CN102275320A

CN102275320A - 高速压力机

Info

Publication number: CN102275320A
Application number: CN2011102550712A
Authority: CN
Inventors: 彭斌彬; 孙宇; 王栓虎; 武凯; 丁武学
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: CN102275320B

Abstract

本发明公开了一种高速压力机，采用水平方向平衡和垂直方向平衡的双平衡结构方案。在水平方向上，由一个曲柄通过连杆带动水平运动滑块作往复运动，在相对方向上配置副连杆和水平运动副滑块；垂直运动的冲压滑块和平衡滑块布置在水平运动滑块和副滑块两侧，用对称布置的连杆分别将水平运动滑块和水平运动副滑块与垂直运动的冲压滑块和平衡滑块连接起来，实现垂直方向的惯性力的平衡；作往复运动的水平运动滑块和副滑块通过连杆带动垂直运动的冲压滑块和平衡滑块作相反方向的上下运动，冲压滑块的上下运动完成对金属材料工件的冲压加工。本发明内力小，摩擦力小；冲压滑块的载荷经连杆传递到水平运动滑块和机身，用移动副代替转动副，具有更好的刚度。

Description

高速压力机

技术领域

本发明属于高速冲压加工领域，特别是一种高速压力机。

背景技术

高速精密压力机集可完成板料的自动输送和板料的高效率精密加工，广泛应用于家电、电器、电子、通讯、计算机及汽车等领域，加工各种大批量、标准化、系列化薄板精密零部件。如：中小型电机的定转子（硅钢片）、变压器硅钢片、剃须刀、电器接插件、IC引线框架等。

高速压力机，由于其运转速度高，因高速引起的惯性力也就大。影响惯性力的大小有质量因素和运转速度因素，而且速度因素在高速下往往是主要因素，因此为降低惯性力并提高惯性力的平衡效果应尽量减小回转部分及往复运动的质量或者运转速度。如果回转部件和往复运动部件不能达到动平衡，其惯性力的作用就变得相当明显，其对高速精密压力机将产生周期性的激振力，从而引起高速精密压力机的振动。因此，高速精密压力机的设计需要从结构上来实现惯性力/力矩的平衡。

高速精密压力机的力平衡技术是通过其平衡结构来体现的，现有的高速精密压力机力平衡结构主要有如下4种方式：曲轴上反对称配置偏心块、反方向配置副滑块、多杆配重平衡机构、平衡摆块式。（1.赵升吨, 张学来, 高长宇, 柳伟, 张永. 高速压力机惯性力平衡装置及其特性研究(一). 装备, 2005, 4:27-30；2.赵升吨, 张学来, 高长宇, 柳伟, 张永. 高速压力机惯性力平衡装置及其特性研究(二). 装备, 2005, 5:14-20）。这四种结构在平衡效果上都各有特色，但是有一个共同的特点是主运动滑块与床身结构的运动链连接铰链一般都是转动副（主滑块的导向移动副除外），导致有效接触面积较小从而影响刚度，这些也会降低高速压力机的运动精度。另外，曲轴上反对称配置偏心块和反方向配置副滑块的平衡方式高速精密压力机的曲轴直接与大质量主滑块（高速精密压力机的吨位决定其强度要求较高，主滑块的质量不能减少）相连，由惯性力产生的内力大，摩擦力也大，产生两方面的影响，一是摩擦产生的热量多，对热平衡设计的技术要求提高，增加了成本；二是内部载荷大，将恶化转动副处轴承或铜瓦的工作状态，使这些部件的使用寿命降低，进一步降低高速压力机的运动精度。而多杆配重平衡机构和平衡摆块式高速精密压力机的运动链长，各环节累积误差大，这些也容易降低高速压力机的运动精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于金属或非金属材料冲压加工的高速精密冲压机结构，从平衡结构、减小内力和提高刚度上突破，实现更好的惯性力平衡，并提高高速精密冲压机的运动精度。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种应用于金属或非金属材料冲压加工的高速压力机，相位差为180度的双曲柄杆一端通过主连杆与水平运动滑块相连，另一端通过副连杆与水平运动副滑块相连，运动滑块和副滑块相对双曲柄杆的中心相位差为180度，并都在水平方向对称布置，双曲柄杆的中心下方和上方的垂直方向上分别设置冲压滑块、平衡滑块，该冲压滑块通过连杆分别与水平运动滑块和水平运动副滑块相连，该平衡滑块通过连杆分别与水平运动滑块和水平运动副滑块相连，该水平运动滑块和水平运动副滑块在双曲柄杆的带动下作水平方向的往复运动，进而通过连杆带动冲压滑块和平衡滑块上下往复运动，工件放置在在冲压滑块正下方，冲压滑块的上下运动实现对金属或非金属材料工件的冲压加工。

本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）曲柄不是直接与大质量的冲压滑块相连，而是与质量相对比较小的水平运动滑块相连，其惯性力引起的内力不大，这样转动副处的摩擦力小，摩擦生产的热也就比较小，从而可以提高高速压力机的运动精度。（2）冲压滑块与机身的连接（导向结构除外）是通过连杆和滑块来完成，运动链短，且连接的运动副是两转动副和一个移动副，其它的高速压力机一般至少是通过三转动副来完成，相比之下本发明用移动副代替转动副，具有更好的刚度。（3）通过设计的机构可以使得曲柄转动一周，冲压滑块两次到达下死点位置，实现行程次数倍增，此时曲柄滑块机构部分的运转速度降到原来的一半，通过降低速度大大降低了部分运动部件的惯性力，使力平衡更容易实现。（4）本发明高速压力机的曲柄不是直接与大质量的冲压滑块相连，而是与质量相对比较小的水平运动滑块相连，内力小，摩擦力小；冲压滑块的载荷经连杆传递到水平运动滑块和机身，用移动副代替转动副，具有更好的刚度。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明高速压力机的实施例1机构简图。

图2是本发明高速压力机的实施例2机构简图。

具体实施方式

本发明高速压力机应用于金属或非金属材料冲压加工，相位差为180度的双曲柄杆1一端通过主连杆2与运动滑块4相连，另一端通过副连杆3与副滑块5相连。运动滑块4和副滑块5相对双曲柄杆1的中心相位差为180度，并都在水平方向布置，两水平运动滑块可在机身导轨上作直线运动。另外，运动滑块4和副滑块5对称布置。双曲柄杆1的中心下方和上方的垂直方向上分别设置冲压滑块10、平衡滑块11（在水平运动滑块4和水平运动副滑块5的下侧布置冲压滑块10，在水平运动滑块4和水平运动副滑块5的上侧布置平衡滑块11，），该冲压滑块10通过连杆分别与水平运动滑块4和水平运动副滑块5相连，该平衡滑块11通过连杆分别与水平运动滑块4和水平运动副滑块5相连，该水平运动滑块4和水平运动副滑块5在双曲柄杆1的带动下作水平方向的往复运动，进而通过连杆带动冲压滑块10和平衡滑块11 上下往复运动，工件放置在在冲压滑块10正下方，冲压滑块10的上下运动实现对金属或非金属材料工件的冲压加工。

水平运动滑块4和水平运动副滑块5分别与平衡滑块11之间相连的连杆等长，以及水平运动滑块4和水平运动副滑块5分别与冲压滑块10之间相连的连杆等长，上述连杆为一根、两根或两根以上，两根或两根以上的连杆平行布置。上述连杆的布置可以有很多组合。首先是水平运动滑块4与平衡滑块11之间相连的连杆的长度要和水平运动副滑块5与平衡滑块11之间相连的连杆的长度等长，水平运动滑块4与平衡滑块11之间相连的连杆的根数与水平运动副滑块5与平衡滑块11之间相连的连杆的根数相同，可以是一根，如图1，也可以是两根，如图2，还可以是三根以上，可以根据需要进行选取。当为两根或两根以上时，多根连杆各自平行布置。

同样，水平运动滑块4与冲压滑块10之间相连的连杆的长度要和水平运动副滑块5与冲压滑块10之间相连的连杆的长度相等。水平运动滑块4与冲压滑块10之间相连的连杆的根数和水平运动副滑块5与冲压滑块10之间相连的连杆根数相同，可以是一根，如图1，也可以是两根，如图2，还可以是三根以上，可以根据需要进行选取。当为两根或两根以上时，多根连杆各自平行布置。

上述水平运动滑块4和水平运动副滑块5分别与平衡滑块11之间相连的连杆的长度及根数可以与水平运动滑块4和水平运动副滑块5分别与冲压滑块10之间相连的连杆的长度及根数相同，也可以不同。

为获得很好的惯性力平衡***，本发明采用水平方向平衡和垂直方向平衡的双平衡结构方案。在水平方向上，由一个曲柄通过连杆带动水平运动滑块作往复运动，为了平衡连杆和水平滑块的惯性力，在相对方向上配置副连杆和水平运动副滑块，这样曲柄就可以驱动两水平运动滑块在水平方向作往复运动。为驱动垂直方向的冲压滑块，用两连杆通过转动副分别将两水平运动滑块和冲压滑块连接起来，两水平运动滑块的往复运动将带动冲压滑块作上下往复运动。为平衡冲压滑块在垂直方向的惯性力，在垂直方向并与冲压滑块相对方向上布置平衡滑块，平衡滑块与两水平运动滑块也是用连杆通过转动副连接。由于冲压滑块和平衡滑块是布置在水平运动滑块的两侧且运动方向刚好相反，可以起到垂直方向的平衡。

实施例1 如图1，工作时，双曲柄杆1在电机的驱动下作旋转运动，通过主连杆2和副连杆3分别带动水平运动滑块4和副滑块5的沿相反方向运动，从而在水平方向起到了平衡惯性力的作用。在双曲柄杆1的中心下方的垂直方向设置一个冲压滑块10，并用第一连杆6和第二连杆7分别将水平运动滑块4和副滑块5与冲压滑块10连接。为平衡垂直方向的惯性力，在双曲柄杆1的中心上方布置一个平衡滑块11，并用第三连杆8和第四连杆9分别将水平运动滑块4和副滑块5与平衡滑块11连接。

本发明高速压力机运动滑块4、副滑块5、冲压滑块10和平衡滑块11与机身的连接方式都为移动副连接，主连杆2与运动滑块4和双曲柄杆1之间通过转动副连接，副连杆3与副滑块5和双曲柄杆1之间通过转动副连接，第一连杆6与运动滑块4和冲压滑块10之间通过转动副连接，第二连杆7与副滑块5和冲压滑块10之间通过转动副连接，第三连杆8与运动滑块4和平衡滑块11之间通过转动副连接，第四连杆9与副滑块5和平衡滑块11之间通过转动副连接。

本发明高速压力机的运动滑块4和副滑块5在双曲柄杆1、主连杆2和副连杆的带动下作水平往复运动，该水平往复运动通过第一连杆6 和第二连杆7带动冲压滑块10上下往复运动，工件放置在在冲压滑块正下方，从而完成对金属或非金属材料工件的冲压加工。同时，水平往复运动通过第三连杆8 和第四连杆9带动平衡滑块11作与冲压滑块运动相反的上下往复运动，实现对冲压滑块的惯性力的平衡。

实施例2 如图2，本发明高速压力机中，除了上述结构相同外，为提高高速压力机的刚度，在运动滑块4和冲压滑块10之间设置两根连杆（第一连杆6和第五连杆12，彼此平行），在副滑块5和冲压滑块10之间设置两根连杆（第二连杆7和第六连杆13，彼此平行）；在运动滑块4和平衡滑块11之间设置两根连杆（第三连杆8和第七连杆14，彼此平行），在副滑块5和冲压滑块10之间设置两根连杆（第四连杆9和第八连杆15，彼此平行）。运动滑块4、第一连杆6、第五连杆12和冲压滑块10构成一个平行四边形，副滑块5、第二连杆7、第六连杆13和冲压滑块10构成一个平行四边形，这两个四边形结构对称布置在双曲柄杆1的中心两侧。运动滑块4、第三连杆8、第七连杆14和平衡滑块10构成一个平行四边形，副滑块5、第四连杆9、第八连杆15和平衡滑块11构成一个平行四边形，这两个四边形结构对称布置在双曲柄杆1的中心两侧。

通过选择双曲柄1的长度，使得水平运动滑块5作往复运动的过程中带动第二连杆7、第四连杆9两次处于竖直状态，两次达到下死点位置。上述实施例的连杆长度在前已做说明，根据实际需要选取。

Claims

1.一种应用于金属或非金属材料冲压加工的高速压力机，其特征在于：相位差为180度的双曲柄杆（1）一端通过主连杆（2）与水平运动滑块（4）相连，另一端通过副连杆（3）与水平运动副滑块（5）相连，运动滑块（4）和副滑块（5）相对双曲柄杆（1）的中心相位差为180度，并都在水平方向对称布置，双曲柄杆（1）的中心下方和上方的垂直方向上分别设置冲压滑块（10）、平衡滑块（11），该冲压滑块（10）通过连杆分别与水平运动滑块（4）和水平运动副滑块（5）相连，该平衡滑块（11）通过连杆分别与水平运动滑块（4）和水平运动副滑块（5）相连，该水平运动滑块（4）和水平运动副滑块（5）在双曲柄杆（1）的带动下作水平方向的往复运动，进而通过连杆带动冲压滑块（10）和平衡滑块（11）上下往复运动，工件放置在在冲压滑块（10）正下方，冲压滑块（10）的上下运动实现对金属或非金属材料工件的冲压加工。

2.根据权利要求1所述的高速压力机，其特征在于：水平运动滑块（4）和水平运动副滑块（5）分别与平衡滑块（11）之间相连的连杆等长，以及水平运动滑块（4）和水平运动副滑块（5）分别与冲压滑块（10）之间相连的连杆等长，上述连杆为一根、两根或两根以上，两根或两根以上的连杆平行布置。

3.根据权利要求1所述的高速压力机，其特征在于：水平运动滑块（4）、水平运动副滑块（5）、平衡滑块（11）和冲压滑块（10）与机身的连接方式都为移动副连接，主连杆（2）与水平运动滑块（4）和双曲柄杆（1）之间通过转动副连接，副连杆（3）与水平运动副滑块（5）和双曲柄杆（1）之间通过转动副连接，水平运动滑块（4）、水平运动副滑块（5）、平衡滑块（11）和冲压滑块（10）与连杆之间通过转动副连接。