与管材的外壁抵接。
通过将定位机构11与管材的相邻两条边的内侧抵接，从而限制了该两边所夹的对角的位置，通过方管外侧的夹持机构12的抵接将方管固定，同时定位机构11和夹持机构12可以相对方管的内壁和外壁活动，将方管松开。
定位机构11包括能够做朝向和背离管材内壁的往复直线包括能够做朝向和背离管材外壁的往复直线为直线运动机构，通过往复直线运动实现对管材壁面的推顶和分离，直线运动机构可以为直线电机、凸轮机构、齿轮齿条机构、滚珠丝杠机构等能够做往复直线运动的机构，本实施例中，定位件111和夹持件121为气缸。
气缸的活塞的端部设有推块，推块的表面设有防滑纹路，通过推块增大活塞与管体的接触面积，均衡气缸的推力，增加气缸对管材推顶的稳定性。同时推块表面的防滑纹路，使得定位件111和夹持件121对管材的推顶夹持更加稳定，有效地防止定位件111、夹持件121与方管之间的滑脱。
在另一实施例中，定位机构11设于管材的相邻的两条边的外侧且可活动至与管材的外壁抵接，夹持机构12设于管材的四条边的内侧且可活动至与管的内壁抵接。定位机构11包括能够做朝向和背离管材外壁的往复直线，夹持架构包括能够做朝向和背离管材内壁的往复直线。
在又一实施例中，定位机构11设于管材的相邻的两条边的内外两侧，且可以活动至与管材的内外壁抵接，夹持机构12设于管材的不设定位机构11的内侧或外侧。
定位件111的定位的位置与切割机构的切割工位位置相匹配，定位件111的定位位置决定了管材的固定装夹位置，通过将定位件111的定位边角的位置固定，并使得该边角固定位置与切割位置相配合即可实现对切割工位的准确定位。
本实施例中，上料机构2先推顶管材上移后，管材治具1再将管材夹紧固定，即为上料机构2对管材的推顶与管材治具1对管材的抱夹是交替进行的，先上料、再抱夹、再切割、后取料、再上料，如此循环。
本实施例中，管材治具1还包括主工作台13和副工作台14，主工作台13上设有过料通槽131，副工作台14设于过料通槽131中，管材套设于副工作台14外并穿过过料通槽131。定位机构11设于副工作台14上，夹持机构12设于主工作台13上且环设于过料通槽131。
上述，副工作台14呈杆/柱状，管材套设于副工作台14上，且插入至过料通槽131中，在副工作台14与主工作台13的间隙中移动，定位机构11设于管材的内侧，夹持机构12设于管材的外侧，通过内外的推顶实现对管材的装夹固定。
在另一实施例中，夹持机构12环设于副工作台14上，定位机构11设于主工作台13上。即定位机构11设于管材的外侧，夹持机构12设于管材的内侧。
定位机构11、夹持机构12设于管材的内外两侧，对于管材的移动没有阻碍，通过副工作台14能够对管材形成一定的导向以及树立支撑。
主工作台13上设有多个过料通槽131，每一过料通槽131中设有一个副工作台14；每一过料通槽131与副工作台14处对应地设有定位机构11和夹持机构12。
本实施例中，主工作台13上设有两个过料通槽131，管材治具1同时可以装夹两个管材，每一管材处对应地设有一个上料机构2、一个切割机构和一个下料机构，管材切割设备可以同时切割两根管材，切割效率更高。
管材治具1还包括限位件15，定位机构11设于管材一端的第一边角处，限位件15设于管材的另一端的第二边角处，第一边角与第二边角的连线为管材的体对角线。
具体的，管材治具1还包括下工作台16，上料机构2设于下工作台16之下，下工作台16套设于副工作台14上，管材放置于下工作台16上，通过上料机构2推顶下工作台16移动，从而驱动管材上移，限位件15设于副工作台14上，用于限制管材在下工作台16上的放置位置。
本实施例中，限位件15为与管材的夹角相匹配的两块挡板，若定位机构11设于管材的内侧，限位件15设于管材的内侧，若定位件111设于管材的外侧，限位件15设于管材的外侧。从而对管材的初始放置位置进行初定位，保证定位机构11对管材的有效定位。
上料机构2为设于管材之下的直线运动机构，本实施例中，上料机构2为设于下工作台16下的滚珠丝杠机构，上料机构2每次驱动管材上移的长度与切割机构所切割的框体的厚度相匹配。
切割机构可以为现有的切割管体的切割设备，在此不赘述，管体的切割面为水平面。通过设定切割尺寸，控制在管材上切割处的框体局部与管材相连，不与管材分离。
请一华体会体育并参阅图5，取料机构3为一种自动取料机构3，包括取料头31、取料插块32和弹性件33，取料插块32通过弹性件33可浮动地设于取料头31中且可相对取料头31转动。取料插块32是一种执行件，可以与框体形成非回转连接。取料头31中形成有取料腔311，取料腔311上局部设有止挡部312，止挡部312用于限制框体和取料插块32自取料腔311中伸出，框体和取料插块32转动至不设止挡部312处，弹性件33将框体和取料插块32向取料腔311外推顶。
取料机构3还包括取料驱动件，取料驱动件可以驱动取料头31转动和移动，当切割机构切割完毕后，取料驱动件驱动取料头31连同取料插块32移动至管体上方并下移，框体自取料头31不设止挡部312的开口处插入，使得取料插块32与框体形成非回转连接，并使得取料插块32向取料腔311中缩入，压缩弹性件33，而后取料驱动件驱动取料头31转动。由于取料插块32与框体之间的非回转连接，框体固定，取料插块32固定不转，取料头31相对取料插块32转动，取料插块32缩入至取料腔311中，且低于止挡部312，当取料头31转动时，取料腔311相对取料插块32转动至取料腔311中设有止挡部312的位置。
取料腔311并非为圆孔状腔体，而是为与框体旋转一定角度所匹配的异形腔，取料插块32连同框体可以在取料腔311中转动一定角度后，取料插块32与取料腔311不能继续转动，取料插块32与取料头31的转动锁死。取料驱动件驱动取料头31转动，取料头31带动取料插块32一同转动，也就是带动框体一同转动，将框体自管体上扭下。而后，取料驱动件驱动取料头31上移，将框体下料，此时框体设于取料腔311中，并由止挡部312止挡，取料插块32推顶，从而在取料腔311中固定。
取料插块32上设有限位台阶，取料插块32插入至工件中时，工件与限位台阶抵接。
管材为方管，取料插块32为两端具有圆角的方块，通过插设于框体中，从而与框体形成非回转连接，带由于取料插块32常态下有弹性件33外推，通过设置限位台阶，可以限制取料插块32插入至管体中的深度，保证取料插块32与管体的接合在框体的厚度内，从而保证取料插块32能够扭动框体相对管体转动。
取料腔311包括第一工位和第二工位，止挡部312设于第二工位上，取料插块32可自第一工位中伸出。第一工位为与框体相匹配的凹槽，第一工位的凹槽的截面稍大于框体的截面，第二工位为与框体相匹配的凹槽，第二工位的凹槽的截面稍大于框体的截面，第一工位与第二工位的槽体连通，取料插块32连同框体能够在第一工位与第二工位之间转动。
取料插块32和框体能够在取料腔311中一定的角度范围内转动，转动至第一工位或第二工位的侧壁后无法继续转动，第一工位、第二工位的侧壁起到限位的作用，框体与侧壁抵接时使得取料插块32与取料头31之间无法相对转动。
取料插块32包括相互连接的插杆部和插块部，插杆部通过弹性件33可浮动地连接在取料头31上，插块部设于取料腔311中。插杆部呈圆杆状可转动地设于取料头31中，插块部为两端倒圆的块状体，设于取料腔311中，并在一定角度内转动。
弹性件33为弹簧，取料头31上设有螺纹孔和螺接于螺纹孔上的螺纹堵头313，弹簧设于取料插块32与螺纹堵头313之间。通过调节螺纹堵头313在螺纹孔中的螺接深度，从而调节弹簧的压缩量，进而调节弹簧的预紧力，使得取料插块32的推顶力度可调节。
取料驱动件可以为机械手，也可以为由垂直分布的直线气缸组成的机构，可以沿竖直方向运动，使得取料插块32能够与管体上的框体接合，取料插块32能够与下料件34接合，还可以沿水平方向运动，使得取料插块32能够在切割工位和下料工位之间移动。
当取料头31将框体自管体上取下后，框体仍夹紧在取料腔311中，需要将框体自取料腔311中取下，从而完成框体的取料。
取料机构3还包括下料件34。取料插块32上设有定位部321，下料件34上对应地设有对位部341，定位部321和对位部341接合时，下料件34与取料插块32之间可形成非回转连接。
取料驱动件驱动取料头31和取料插块32移动至下料件34处，继续驱动取料插块32下移，使得取料插块32上的定位部321与对位部341接合，而后取料驱动件驱动取料头31转动，使得取料腔311中的取料插块32由第二工位转动至第一工位，而后取料驱动件驱动取料头31和取料插块32上移，此时取料腔311中的框体由第一工位中落下至下料件34上。
定位部321为设于取料插块32上的非回转孔，对位部341为设于下料件34上与对位部341相匹配的非回转凸台。通过非回转孔与非回转凸台形成非回转配合，将取料插块32的转动固定，通过驱动取料头31转动，使得框体转动至第一工位上，进而由取料腔311中落下。
本实施例中，定位部321为设于取料插块32上的两个圆孔，对位部341为设于下料件34上的两个凸台。
在另一实施例中，下料件34下设有下料驱动件，下料驱动件驱动所述下料件34朝向和背离取料头31运动，使得下料件34上的对位部341与取料插块32的定位部321接合，减少取料驱动件的驱动轨迹。
本实施例中，取料机构3还包括吹料件，下料件34上设有下料槽342，吹料件将下料件34上的工件吹至下料槽342中。落在下料件34的对位件上的框体需要及时取下，对下一次下料的框体进行避让，通过吹料件提供朝向下料槽342的风，从而使得边框向下料槽342中移动，落入到下料槽342中实现完整的下料。
取料件呈台状，取料件上设有凹槽，对位部341设于凹槽中，下料槽342设于凹槽中，同时凹槽的侧壁上设有出风口343，吹料件通过该出风口343出风，将框体吹送至下料槽342中，实现边框的下料。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
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