CN101564752B - 带有由固定远端弹簧闭合夹持的分段工具的滑块 - Google Patents

Abstract

一种多工作站锻压机，具有固定的模具工作面和可沿着朝向和远离模具工作面的方向往复运动的滑块，该滑块在工作站承载工具夹持件，在工具夹持件上一工具套可沿滑块运动的方向前后运动，在工具套中装有工具区段，工具区段可以在打开和闭合位置之间运动，安装在滑块上的枢转杆具有一个接合邻近工具套背部的向后的表面的部分、杆围绕其枢转的枢转表面和从枢转表面延伸远离上述一个部分的枢转杆部件上的另一个部分，在所述模具工作面上安装有一个强力弹簧，该弹簧被布置成当滑块靠近或位于前面的死点时向所述杆的另一个部分施加巨大的偏压力，所述杆向工具套传递偏压力，以便向前偏压工具套。本发明公开了带有由固定远端弹簧闭合夹持的分段工具的滑块。

Description

带有由固定远端弹簧闭合夹持的分段工具的滑块

发明背景

本发明涉及锻压机，更具体地说，本发明涉及一种布置：其用于在这种机器上改善径向分段的可动工具的性能。

现有技术

多工作站锻压机已证明以经济的方式大量生产具有复杂形状的部件的能力。在使用渐进式锻压方法由圆棒材制造复杂形状的部件的过程中，通常需要制成沙漏形状，即，由中间区域纵向间隔开两个球形区域，所述中间区域比每个球形区域都狭窄。为了控制所述部件的形状，通常使用能够封闭所述狭窄区域以及充分打开所述区域以允许所述球形区域之一纵向通过的分段工具。所述分段工具总是遇到这样的问题，在锻压过程中，作用在所述区段上的压力迫使它们分离，并且它们又将那些试图将它们限制在闭合位置或收缩位置的元件推回。在锻压动作中所涉及的所述压力能够超过约束元件的能力，并且所述区段会在锻压打击中稍稍打开。当这些情况发生时，部件形状的精确度降低，在区段之间会产生不希望的和有害的材料毛边，并且会加速工具的磨损。通常，在滑动模套(die case)的锥形孔中限定区段，并且所述模套在阻止所述区段打开的方向受到弹簧偏压。传统上，弹簧定位在所述滑动模套之后。普通弹簧，即使在数量上是多个并且围绕着模具中心分布，所提供的相对小的力也不足以抵抗在所述工具的滑动表面上发生的反作用力。用于解决这个问题的一个途径是使用较大的机器，该机器具有更多的空间以适用于较大的弹簧。一个增加作用在模套上的偏压力的相对较新的解决途径是在模具工位之下的模具工作面(breast)上安装气弹簧并通过一个杆来传递该弹簧力，使弹簧力成倍增加。

在一些复杂部件的锻造过程中，在滑块或冲头(ram)上需要或期望应用滑动的分段工具。这些分段工具的这种应用面对着同样的难题：用足够的力偏压工具套从而防止所述工具套的反向运动和随之发生的所述区段的打开。通常，除能够安装在所述滑块上的常规的工具以及相关附件之外，在所述滑块上围绕所述工具套的可用空间严格限制硬件设备。这种空间的缺少使得难于使用较大的传统弹簧。此外，在滑块上传统的工作台上通常没有足够的空间来安装气弹簧，或者在结构上适当的支撑支架和杆。此外，希望将在所述滑块上往复运动的质量最小化。更进一步，气弹簧需要液体冷却，向往复运动的滑块上供给这种冷却剂还是问题。

发明内容

本发明通过提供一种新颖的布置方式从而在滑块上的滑动区段工具套上产生大的偏压力，而在锻压技术上具有进步。本发明获得的高水平的力通过对工具区段的基本完全约束，在部件形状和尺寸一致性方面实现了显著的进步。本发明由固定在模具工作面上的弹簧在承载在往复运动的滑块上的滑动套上产生弹簧偏压力。本发明所公开的新颖的布置方式避免了诸如由于物理干涉造成的弹簧尺寸限制、增加的往复运动的质量以及复杂的、易于失效的液体冷却剂线路等问题，在将弹簧安装在所述滑块上这些问题将以不同的方式存在。

更具体地说，所述偏压弹簧是氮气弹簧的形式，其安装成其轴线平行于滑块运动。枢转杆安装在所述滑块上的一个位置，其与所述弹簧的轴线对准，以便在所述滑块的向前行程的端部附近，所述杆的一端由所述弹簧而可操作地压靠。当所述杆的该端由所述弹簧压住时，所述杆的相对端沿向前的方向偏压所述工具区段套，从而将所述区段紧紧地保持在它们的闭合位置。本发明所公开的在所述模具工作面上的固定位置具有弹簧的布置方式具有这样的元件：其在所述机器中具有可用的、方便的空间，该空间不会过度地限制其尺寸。此外，可以将所述弹簧和杆在关键位置定位，以便在成型打击期间支持它们所需要的反作用力由模具工作面板和滑动工具安装板承受，不需要很强的并且相应较大的支架来承载全部的弹簧力。其中所述弹簧优选是气弹簧，例如液体冷却氮气弹簧，所述弹簧相对于所述机器框架的固定位置避免了对柔性线路的需要，而当弹簧被安装在往复运动的滑块上时需要柔性线路。

附图说明

图1是在平行于滑块运动方向的平面内穿过多工作站渐进锻压机的工作站中心线的垂直剖面图；并且

图2是杆和工具套的立体图。

具体实施方式

现在参见图1，在垂直剖面图中其部分地示出了多工作站渐进冷成型或锻压机10，在所述多工作站渐进冷成型或锻压机10的左侧具有固定的模具工作面11，而在其右侧具有往复运动的滑块或冲头12。所述机器10的整体布置大致上是常规布置，并且关于该机器框架和驱动的总体机构细节可参考专利U.S.4,898,017，该专利公开的内容在此引入作为参考。

图1表示所述机器中一个工作站：其中部件正在被渐进成型，并且要求用安装在滑块12上的分段工具形成所述部件，以便在工件或部件13上形成沙漏型的区域。用数字14表示模具和冲压元件的中心线。

模具16组装在安装于工作板18上的模具块17中。在模具16的正下方悬挂着商业可用类型的氮气弹簧形式的强力压缩弹簧19。所述气弹簧包括缸体21和带有活塞杆23的活塞22，所述活塞杆23延伸到缸体21之外。优选地，所述弹簧19的中心轴线平行于并且在垂直方向上恰好与所述模具和冲床的中心线14成一直线。所述弹簧19相对于其水平轴线在垂直方向和横向支撑在支架24中，所述支架24具有与缸体21的外直径紧密配合的孔。缸体21的后部或底端26被轴向支承，优选用工作板18通过直接邻接被轴向支承。活塞杆23的前端27具有一个平坦的垂直表面。在支架24后面的所述弹簧缸体21包围在圆柱形壳体28中。在所述壳体28的内部形成有连续的螺旋形槽29。壳体28的端部以液密的方式在所述缸体21的外表面上密封。通过所述槽29引导例如在所述机器10的其它部分中循环的液体冷却剂/润滑剂，以便其与所述缸体21的外表面相接触，并因此能够将在所述机器10工作期间由所述弹簧的周期性压缩产生的热量从所述弹簧19带走，就象下文所论述的那样。

在图1中，在前面的死点中心位置示出了滑块12，并且可以理解的是，当所述滑块12缩回时其将向右方运动。工具夹持件31螺栓连接在楔形外罩33的前板32上，其代表所述滑块12的最前端部分。

所述工具夹持件31中的圆柱形孔34的轴线在工作台轴线14上位于中心，并且该圆柱形孔34装有圆柱形轴衬36。在所述轴衬36内安装有工具套37，该工具套是成比例的，从而在轴衬内沿轴向滑动。在所述工具套37上的切向槽39中容纳的插销38防止该工具套旋转，同时允许在所述工具夹持件31中进行有限的轴向运动。在其前端，所述工具套37具有以其轴线为中心并且从端面42起随着距离的增加而变窄的圆锥孔41。在所述圆锥孔41中布置有多个弓形的工具区段(tool segments)43，通常为三个或四个。在每个区段43都配备有一个保留在所述工具套37中的径向定位销44，在各个区段43的槽中起作用以便控制各个区段的定位。本领域技术人员可以理解的是，当所述区段43径向闭合时，它们共同产生这样一个空间：其精确地限定部件13在图中所示出的工作站将成形的部分所需要的形状。当所述区段43处于闭合位置时，所述区段43的相邻的径向定位面完全抵靠接触。当所述区段43闭合时，它们共同的外周形状优选与锥形孔或圆锥孔41的形状完全互补，并且除与所述销44相关联的槽外，其与所述孔完全接触。当所述滑块12从如图1中所示出的前面的死点位置缩回时，所述区段43能够在所述工具套37中向左运动。在所述工具套37中的该左侧位置，由于它们也从图1中所示出的位置径向向外运动，所述区段43是打开的。处于打开或闭合运动中的所述区段43沿与所述孔41的圆锥角平行的轨线运动。在它们的打开位置，所述区段43允许被设计好成型的部件从它们所包围的空间中穿过。

一个大致垂直的枢转杆46具有带有叉齿48(图2)的分叉的上端47，所述叉齿48被布置成压在所述工具套37的后面49上。在其下端51，所述杆46与推杆53的端面52相接触。所公开的推杆53是承载在所述工具夹持件31的悬挂的延长部(depending extension)54中的大致圆柱体，并且其轴线平行于所述模具和冲头的中心线14。所述推杆53支撑在所述延长部54中的轴衬56中，以便沿其轴线往复运动。所述推杆53侧面上的平坦部57与切向销58共同起作用，从而将所述杆保留在所述轴衬中，同时允许发生有限的轴向平移。在所述机器10工作期间，沿径向相对于所述推杆53定位的弹簧偏压摩擦瓦(在图1的视图中不可见)提供摩擦制动来抵抗所述杆的超程或无关运动。所述杆46在形成于其上方中间部分上的圆柱形表面59上摆动。可以看到，从所述圆柱形枢转表面59的中心，即画出该表面的半径的原点，到所述杆与所述推杆53相接触的线之间的距离，基本大于从所述枢转中心到所述杆46上端47与所述工具套37之间的接触线之间的距离，并且可以是例如大约比例为2∶1。

如图1中所示的推杆53，被插入在所述杆46的下端51和所述气弹簧19的活塞杆23之间。更具体地说，所述推杆53相对于其它部件是成比例的，以便当所述滑块12靠近或位于前面的死点时，将由所述弹簧19发出的力传递到所述杆46。在机器循环的其它时间，当所述滑块12后退或接近所述模具工作面11、但是与所述前面的死点位置有一定的距离时，所述推杆53不与所述弹簧19的所述活塞杆23相接触。

通过上面的内容可以理解的是，当所述滑块12靠近或位于前面的死点时，气弹簧19的力被成倍放大并且被传递到所述工具套37的后面49。结果是在位于或靠近滑块12的前面死点处，向前的弹簧力偏压到工具套37上。根据部件13的结构，其在图1中的工作站上成形之前，在所述滑块12向前的行程期间，所述工具区段43可以被打开或闭合。如果所述部件朝向所述工具或所述滑块侧的方向还不是球形的，可以将所述区段43闭合。相反，如果所述部件13朝向所述工具或所述滑块侧的方向是球形的，那么必须将所述区段43打开，从而允许将由区段43成形的部件的区域插入。

在它们的打开位置，所述区段43是处于所述工具套37中左边的位置，如图1中所示。在所述区段43打开的情况下，当所述滑块12循环通过新的向前的行程时，使得所述区段43在所述锥形孔34中滑动，其通过凸轮运动使这些元件径向向内最终到达它们的闭合位置。所述区段43的这种闭合动作在所述滑块12到达前面的死点时发生。所述滑块12继续向前运动，并且在此期间，所述工具套37通过所述弹簧19的力被强有力地向所述模具16偏压，所述弹簧19通过所述推杆53和所述杆46操作。在所述滑块12继续向前朝向所述前面的死点位置运动时，成型销61向所述部件13施加大的压紧负载，从而将其径向向外镦锻，使所述部件13与所述区段43内表面的整体形状相一致。施加到所述工件或部件13的这种压力在所述区段43上产生大的径向力，这就具有施加推动所述工具套37向后的轴向力的作用。通过所述杆46成倍增加的所述弹簧19的强大的力可靠地将所述工具套37保持在适当的位置，并且抵抗这些反作用力。所述弹簧19，例如可以施加多达15,000lbs的力，这与现有技术中在工具套后面的机械弹簧布置的情况形成强烈对比，现有技术中例如大约为400或500lbs。本发明所公开的所述弹簧以及杆的布置方式所带来的巨大的力可以可靠地生产具有高均匀特性且在区段43之间无有害毛边或其它类似缺陷的复杂部件。

显然，上述公开的内容是示例性的，通过添加、修改或去除某些细节可以对本发明做出各种改变，但未离开包含在上述公开内容教导中的合理的范围。因此除下面的权利要求必须这样限定的内容之外，本发明不受上述公开内容中具体细节的限制。

Claims (9)

1.一种多工作站锻压机，其具有固定的模具工作面和可沿着朝向和远离所述模具工作面的方向运动的往复运动滑块，所述滑块在工作站承载工具夹持件，工具套在所述工具夹持件上可沿滑块运动的方向前后运动，在所述工具套中安装有工具区段，并且所述工具区段可以沿着通过所述工具套中的锥形孔形成的各自的路径在打开位置和闭合位置之间运动，所述锥形孔在邻近所述工具套的前端面较大，从所述前端面起随着距离的增加尺寸逐渐减小，在所述滑块上安装有枢转杆，所述枢转杆具有：接合邻近所述工具套背部的后面的一个枢转杆部分；枢转表面，所述枢转杆绕所述枢转表面枢转；和位于所述枢转杆上从所述枢转表面延伸远离所述一个枢转杆部分的另一个枢转杆部分，在所述模具工作面上安装有一个强力弹簧，所述强力弹簧被布置成当所述滑块靠近或位于前面的死点时，向所述另一个枢转杆部分施加很大的偏压力，而当所述滑块离开所述前面的死点及其邻近位置时，则避免向所述另一个枢转杆部分施加所述很大的偏压力，所述枢转杆向所述工具套传递所述偏压力，以便向前偏压所述工具套。

2.如权利要求1所述的锻压机，其中将所述强力弹簧布置成通过安装在所述滑块上的推杆向所述枢转杆施加力。

3.如权利要求2所述的锻压机，其中所述推杆被布置成恰好垂直地位于所述工作站的中心线之下。

4.如权利要求1所述的锻压机，其中由所述强力弹簧施加的偏压力通过由所述强力弹簧施加到所述模具工作面上的压缩力而由所述模具工作面承载。

5.如权利要求4所述的锻压机，其中所述强力弹簧是气弹簧。

6.如权利要求5所述的锻压机，其中所述气弹簧是液体冷却氮气弹簧。

7.如权利要求5所述的锻压机，其中所述气弹簧通过推杆将力施加到所述枢转杆。

8.如权利要求7所述的锻压机，其中将所述推杆布置成相对于所述工作站的中心线平行。

9.如权利要求8所述的锻压机，其中所述枢转杆被大体垂直定位。

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