一种碳纤维框架免组装轻量化户外休闲折叠椅成型装置及其方法与流程

本发明属于碳纤维管加工处理，具体为一种碳纤维框架免组装轻量化户外休闲折叠椅成型装置及其方法。

背景技术：

1、碳纤维管具有密度小、抗弯性能好以及耐腐蚀等优点被广泛用于高端的免组装轻量化户外休闲折叠椅上。

2、例如公开号为cn121245073a的专利申请在自动化机械设备领域，公开了一种应用于车床的碳纤维管材切割自动送料装置，包括机架、供料装置、进给装置和顶紧装置。机架上设有平行导轨和齿条。进给装置通过伺服电机驱动主动齿轮沿齿条移动，推动推料轴送料。推料轴末端设有随动机构，可随碳管同步高速旋转，并配合阻尼组件消除径向甩动。利用顶紧弹簧和顶紧传感器，使推料轴相对于进给滑台在轴向具备浮动行程。当车床夹头夹紧瞬间，推料轴向后压缩弹簧并触发传感器，系统停止进给，由被压缩的弹簧提供持续的轴向顶紧力。该机制有效抵消了碳管夹紧时的轴向后窜，确保了切割定位精度。本发明实现了长管切割的自动化、高精度防窜动和高安全性。

3、在生产过程中为了生产以及成本考虑，碳纤维管通常不会完全适配折叠椅部件所需长度，需要后续进行切割，而且折叠椅部件所使用的碳纤维管管壁通常较薄，在切割时，切割处的内壁由于切割刀组施加的径向载荷，可能会出现形变、崩边或层间剥离缺陷，影响产品质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种碳纤维框架免组装轻量化户外休闲折叠椅成型装置及其方法，通过在切割处进行内壁液压内撑与管端自锁外撑的联动支撑结构，实现薄壁碳纤维管切割的内壁支撑、端部径向锁定与切割后自动解锁出料，降低出现形变、崩边、层间剥离的概率。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种碳纤维框架免组装轻量化户外休闲折叠椅成型装置，包括机床以及用于夹持碳纤维长管的两个夹具组，所述机床上设有内撑组件，用于在切割纤维长管时，对碳纤维长管切割处内壁进行支撑；所述内撑组件包括左右两个内撑头、滑动连接在内撑头外壁上的若干撑板、设置在内撑头内的油腔以及内端滑动连接在油腔内的滑杆；在切割时，左右两个滑杆相互靠近，并挤压对应油腔内油液而推动若干撑板外移，进而撑起碳纤维长管内壁；

3、左侧所述内撑头通过连杆转动连接有驱动结构，用于驱动所述内撑头转动而带动碳纤维长管转动切割；右侧所述内撑头通过伸缩管结构转动连接有右支架，所述右支架的内侧壁设有供碳纤维长管端部插入的环槽，所述环槽槽侧壁上呈环形分布有若干自锁结构，用于支撑碳纤维长管右端待切割部分；切割前，在右支架向左滑动时，带动右侧内撑头向左移动至左右两个滑杆相互挤压，并压缩伸缩管结构，直至碳纤维长管端部插入的环槽内并触发自锁结构锁定右侧待切割部分，即锁定整个碳纤维长管并对碳纤维长管切割处内壁进行支撑。

4、此项设置中，针对薄壁碳纤维管环切加工的内壁支撑需求，采用液压驱动的多撑板内撑结构，依靠左右滑杆对向挤压油腔产生的液压力同步推动各撑板径向外伸，在切割位置形成整周均匀的内壁支撑，抵消切割刀组的径向切削力，避免管壁凹陷、崩边与层间剥离；同时集成管端自锁结构，随右支架进给动作同步触发端部径向锁紧，无需额外驱动元件即可实现待切割段的外支撑固定，保证切割同轴度与断面精度。

5、在本发明的技术方案中，所述驱动结构包括固定在机床左端的伺服电机以及用于传动的履带，所述履带上端与连杆左端通过履带轮传动连接、下端与伺服电机输出轴传动连接，所述连杆靠左端位于伺服电机右侧设有左支架，所述左支架与所述连杆转动连接。

6、此项设置中，采用履带传动的伺服驱动结构，带动内撑头转动；左支架为转动连杆提供刚性支撑。

7、在本发明的技术方案中，所述内撑头内呈环形设有若干滑槽，所述滑槽呈径向分布且内端与油腔靠内端连通，所述撑板内侧通过滑杆与滑槽滑动连接，所述滑杆杆壁外在滑槽与滑杆杆端之间套设有第一弹簧，用于辅助撑板收回复位，所述油腔内壁在与滑槽连通处的右侧固定有挡环，左侧所述滑杆的外端面设有外凸块，右侧所述滑杆的外端面设有内凹槽，所述外凸块与所述内凹槽相适配。

8、此项设置中，环形均布的径向滑槽为撑板提供精准的伸缩导向，保证各撑板外伸量一致、管壁受力均匀；第一弹簧实现支撑解除后的自动回缩，便于管件轴向进给与穿装；挡环限制滑杆内移极限，避免油腔密封失效；左右滑杆的外凸块与内凹槽嵌合对位，保证两侧内撑头同轴传动。

9、在本发明的技术方案中，所述伸缩管结构由相对滑动的外管和内管组成，所述外管右端嵌设于所述右支架内且二者转动连接，右侧所述内撑头同轴固定在所述内管的左端，所述内管的右端插接于所述外管内。

10、此项设置中，采用套接式伸缩管结构，既实现右侧内撑头随右支架的轴向进给调整，适配不同长度的待切割段，又保证右侧内撑头可随左侧内撑头同步转动，实现整根管件的同轴旋转切割，避免传动干涉。

11、在本发明的技术方案中，所述内管的右端与所述外管的右侧内壁之间设有第二弹簧，用于推动内管复位以及提供缓冲空间。

12、此项设置中，第二弹簧一方面为内管提供复位弹力，支撑解除后带动右侧内撑头自动外移回缩；另一方面在右支架进给锁紧过程中提供弹性缓冲，吸收滑杆抵接与管件插入时的冲击载荷，避免刚性碰撞损伤碳纤维管端与内部液压元件。

13、在本发明的技术方案中，所述自锁结构包括固定在环槽槽壁上的第一油管、第二油管、与第一油管滑动连接的楔块以及与第二油管滑动连接的抵接辊，所述第一油管位于所述第二油管的内侧。

14、在本发明的技术方案中，所述楔块的斜面由外向内顺时针倾斜设置，所述楔块和所述抵接辊分别通过插接杆与第一油管、第二油管滑动连接，所述第一油管与所述第二油管的内端通过连通管连通。

15、此项设置中，采用楔块斜面触发的液压联动自锁结构，依靠管件插入环槽的轴向进给动作推动楔块内移，通过油液通路将轴向力转化为抵接辊的径向顶推力，自动实现管端的多点径向锁紧。

16、在本发明的技术方案中，所述抵接辊与碳纤维长管平行设置，所述抵接辊与对应插接杆转动连接，所述抵接辊辊面与所述撑板外壁均为粗糙面，所述抵接辊对应的插接杆杆内端与对应第二油管内管壁之间套设有第三弹簧。

17、此项设置中，转动式抵接辊可随管件同步从动转动，避免相对滑动划伤碳纤维管外表面；粗糙面设计增大静摩擦力，保证内撑头与管件、抵接辊与管件之间的转动传动稳定，无打滑丢转；第三弹簧实现锁定解除后的自动复位，并通过油液反向推动楔块外移，将切割完成的管件段自动推出环槽，实现自动卸料。

18、在本发明的技术方案中，所述机床底面中部设有左右横向的电导轨，右侧所述夹具组以及右支架均通过滑块滑动连接在电导轨上，左侧所述夹具组与电导轨自由滑动连接，所述机床后侧固定有切割刀组，所述内撑头与所述夹具组为同轴设置。

19、此项设置中，内撑头与夹具组同轴布置，保证装夹、支撑、切割三道工序的轴线统一，从根源上避免断面偏斜与管壁受力不均。

20、另一方面，本发明还提供一种碳纤维框架免组装轻量化户外休闲折叠椅成型方法，包括以下步骤：

21、s1、将碳纤维长管放入夹具组内夹持固定，之后启动电导轨驱动右侧夹具组拖动整个碳纤维长管和左侧夹具组缓慢向右滑动，直至位于切割刀组右侧的碳纤维长管长度满足免组装轻量化户外休闲折叠椅部件所需长度；

22、s2、碳纤维长管移动至合适位置后，启动电导轨驱动右支架向左移动，当左右两侧的滑杆相互抵接并挤压对应油腔内油液而推动若干撑板外移，进而撑起碳纤维长管内壁；

23、s3、随着右支架持续向左移动，内管与外管之间相对滑动收缩并挤压第二弹簧，直至碳纤维长管的右端插入环槽内，当碳纤维长管右端抵接楔块斜面时，产生的轴向分力推动楔块向内移动并挤压第一油管内的油液通过连通管进入第二油管内，进而推动抵接辊外移抵住碳纤维长管右端，从而支撑碳纤维长管右端；

24、s4、在切割过程中，启动伺服电机通过履带驱动左侧连杆和左侧内撑头转动，并通过外凸块以及内凹槽的配合，带动右侧的内撑头同步转动，进而驱动整个碳纤维长管转动切割；

25、s5、切割完成后，启动电导轨驱动右支架右移即带动碳纤维长管右端被切下部分与主体部分分离，且此时被切下部分为自由状态，在第三弹簧复原力的作用下，抵接辊回缩并通过油液反向推动楔块向外移动，进而将被切下的管件段推出，解除锁定状态；

26、s6、解除锁定后，先解除右侧夹具组的夹持，启动电导轨驱动右侧夹具组先左移合适距离，再进行夹持，之后重新启动电导轨驱动右侧夹具组拖动剩余碳纤维长管和左侧夹具组缓慢向右滑动，并重复s2-s5步骤，即将整个碳纤维长管切割成免组装轻量化户外休闲折叠椅部件所需长度，之后再进行打孔组装即可。

27、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

28、1、本发明中，采用液压驱动的环形撑板内撑结构，依靠滑杆挤压油腔产生的均匀液压力同步推动各撑板径向外伸，在切割位置形成整周均匀的内壁刚性支撑，抵抗切割刀组进给施加的径向切削力，避免管壁受压凹陷变形，减少管口崩边、纤维毛刺与层间剥离缺陷，降低后续折叠椅框架打孔组装时修边打磨工序难度，有效提升成品合格率与后续组装效率。

29、2、本发明中，采用楔块触发的油液联动自锁结构，利用右支架的进给动作同步触发管端径向锁紧，将轴向进给动力转化为径向支撑力，无需额外配置驱动电机与控制系统，机械联动响应快、锁紧可靠，同时实现待切割段的外支撑固定，与内壁内撑形成双向互补支撑。