CN111486142A - 用于齿轮坯料的冲压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于齿轮坯料的冲压装置，包括：液压油缸，其包括上活塞杆以及下活塞杆，下活塞杆的下端用于冲压坯料；下活塞杆包括上杆段和下杆段，上杆段的直径大于上活塞杆的直径，下杆段的直径小于上杆段的直径；其中：上活塞杆与缸体围成第一液压腔，上杆段与缸体围成第二液压腔，下杆段与活塞杆围成第三液压腔；双向液压泵；第一油口用于与第一液压腔连接，第二油口用于与第二液压腔以及第三液压腔连接；致动器；液压控制机构；其中：液压控制机构用于使液压油选择性的供入第一腔室、第二腔室和第三腔室而使得：在下活塞杆冲压坯料前以及冲压完成后，第一腔室内的液压油与第二腔室内的液压油能够流通。

Description

用于齿轮坯料的冲压装置
技术领域
本发明涉及齿轮加工技术领域，尤其涉及一种用于冲压齿轮坯料的冲压装置。
背景技术
制造齿轮过程中，在对齿轮进行机械加工前，需要对齿轮所用的棒状坯料进行反复冲压(或称锻造)，以使得齿轮在加工完成后获得较佳的物理性质。
现有技术中用于冲压棒状坯料的装置通常包括一个用于冲压坯料的油缸以及用于为油缸提供压力油以使得油缸的活塞实施对坯料的冲压动作的动力***，该动力***通常包括双向泵以及用于驱动双向泵的致动器，该致动器可以是电机与变速箱的结合，也可以是发动机与变速箱的结合。致动器中的变速箱与双向泵连接以用于驱动双向泵向油缸的腔室中泵入液压油。
具体地，双向泵具有用于与油缸连通的第一油口和第二油口；第一油口与油缸的活塞的上方的第一腔室连通，第二油口与油缸的活塞的下方的第二腔室连通。通过使双向泵正向转动而使得液压油从第一油口流出而供入第一腔室中，而第二腔室内的液压油通过第二油口回流于双向泵中，如此，活塞带动活塞杆向下移动而最终对棒状坯料进行冲压；通过使双向泵从正向转动切换至反向转动而使液压油从第二油口流出而进入第二腔室中，而第一腔室内的液压油通过第一油口回流于双向泵中，如此，活塞带动活塞杆上移而复位。如此可以看出，活塞杆的冲压动的向下运动和向上运动均由双向泵通过换向而驱动。
可以理解地，操作者或设计者希望活塞杆在接触坯料前的下移速度以及冲压后的上移速度尽可能大，而在接触坯料后的下移速度以较小的速度完成，这不但不会影响坯料的被冲压效果，且能够提高冲压效率。
现有技术中，通过如下方式来实现对活塞杆的上述运动要求：
选用较大排量的双向泵，在活塞杆接触坯料前以及在活塞杆冲压完成后，不对双向泵所提供的液压油进行限制，进而最大程度全部供入油缸的腔室中以使活塞获得较大的运动速度，而在活塞杆接触坯料以进行冲压时，借由限流元件或结构以限制双向泵向腔室内供入的液压油的量，进而限制活塞杆的下移速度以使得活塞杆以较低的速度下移。
上述获得活塞杆的运动要求的方式存在如下问题：
1、需要选用很大排量的双向泵，进而增加了冲压装置的整体的成本。
2、利用限流元件或结构对液压油进行限流，增大了能量损耗。
3、采用限流方式会使得限流元件等相关液压部件容易产生噪音，也容易损坏。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种用于齿轮坯料的冲压装置。
为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：
一种用于齿轮坯料的冲压装置，包括：
液压油缸，其包括缸体、设置于所述缸体中的活塞、位于所述活塞的上方且伸出所述缸体的上活塞杆以及位于所述活塞的下方且伸出所述缸体的下活塞杆，所述下活塞杆的下端用于冲压坯料；所述下活塞杆包括上杆段和下杆段，所述上杆段的直径大于所述上活塞杆的直径，所述下杆段的直径小于所述上杆段的直径；其中：所述上活塞杆与所述缸体围成第一液压腔，所述上杆段与所述缸体围成第二液压腔，所述下杆段与所述活塞杆围成第三液压腔；
双向液压泵，其具有第一油口和第二油口；所述第一油口用于与所述第一液压腔连接，所述第二油口用于与所述第二液压腔以及第三液压腔连接；
致动器，其用于驱动所述双向液压泵；
液压控制机构；其中：
液压控制机构用于使液压油选择性的供入第一腔室、第二腔室和第三腔室而使得：
在所述下活塞杆冲压坯料前以及冲压完成后，所述第一腔室内的液压油与所述第二腔室内的液压油能够流通。
优选地，所述液压控制机构包括：
第一单向阀，其设置在位于所述第一腔室与所述第二腔室之间的第一导流管路上，所述第一单向阀的进口与所述第二腔室连通，所述第一单向阀的出口与所述第一腔室连通；
第二单向阀，其设置在位于所述第一腔室与所述第二腔室之间的第二导流管路上，所述第二单向阀的进口与所述第一腔室连通，所述第二单向阀的出口与所述第二腔室连通；
电磁开关阀，其设置于所述第二导流管路上且位于所述第二单向阀与所述第一腔室之间；
位移传感器，其用于检测上活塞杆伸出油缸的长度以用于判断所述下活塞杆是否完成对坯料的冲压；其中：
当所述位移传感器检测到所述下活塞杆完成对所述坯料的冲压，使所述电磁开关切换至打开状态，且使所述双向液压泵反向转动，以使得从所述第二油口流出的液压油进入所述第三腔室，且所述第一腔室内的液压油流入所述第二腔室。
优选地，所述第一油口与所述第一腔室之间的第一工作管理上并联设置有第三单向阀和第一压力开关阀，
所述第三单向阀的进口与第一油口连通，所述第三单向阀的出口与所述第一腔室连通；
所述第一压力开关阀的进口与所述第一腔室连通，所述第一压力开关的出口与所述第一油口连通。
优选地，所述第二油口与所述第二腔室的第二工作管路上设置有第二压力开关阀；其中：
所述第二压力开关阀的进口与所述第二腔室连通，所述第二压力开关的出口与所述第二油口连通；其中：
自所述第二工作管路上引出旁支管路，所述旁支管路用于与所述第三腔室连通。
优选地，所述下杆段的直径小于所述上活塞杆的直径。
优选地，所述电磁开关阀为二位二通电磁换向阀。
优选地，所述活塞的上方设置有限位挡圈，所述限位挡圈用于对所述活塞进行限位。
优选地，所述第一工作管路上靠近所述双向液压泵的第一油口的位置以及所述第二工作管路上靠近所述双向液压泵的第二油口的位置均引出有溢流管路，所述溢流管路上均设置有溢流阀以用以限制所述双向液压泵的最高工作液压。
优选地，所示致动器包括相结合的发动机与变速箱或者相结合的电机与变速箱。
与现有技术相比，本发明公开的用于齿轮坯料的冲压装置的有益效果是：
本发明借助液压控制机构来获得腔室之间的液压油的相互补偿，进而能够使下活塞杆获得快进和快退的效果，进而减少了双向液压泵对液压油的提供量，因而，能够选用排量较小的液压泵用作双向液压泵。
本发明中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所发明的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
图1为本发明的实施例所提供的用于齿轮坯料的冲压装置中的液压油缸的结构示意图。
图2为本发明的实施例所提供的用于齿轮坯料的冲压装置的处于第一状态时的示意图。
图3为本发明的实施例所提供的用于齿轮坯料的冲压装置的处于第二状态时的示意图。
图4为本发明的实施例所提供的用于齿轮坯料的冲压装置的处于第二状态时的示意图。
附图标记：
10-液压油缸；11-缸体；12-活塞；121-上活塞杆；122-下活塞杆；1221-上杆段；1222-下杆段；131-第一腔室；132-第二腔室；133-第三腔室；21-第一导流管路；22-第二导流管路；31-第一单向阀；32-第二单向阀；33-二位二通电磁换向阀；40-双向液压泵；41-第一工作管路；411-第三单向阀；412-第一压力开关阀；42-第二工作管路；421-旁支管路；422-第二压力开关阀；43-溢流管路；431-溢流阀；50-致动器；60-位移传感器；100-坯料。
具体实施方式
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。
如图1至图4所示，本发明的实施例公开了一种用于齿轮坯料100的冲压装置，该冲压装置包括：液压油缸10、双向液压泵40、致动器50以及液压控制机构。
致动器50包括相结合的发动机与变速箱或者相结合的电机与变速箱，该致动器50通过变速箱与双向液压泵40的输入轴连接而用于驱动双向液压泵40运行以用于向液压油缸10泵入液压油。
双向液压泵40具有第一油口和第二油口以及补油口，在双向液压泵40中的转子进行正向转动时，液压油从第一油口以一定压力泵出，而液压油通过第二油口而回流，该双向液压泵40借由液压控制机构向液压油缸10提供液压油。
液压油缸10包括缸体11、活塞12、上活塞杆121和下活塞杆122。活塞12设置于缸体11中，上活塞杆121位于活塞12的上方并连接至活塞12，该上活塞杆121的上端伸出缸体11的上端；下活塞杆122位于活塞12的下方，该下活塞杆122包括同轴设置的上杆段1221和下杆段1222，上杆段1221连接至活塞12；其中，上杆段1221的直径大于上活塞杆121的直径，下杆段1222的直径小于上活塞杆121的直径。下杆段1222的下端用于对棒状的坯料100进行冲压。
上活塞杆121与缸体11围成第一腔室131，下活塞杆122的上杆段1221与缸体11围成第二腔室132，下活塞杆122的下杆段1222与缸体11围成第三腔室133。
液压控制机构包括：第一单向阀31、第二单向阀32、第三单向阀411、二位二通电磁换向阀33、第一压力开关阀412、第二压力开关阀422以及位移传感器60。
上述的双向液压泵40与液压油缸10的连接方式为：第一油口与第一腔室131借由第一工作管路41连接，第二油口与第二腔室132借由第二工作管路42连接，自第二工作管路42上引出一个旁支管路421，该旁支管路421用于与第三腔室133连接。
在第一腔室131与第二腔室132之间设置有并联的第一导流管路21和第二导流管路22。
第一单向阀31设置在第一导流管路21上，该第一单向阀31的进口与第二腔室132连通，该第一单向阀31的出口与第一腔室131连通。第二单向阀32设置在第二导流管路22上，该第二单向阀32的进口与第一腔室131连通，该第二单向阀32的出口与第二腔室132连通。二位二通电磁换向阀33设置在第二导流管路22上且位于第二单向阀32与第二腔室132之间。
位移传感器60设置在缸体11的上方的一侧，该位移传感器60用于检测上活塞杆121伸出缸体11的长度，进而判断下活塞杆122的下端是否完成对坯料100的冲压，当下活塞杆122完成对坯料100的冲压，控制二位二通电磁换向阀33从关闭切换至打开。
第三单向阀411与第一压力开关阀412并列的设置在第一工作管路41上。该第三单向阀411的出口与第一腔室131连通，该第三单向阀411的进口与第一油口连通；该第一压力开关阀412为液控阀，该第一压力开关阀412的进口与第一腔室131连通，该第一压力开关阀412的出口与第一油口连通。
第二压力开关阀422设置在第二工作管路42上，该第二压力开关阀422的进口与第二腔室132连通，该第二压力开关的出口与第二油口连通。
第一工作管路41上靠近双向液压泵40的第一油口的位置以及第二工作管路42上靠近双向液压泵40的第二油口的位置均引出有溢流管路43，溢流管路43上均设置有溢流阀431以用以限制双向液压泵40的最高工作液压。
下面介绍一下上述的冲压装置的工作过程：
当需要对坯料100进行冲压时，通过致动器50使双向液压泵40正向转动，液压油从第一油口流出，并经过第一工作管路41以及第三单向阀411流向第一腔室131，如图2所示，进而迫使活塞12带动下活塞杆122下移，在下活塞杆122的下端接触坯料100前，由于下活塞杆122的上杆段1221的直径大于上活塞杆121的直径，这使得第二腔室132内的液压油的压力稍大于第一腔室131内的液压油的压力，进而使得第二腔室132内的液压油会流入第一腔室131内，这势必能够增大第一腔室131内的液压油的体积增加速度，进而能够加快活塞12及下活塞杆122的下移速度，进而使得下活塞杆122以快进的方式接触坯料100，如此，在该过程中，双向液压泵40无需提供大量的液压油便可使下活塞杆122快进。
如图3所示，当下活塞杆122的下端接触坯料100后，第一腔室131内的液压油的压力上升而即刻高于第二腔室132内的液压油的压力，进而迫使第一单向阀31关闭。如此，下活塞杆122的下移完全由双向液压泵40向第一腔室131内供入液压油提供。
在位移传感器60检测到下活塞杆122对坯料100冲压完成后，如图4所示，依次控制二位二通电磁换向阀33打开，使双向液压泵40反向转动，如此，液压油从第二油路流出，并通过第二工作管路42以及旁支管路421进入第三腔室133中，进而推动活塞12上移，此时，第一腔室131内的液压油的压力高于第二腔室132内的液压油的压力，进而迫使第二单向阀32打开，而使得第一腔室131内的液压油进入第二腔室132中，这势必加速了活塞12的上移，并减少了双向液压泵40的负荷。
在整个冲压过程中：
第一压力开关阀412的作用是：允许第一腔室131的液压油优先进入第二腔室132，而多余的液压油通过使第二腔室132内的压力升高而迫使第一压力开关阀412打开而回流于双向液压泵40。
第二压力开关的作用是：允许第二腔室132内的液压油优先进入第一腔室131，而多余的液压油通过使第一腔室131内的压力升高而迫使第二压力开关打开而回流于双向液压泵40。
设置溢流阀431的优势在于：限制工作管路的最高压力，进而避免相关元件因压力过高而损坏。
在缸体11中还设置有限位挡圈，该限位挡圈用于限制活塞12的最高位置。
此外，尽管已经在本发明中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本发明的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于齿轮坯料的冲压装置，其特征在于，包括：
液压油缸，其包括缸体、设置于所述缸体中的活塞、位于所述活塞的上方且伸出所述缸体的上活塞杆以及位于所述活塞的下方且伸出所述缸体的下活塞杆，所述下活塞杆的下端用于冲压坯料；所述下活塞杆包括上杆段和下杆段，所述上杆段的直径大于所述上活塞杆的直径，所述下杆段的直径小于所述上杆段的直径；其中：所述上活塞杆与所述缸体围成第一液压腔，所述上杆段与所述缸体围成第二液压腔，所述下杆段与所述活塞杆围成第三液压腔；
双向液压泵，其具有第一油口和第二油口；所述第一油口用于与所述第一液压腔连接，所述第二油口用于与所述第二液压腔以及第三液压腔连接；
致动器，其用于驱动所述双向液压泵；
液压控制机构；其中：
液压控制机构用于使液压油选择性的供入第一腔室、第二腔室和第三腔室而使得：
在所述下活塞杆冲压坯料前以及冲压完成后，所述第一腔室内的液压油与所述第二腔室内的液压油能够流通。
2.根据权利要求1所述的用于齿轮坯料的冲压装置，其特征在于，所述液压控制机构包括：
第一单向阀，其设置在位于所述第一腔室与所述第二腔室之间的第一导流管路上，所述第一单向阀的进口与所述第二腔室连通，所述第一单向阀的出口与所述第一腔室连通；
第二单向阀，其设置在位于所述第一腔室与所述第二腔室之间的第二导流管路上，所述第二单向阀的进口与所述第一腔室连通，所述第二单向阀的出口与所述第二腔室连通；
电磁开关阀，其设置于所述第二导流管路上且位于所述第二单向阀与所述第一腔室之间；
位移传感器，其用于检测上活塞杆伸出油缸的长度以用于判断所述下活塞杆是否完成对坯料的冲压；其中：
当所述位移传感器检测到所述下活塞杆完成对所述坯料的冲压，使所述电磁开关切换至打开状态，且使所述双向液压泵反向转动，以使得从所述第二油口流出的液压油进入所述第三腔室，且所述第一腔室内的液压油流入所述第二腔室。
3.根据权利要求2所述的用于齿轮坯料的冲压装置，其特征在于，所述第一油口与所述第一腔室之间的第一工作管理上并联设置有第三单向阀和第一压力开关阀，
所述第三单向阀的进口与第一油口连通，所述第三单向阀的出口与所述第一腔室连通；
所述第一压力开关阀的进口与所述第一腔室连通，所述第一压力开关的出口与所述第一油口连通。
4.根据权利要求2所述的用于齿轮坯料的冲压装置，其特征在于，所述第二油口与所述第二腔室的第二工作管路上设置有第二压力开关阀；其中：
所述第二压力开关阀的进口与所述第二腔室连通，所述第二压力开关的出口与所述第二油口连通；其中：
自所述第二工作管路上引出旁支管路，所述旁支管路用于与所述第三腔室连通。
5.根据权利要求1所述的用于齿轮坯料的冲压装置，其特征在于，所述下杆段的直径小于所述上活塞杆的直径。
6.根据权利要求2所述的用于齿轮坯料的冲压装置，其特征在于，所述电磁开关阀为二位二通电磁换向阀。
7.根据权利要求1所述的用于齿轮坯料的冲压装置，其特征在于，所述活塞的上方设置有限位挡圈，所述限位挡圈用于对所述活塞进行限位。
8.根据权利要求1所述的用于齿轮坯料的冲压装置，其特征在于，所述第一工作管路上靠近所述双向液压泵的第一油口的位置以及所述第二工作管路上靠近所述双向液压泵的第二油口的位置均引出有溢流管路，所述溢流管路上均设置有溢流阀以用以限制所述双向液压泵的最高工作液压。
9.根据权利要求1所述的用于齿轮坯料的冲压装置，其特征在于，所示致动器包括相结合的发动机与变速箱或者相结合的电机与变速箱。
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