CN101543858B - 高速精密压力机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速精密压力机，相位差为180度的双曲柄杆一端通过主连杆与运动滑块相连，另一端通过副连杆与副滑块相连，在运动滑块和冲压滑块的左右两侧对称设置相同的多杆支链，通过该多杆支链将运动滑块和冲压滑块连接在一起；运动滑块在双曲柄杆和主连杆的带动下作上下往复运动，该上下往复运动通过两条多杆支链的推杆推动下上连杆和摆动块在两侧摆动，进而带动冲压滑块上下往复运动，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。本发明运动支链中的平行四边形结构能够保证冲压滑块始终保持水平姿态，其水平方向的力可通过机构来平衡，提高了压力机的抗偏载能力，提高加工精度。

Description

高速精密压力机

技术领域

本发明用于金属或非金属的高速冲压加工领域，特别是一种高速精密压力机。

背景技术

高速精密数控压力机集机床制造技术高速精密冲压工艺与模具技术、自动控制技术、可靠性技术等关键技术为一体，具备自动、高速、精密三个基本特征，可完成板料的自动输送和板料的高效率精密加工，广泛应用于航空航天、汽车、发电设备、信息、家电等高科技领域。

对于普通压力机，由于其运动速度较低，惯性力较小，可以忽略不计，但对于高速压力机，由于其运转速度高，因高速引起的惯性力也就大，一般来讲，产生惯性力与转速的平方成正比。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。另外不平衡的力最终将会作用机身上，这样运动部件与机身的摩擦力增大，由摩擦产生的热也增多，高速精密压力机在热的作用下产生热变形，也对其精度产生影响。不平衡的惯性力将使得滑块下死点动态性能急剧恶化，轻者影响机床的精度和模具的寿命，重者使机床无法正常工作。因此，必须给予足够重视，并采取相应措施加以平衡，以保证整机的稳定性(茅军，张晓阳.闭式高速曲柄压力机对称平衡的研究.金陵科技学院学报，2007，23(4)：4-7)。由此可以看出惯性力的平衡是高速精密压力机的关键技术。

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(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)：

(1)曲轴上反对称配置偏心块

在曲轴偏心的相反方向设置偏心平衡块，该偏心平衡块主要用来平衡曲柄连杆滑块部件所产生的旋转惯性力，这是一种最简单的不完全动平衡装置。由于曲柄转速不同，平衡块所能提供的离心力是不同的，因此采用这种动平衡装置的高速冲床在上模重量发生变化或者滑块行程发生改变的时候，平衡效果会变差。因此使用这种动平衡装置的高速冲床，大都行程不可调，上模重量变动也不大。

(2)反方向配置副滑块

这种平衡方式是在与主滑块对称的180度位置上布置一个平衡副滑块以及曲柄连杆零件，以抵消主滑块所产生的惯性力，这是一种较理想的不完全动平衡机构。工作时，工作滑块和平衡滑块的运动方向相反，从而起到了平衡工作部分的惯性力的作用。此种平衡结构主、副滑块作用机身导轨上的侧向力产生的力矩相互迭加，加大了机身的倾覆扭转振动，它也不能完全平衡工作部分曲柄连杆滑块机构的运动惯性力，只能控制力的振荡在允许范围内。这种动平衡装置在上模重量和行程长度发生变化时，将受到不利影响。对称方向设置副滑块的平衡机构应用的比较多。日本AIDA公司的一款高速压力机的动平衡机构属这种惯性力平衡原理，该高速压力机除了配置了副滑块的动平衡装置外，还有一个调节行程装置(通过上下调节支点的位置，以改变滑块上、下死点位置)；此外由于采用了合理的多杆传动机构，使得该压力机还具有比较好的低速锻冲急回特性。齐齐哈尔第二机床厂引进的舒勒公司SA系列也是采用这种动平衡机构取得了很好的效果。日本京利PDA-V系列及住友公司的高速压力机均采用这种动平衡方案。

(3)多杆配重平衡机构

这种平衡方式是设计特殊的滑块驱动装置，一般是多杆装置，其中一些杆的运动趋势和滑块的运动趋势相反，只要合理的配置这些杆的质量，就可以起到平衡惯性力的作用。台湾瑛瑜精密工业股份有限公司的HK-45二点式双肘节高速精密压力机的动平衡机构就是采用这种原理。由于合理配置了多杆传动机构，该压力机在工作过程中有低速锻冲急回特性，这样其在工作锻冲阶段滑块速度低，冲击振动噪声小，而同时具有急回特性，这样可提高加工精度和模具寿命。

(4)平衡摆块式

这种平衡方式采用了平衡杠杆方式，杠杆的一端接在高速压力机驱动机构的往复运动的铰接点上，杠杆的另一端接固定一个一定重量的平衡摆块，杠杆的支点固定在机身上。工作时，平衡摆块的摆动方向和滑块的运动方向相反，从而起到平衡惯性力的作用。由于该平衡方式的高速压力机也为多杆传动机构，在合理的配置下，该压力机还具有低速锻冲急回的良好锻冲特性。Schuler Gmbhl公司的一款下传动高速压力机和日本Kurimoto公司、AIDA公司都有采用这种惯性力平衡机构的高速压力机。

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。上述的平衡结构方案各有特色，但有一个共同点：滑块的姿态一般要靠导轨的约束来保证，因此抗偏载的能力不强，为保证高的抗偏载能力达到较高加工精度，对导轨的导向精度和刚度要求很高。

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，从速度和平衡结构上突破，实现更好的惯性力平衡，并提高高速精密冲压机的抗偏载能力和下死点运动精度。

实现本发明目的的技术方案为：一种应用于金属或非金属材料冲压加工的高速精密压力机，相位差为180度的双曲柄杆一端通过主连杆与运动滑块相连，另一端通过副连杆与副滑块相连，在运动滑块和冲压滑块的左右两侧对称设置相同的多杆支链，通过该多杆支链将运动滑块和冲压滑块连接在一起；每条多杆支链由两根推杆、一个摆动块、两根上连杆和两根下连杆组成，运动滑块通过每条所述多杆支链的两根推杆与摆动块相连，该摆动块的一端通过两根上连杆与机身相连，摆动块的另一端通过两根下连杆与冲压滑块相连；运动滑块在双曲柄杆和主连杆的带动下作上下往复运动，该上下往复运动通过两条多杆支链的推杆推动下连杆、上连杆和摆动块在两侧摆动，进而带动冲压滑块上下往复运动，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。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)两条对称的运动支链中的连杆均采用平行四边形结构，因此能够保证在运动过程中，两侧的连杆支架、滑块始终保持水平姿态，通过机构消除了滑块运动的翻转自由度，同时其水平方向的力可通过机构来平衡，提高了压力机的抗偏载能力，同时减小冲压滑块对导轨的作用力，从而减小由其产生的摩擦力和摩擦热，提高加工精度。(2)通过合理设计机构的参数可以使得每条多杆支链中两个串接的平行四边形机构的摆动块在一个往复摆动周期内实现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。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

附图是本发明高速精密压力机的机构简图。

具体实施方式

为获得很好的惯性力平衡系统，本发明高速精密压力机采用多杆平衡机构和反方向上配置副滑块的组合平衡方案。由曲柄通过连杆带动滑块作往复运动，为了平衡曲柄和滑块的惯性力，在反方向上配置副滑块和副连杆。另外在冲压滑块与床身之间对称设置两条多杆支链，这两条多杆支链是由两个串接的平行四边形机构组成，利用平行四边机构连杆的运动特性使得冲压滑块和床身之间的姿态保持不动。往复运动的滑块通过两等长平行推杆推动平行四边形机构的杆件向两侧往复摆动，带动冲压滑块作上下运动。

结合图1，本发明高速精密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5相连，另一端通过副连杆3与副滑块4相连。运动滑块5和副滑块4相对双曲柄杆1的中心相位差为180度，两滑块可在机身导轨上作直线运动。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分别带动运动滑块5和副滑块4的沿相反方向运动，从而起到了平衡惯性力的作用。为实现冲压滑块10的水平方向的力平衡，在运动滑块5和冲压滑块10的左右两侧对称设置相同的多杆支链，通过该多杆支链将运动滑块5和冲压滑块10连接在一起，每条多杆支链由两根推杆6、一个摆动块7、两根上连杆8和两根下连杆9组成，运动滑块5通过每条多杆支链的两根推杆6与摆动块7相连，摆动块7的一端通过两根上连杆8与机身相连，摆动块7的另一端通过两根下连杆9与冲压滑块10相连。运动滑块5在双曲柄杆1和主连杆2的带动下作上下往复运动，该上下往复运动通过两条多杆支链的推杆6推动下上连杆8、9和摆动块7在两侧摆动，进而带动冲压滑块10上下往复运动，工件放置在在冲压滑块10正下方，从而完成对金属或非金属材料工件的冲压加工。为保持冲压滑块10的姿态，在每条多杆支链中，运动滑块5、两根推杆6和摆动块7构成一个平行四边形机构，摆动块7、两根上连杆8和机身构成一个平行四边形机构，摆动块7、两根下连杆9和冲压滑块10构成一个平行四边形机构。

本发明高速精密压力机副滑块4、运动滑块5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与运动滑块5和双曲柄杆1之间通过转动副连接，副连杆3与副滑块4和双曲柄杆1之间通过转动副连接，两根推杆6与运动滑块5和摆动块7之间通过转动副连接，两根上连杆8与机身和摆动块7之间通过转动副连接，两根下连杆9与冲压滑块10和摆动块7之间通过转动副连接。

本发明高速精密压力机的运动滑块5在双曲柄杆1和主连杆2的带动下作上下往复运动，该上下往复运动通过对称设置的推杆6推动下上连杆和摆动块7在两侧摆动，进而带动冲压滑块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。当上连杆8与下连杆9轴线重合时，冲压滑块10到达下死点位置。如果合理设计运动构件的尺寸参数可以使得双曲柄杆1转动一圈而冲压滑块10到达下死点位置两次，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。

Claims (3)

1.一种应用于金属或非金属材料冲压加工的高速精密压力机，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]与运动滑块[5]相连，另一端通过副连杆[3]与副滑块[4]相连，在运动滑块[5]和冲压滑块[10]的左右两侧对称设置相同的多杆支链，通过该多杆支链将运动滑块[5]和冲压滑块[10]连接在一起；每条多杆支链由两根推杆[6]、一个摆动块[7]、两根上连杆[8]和两根下连杆[9]组成，运动滑块[5]通过每条所述多杆支链的两根推杆[6]与摆动块[7]相连，该摆动块[7]的一端通过两根上连杆[8]与机身相连，摆动块[7]的另一端通过两根下连杆[9]与冲压滑块[10]相连；运动滑块[5]在双曲柄杆[1]和主连杆[2]的带动下作上下往复运动，该上下往复运动通过两条多杆支链的推杆[6]推动下连杆[9]、上连杆[8]和摆动块[7]在两侧摆动，进而带动冲压滑块[10]上下往复运动，工件放置在冲压滑块[10]正下方，从而完成对金属或非金属材料工件的冲压加工。

2.根据权利要求1所述的高速精密压力机，其特征在于：运动滑块[5]、两根推杆[6]和摆动块[7]构成一个平行四边形机构，该摆动块[7]、两根上连杆[8]和机身构成一个平行四边形机构，该摆动块[7]、两根下连杆[9]和冲压滑块[10]构成一个平行四边形机构。

3.根据权利要求1所述的高速精密压力机，其特征在于：副滑块[4]、运动滑块[5]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]与运动滑块[5]和双曲柄杆[1]之间通过转动副连接，副连杆[3]与副滑块[4]和双曲柄杆[1]之间通过转动副连接，两根推杆[6]与运动滑块[5]和摆动块[7]之间通过转动副连接，两根上连杆[8]与机身和摆动块[7]之间通过转动副连接，两根下连杆[9]与冲压滑块[10]和摆动块[7]之间通过转动副连接。