CN114798877A - 一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置，包括液压冲压机、超声波发生器、超声振动组件、冲压头和冲压模具，液压冲压机的冲压升降平台中心竖向开设有安装孔，超声振动组件设在安装孔内并通过螺栓组件与冲压升降平台固定连接，超声振动组件下端向下伸出冲压升降平台，液压冲压机下部设有缓冲过载保护机构，液压冲压机的冲压工作台设置在缓冲过载保护机构顶部，冲压工作台上设有可更换的冲压模具，冲压头设置在超声振动组件下端并位于冲压模具正上方，超声波发生器通过导线与超声振动组件连接。本发明超声振动附加冲压头，提高冲压后工件的质量和精度，冲压后模具快速复位，方便出料，同时对超声振动***起到对过载保护，实现安全冲压作业。

Description

一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置
技术领域
本发明属于冲压机械设备技术领域，具体涉及一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置。
背景技术
在工业生产过程中，冲压工艺由于比传统铸造来说有着节省材料和能源，效率高等优点，对于操作者技术要求不高，能得到机械加工无法达到的工件产品的优点，因此它的用途越来越广泛。冲压生产主要针对钣金件。通过冲压模具能够实现落料、冲孔、成型、拉伸、修整、整形、铆接及其挤压等，广泛应用于各种领域。如我们用的开关、杯子、手机外壳、电脑外箱、汽车外壳甚至飞机、导弹等等的非常多的配件都可以用冲压机床模具来生产出来。目前的冲压机的成品工件与模具之间紧密贴合，两者之间的分离基本上靠人工来完成，对于人工来说非常的困难甚至可能破坏已加工工件，而且工人的劳动强度非常大，不利于提高企业的生产效率。
在日常企业生产中可能需要不同规格工件形状，但是模具的购买经费高、购买周期长，购买不同规格的模具的多种类型的模具不利于提高企业经济收入。企业自己设计生产的模具不利于工人工件分离，费时费力且极容易破坏已加工工件质量，降低企业的生产效率。
在一些领域强调的是高品质、高质量的综合性能产品，但是质量难以保障，且高质量的、高精度、长寿命产品通常价格昂贵，不便于企业发展、限制了产品的适用范围。若将超声振动加入到冲压设备上，可提高冲压精度和质量，由于冲压设备在工作时具有较大的振动，因此需要对超声振动部分设置缓冲过载保护。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种可提高冲压质量和生产效率的具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置，包括液压冲压机、超声波发生器、超声振动组件、冲压头和冲压模具，液压冲压机的冲压升降平台中心竖向开设有安装孔，超声振动组件设在安装孔内并通过螺栓组件与冲压升降平台固定连接，超声振动组件下端向下伸出冲压升降平台，液压冲压机下部设有缓冲过载保护机构，液压冲压机的冲压工作台设置在缓冲过载保护机构顶部，冲压工作台上设有可更换的冲压模具，冲压头设置在超声振动组件下端并位于冲压模具正上方，超声波发生器通过导线与超声振动组件连接。
超声振动组件包括换能器和变幅杆，换能器包括自上而下依次设置的上压盖、多层压电陶瓷片和下压盖，上压盖、多层压电陶瓷片和下压盖通过连接螺栓与变幅杆连接为一体，变幅杆外圆上部设有法兰盘，法兰盘通过所述的螺栓组件与冲压升降平台固定连接，变幅杆下端同轴向开设有内螺纹孔，冲压头上端伸入并与内螺纹孔螺纹连接。
液压冲压机侧部设有操作台和用于为液压冲压机提供液压动力的液压动力***，操作台上设有液压控制器和所述的超声波发生器。
冲压工作台上设有若干条倒T型槽，冲压模具包括水平设置的支板和一体设在支板上表面的模具体，支板下表面一体设有与倒T型槽配合的倒T型导轨。
模具体内部设有用于***槽钢型工件的L型插槽，L型插槽的两条平面槽孔均倾斜设置，L型插槽上侧敞口边与模具体顶面贯通，冲压模具材质为45号钢，模具体在远离L型插槽上侧敞口边的一侧焊接有材质为高锰钢的第一缓冲板，第一缓冲板竖向设置，第一缓冲板下侧边与支板上表面焊接，第一缓冲板侧立面与模具体侧面焊接，第一缓冲板上端边沿低于模具体顶面。
模具体顶面设有U型槽，冲压模具左侧和右侧均焊接有材质为高锰钢的第二缓冲板和第三缓冲板，第二缓冲板和第三缓冲板均竖向设置，第二缓冲板和第三缓冲板下侧边均与支板上表面焊接，第二缓冲板和第三缓冲板的侧立面分别与模具体相对的两侧面焊接，模具体侧面在与第二缓冲板或第三缓冲板接触处设有缓冲半圆槽。
缓冲过载保护机构包括冲压底座，冲压底座内部自下而上依次设有液压缸、下支撑板、若干支撑弹簧和上支撑板，上支撑板和下支撑板之间的空间设有设有与上支撑板触碰配合的过载保护开关，过载保护开关用于控制液压缸动作，冲压模具设置在上支撑板上。
采用上述技术方案，本发明的各结构具有以下技术效果：
1、在模具体侧立面焊接缓冲板，第一缓冲板的高度稍微低于模具体高，防止冲头下压过程碰到，冲压模具材质为45钢，该材料是碳素结构钢，作为模具本身价格便宜，材料容易购买且容易成型，高锰钢的缓冲板在冲压成型后由于本身坚硬又富有韧性，缓冲板可以带动模具体恢复到初始形貌，便于取出成型工件。缓冲板与冲压模具的焊接结构不尽具有较高的性价比，而且是一种防止由于冲压力导致冲压模具发生形变的结构。
2、模具体内部设有用于***槽钢型工件的L型插槽，改变L型插槽与水平面夹角大小，可以改变其所压槽钢型工件单边的角度，满足工程应用，节省购买不同种类昂贵的模具。
3、模具体顶面设有U型槽，用于冲压加工U型钣金件，在第二缓冲板和第三缓冲板的设置，可起到使模具体在U型槽两侧的部分受压后快速复位，缓冲半圆槽的设置，提高模具体的塑性，更有利于取出工件，保证工件质量，适用于多种类型产品的加工，工程应用广泛。
4、冲压工作台与冲压模具通过倒T型槽配合的倒T型导轨，方便安装和更换冲压模具。超声振动组件的变幅杆与冲压头的连接方式通过螺纹连接的方式，便于更换冲压头，适用于多种工件的冲压加工。
5、冲压升降平台内设置安装孔，在安装孔内安装的超声振动组件，通过变幅杆上的法兰盘与冲压升降平台进行连接，在加工过程中应该先打开超声波发生器，再进行冲压加工，超声振动组件产生的超声振动附加在冲压头，实现对工件的超声振动冲压。
6、液压控制器用于控制液压动力***为液压冲压机的冲压升降平台提供加载压力和加载速度。根据更换不同种类特种冲压模具，通过液压控制器对冲压升降平台进行最大位移设定，起到保护作用。超声波发生器用于向换能器提供超声波。超声波的振动频率、幅值等参数根据实际需求而设置。
7、缓冲过载保护机构对液压冲压机及超声振动组件起到过载保护作用，防止过载或振动过大而损坏。超声振动***的振动频率为15-30kHz、振动幅值为10-30um，超声加载时间为开始加工前直至冲压结束。在冲压时，冲压工作台收到冲压头的冲压力，驱动上支撑板先克服支撑弹簧向下移动，当上支撑板向下移动到触碰过载保护开关，液压缸得到信号，液压缸收缩，下支撑板、若干支撑弹簧、上支撑板和冲压工作台向下移动，从而对液压冲压机及超声振动组件起到过载保护。
综上所述，缓冲板焊接在冲压模具的模具体侧面上，保证冲压模具在冲压过后恢复到原始位置，保证工件与冲压模具的分离，大大缩短分离时间，提高了企业的效率，同时减轻工人的劳动量。通过改变L型插槽与平面夹角，可以加工不同角度的槽钢，满足工程需求加工方便。缓冲板可以安装在多种模具上，例如加工U型板材，安装其两侧，适用于不同种类工件，保证冲压模具恢复原始位置，便于取出工件，降低生产成本。所选两种材质便宜，容易购买容易加工，可节省生产成本。
本发明结合超声振动***，降低了冲压力，同工件在高频率的振动下工件温度瞬间上升，屈服强度的降低更容易变形，强化工件材料性能。最终导致工件在较小的力下工件发生塑性变形，且强化了工件的综合性能，保证了工件精密加工。
本发明在冲压头上附加超声加工***，为了对超声振动***起到对过载保护作用，设计了三重过载保护的结构，一是在液压控制器对冲压平台提供加载力和速度时，监测防止加载力过大起到保护作用；二是冲压底座内设置有过载缓冲保护机构，当冲压过程中力超过最大保护力时，缓冲过载保护机构打开；三是根据冲压工件，液压控制器对冲压平台进行最大位移设定。上述三种过载保护装置共同起到保护超声辅助冲压装置安全冲压作业。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1中超声振动组件的放大示意图；
图3是本发明中一种冲压模具的结构示意图；
图4是本发明中过载缓冲保护机构的结构示意图；
图5是本发明中另一种冲压模具的结构示意图。
具体实施方式
实施例一：如图1-图4所示，本发明的一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置，包括液压冲压机1、超声波发生器2、超声振动组件3、冲压头4和冲压模具5，液压冲压机1的冲压升降平台6中心竖向开设有安装孔，超声振动组件3设在安装孔内并通过螺栓组件与冲压升降平台6固定连接，超声振动组件3下端向下伸出冲压升降平台6，液压冲压机1下部设有缓冲过载保护机构7，液压冲压机1的冲压工作台8设置在缓冲过载保护机构7顶部，冲压工作台8上设有可更换的冲压模具5，冲压头4设置在超声振动组件3下端并位于冲压模具5正上方，超声波发生器2通过导线与超声振动组件3连接。
超声振动组件3包括换能器和变幅杆9，换能器包括自上而下依次设置的上压盖10、多层压电陶瓷片11和下压盖12，上压盖10、多层压电陶瓷片11和下压盖12通过连接螺栓与变幅杆9连接为一体，变幅杆9外圆上部设有法兰盘13，法兰盘13通过所述的螺栓组件与冲压升降平台6固定连接，变幅杆9下端同轴向开设有内螺纹孔，冲压头4上端伸入并与内螺纹孔螺纹连接。
液压冲压机1侧部设有操作台14和用于为液压冲压机1提供液压动力的液压动力***15，操作台14上设有液压控制器16和所述的超声波发生器2。
冲压工作台8上设有若干条倒T型槽17，冲压模具5包括水平设置的支板19和一体设在支板19上表面的模具体20，支板19下表面一体设有与倒T型槽17配合的倒T型导轨21。
模具体20内部设有用于***槽钢型工件的L型插槽22，L型插槽的两条平面槽孔均倾斜设置，L型插槽22上侧敞口边与模具体20顶面贯通，冲压模具5材质为45号钢，模具体20在远离L型插槽22上侧敞口边的一侧焊接有材质为高锰钢的第一缓冲板24，第一缓冲板24竖向设置，第一缓冲板24下侧边与支板19上表面焊接，第一缓冲板24侧立面与模具体20侧面焊接，第一缓冲板24上端边沿低于模具体20顶面。
缓冲过载保护机构7包括冲压底座25，冲压底座25内部自下而上依次设有液压缸26、下支撑板27、若干支撑弹簧28和上支撑板29，上支撑板29和下支撑板27之间的空间设有设有与上支撑板29触碰配合的过载保护开关30，过载保护开关30用于控制液压缸26动作，冲压模具5设置在上支撑板29上。
本发明的各结构具有以下技术效果：
1、在模具体20侧立面焊接缓冲板，第一缓冲板24的高度稍微低于模具体20高，防止冲头下压过程碰到，冲压模具5材质为45钢，该材料是碳素结构钢，作为模具本身价格便宜，材料容易购买且容易成型，高锰钢的缓冲板在冲压成型后由于本身坚硬又富有韧性，缓冲板可以带动模具体20恢复到初始形貌，便于取出成型工件。缓冲板与冲压模具5的焊接结构不尽具有较高的性价比，而且是一种防止由于冲压力导致冲压模具5发生形变的结构。
2、模具体20内部设有用于***槽钢型工件的L型插槽22，改变L型插槽22与水平面夹角大小，可以改变其所压槽钢型工件单边的角度，满足工程应用，节省购买不同种类昂贵的模具。
3、冲压工作台8与冲压模具5通过倒T型槽17配合的倒T型导轨21，方便安装和更换冲压模具5。超声振动组件3的变幅杆9与冲压头4的连接方式通过螺纹连接的方式，便于更换冲压头4，适用于多种工件的冲压加工。
4、冲压升降平台6内设置安装孔，在安装孔内安装的超声振动组件3，通过变幅杆9上的法兰盘13与冲压升降平台6进行连接，在加工过程中应该先打开超声波发生器2，再进行冲压加工，超声振动组件3产生的超声振动附加在冲压头4，实现对工件的超声振动冲压。
5、液压控制器16用于控制液压动力***15为液压冲压机1的冲压升降平台6提供加载压力和加载速度。根据更换不同种类特种冲压模具5，通过液压控制器16对冲压升降平台6进行最大位移设定，起到保护作用。超声波发生器2用于向换能器提供超声波。超声波的振动频率、幅值等参数根据实际需求而设置。
6、缓冲过载保护机构7对液压冲压机1及超声振动组件3起到过载保护作用，防止过载或振动过大而损坏。超声振动***的振动频率为15-30kHz、振动幅值为10-30um，超声加载时间为开始加工前直至冲压结束。在冲压时，冲压工作台8收到冲压头4的冲压力，驱动上支撑板29先克服支撑弹簧28向下移动，当上支撑板29向下移动到触碰过载保护开关30，液压缸26得到信号，液压缸26收缩，下支撑板27、若干支撑弹簧28、上支撑板29和冲压工作台8向下移动，从而对液压冲压机1及超声振动组件3起到过载保护。
实施例二：如图5所示，与实施例一的不同之处在于：模具体20顶面设有U型槽31，冲压模具5左侧和右侧均焊接有材质为高锰钢的第二缓冲板32和第三缓冲板33，第二缓冲板32和第三缓冲板33均竖向设置，第二缓冲板32和第三缓冲板33下侧边均与支板19上表面焊接，第二缓冲板32和第三缓冲板33的侧立面分别与模具体20相对的两侧面焊接，模具体20侧面在与第二缓冲板32或第三缓冲板33接触处设有缓冲半圆槽34。
模具体20顶面设置的U型槽31，用于冲压加工U型钣金件，在第二缓冲板32和第三缓冲板33的设置，可起到使模具体20在U型槽31两侧的部分受压后快速复位，缓冲半圆槽34的设置，提高模具体20的塑性，更有利于取出工件，保证工件质量，适用于多种类型产品的加工，工程应用广泛。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置，其特征在于：包括液压冲压机、超声波发生器、超声振动组件、冲压头和冲压模具，液压冲压机的冲压升降平台中心竖向开设有安装孔，超声振动组件设在安装孔内并通过螺栓组件与冲压升降平台固定连接，超声振动组件下端向下伸出冲压升降平台，液压冲压机下部设有缓冲过载保护机构，液压冲压机的冲压工作台设置在缓冲过载保护机构顶部，冲压工作台上设有可更换的冲压模具，冲压头设置在超声振动组件下端并位于冲压模具正上方，超声波发生器通过导线与超声振动组件连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置，其特征在于：超声振动组件包括换能器和变幅杆，换能器包括自上而下依次设置的上压盖、多层压电陶瓷片和下压盖，上压盖、多层压电陶瓷片和下压盖通过连接螺栓与变幅杆连接为一体，变幅杆外圆上部设有法兰盘，法兰盘通过所述的螺栓组件与冲压升降平台固定连接，变幅杆下端同轴向开设有内螺纹孔，冲压头上端伸入并与内螺纹孔螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置，其特征在于：液压冲压机侧部设有操作台和用于为液压冲压机提供液压动力的液压动力***，操作台上设有液压控制器和所述的超声波发生器。
4.根据权利要求2所述的一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置，其特征在于：冲压工作台上设有若干条倒T型槽，冲压模具包括水平设置的支板和一体设在支板上表面的模具体，支板下表面一体设有与倒T型槽配合的倒T型导轨。
5.根据权利要求4所述的一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置，其特征在于：模具体内部设有用于***槽钢型工件的L型插槽，L型插槽的两条平面槽孔均倾斜设置，L型插槽上侧敞口边与模具体顶面贯通，冲压模具材质为45号钢，模具体在远离L型插槽上侧敞口边的一侧焊接有材质为高锰钢的第一缓冲板，第一缓冲板竖向设置，第一缓冲板下侧边与支板上表面焊接，第一缓冲板侧立面与模具体侧面焊接，第一缓冲板上端边沿低于模具体顶面。
6.根据权利要求4所述的一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置，其特征在于：模具体顶面设有U型槽，冲压模具左侧和右侧均焊接有材质为高锰钢的第二缓冲板和第三缓冲板，第二缓冲板和第三缓冲板均竖向设置，第二缓冲板和第三缓冲板下侧边均与支板上表面焊接，第二缓冲板和第三缓冲板的侧立面分别与模具体相对的两侧面焊接，模具体侧面在与第二缓冲板或第三缓冲板接触处设有缓冲半圆槽。
7.根据权利要求1所述的一种具有缓冲过载保护的超声辅助冲压装置，其特征在于：缓冲过载保护机构包括冲压底座，冲压底座内部自下而上依次设有液压缸、下支撑板、若干支撑弹簧和上支撑板，上支撑板和下支撑板之间的空间设有设有与上支撑板触碰配合的过载保护开关，过载保护开关用于控制液压缸动作，冲压模具设置在上支撑板上。
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