CN104015393B - 一种气动增力式拉杆压力机 - Google Patents

Abstract

<b>本发明公开了</b><b>一种动力下置式拉杆压力机，其中采用电机与丝杠螺母相结合作为动力系统并将其置于工作台的下方，同时在上模组件与螺母之间设置增力机构，使得上模组件能够输出较大的输出力，便于工件的成型加工，这样在要求压力机吨位数一定的条件下，可采用较小功率的电机，不仅节约能源，而且还降低了成本。同时动力系统的下置使得工作台下方的底座的受力状况得到了改善，使得压力机底座更易满足强度和刚度要求，利于减震降噪，同时还使得压力机的重心下降，进而改善了压力机的动态性能。该压力机的结构尺寸相比现有技术中的结构能够大幅减小，其冲击力大，工作效率高，能源利用率高，工作噪声小，具有优越的综合性能。</b>

Description

一种气动增力式拉杆压力机

技术领域

本发明涉及一种气动增力式拉杆压力机。

背景技术

气动压力机是一种以空气为工作介质，对坯料进行成型加工的压力加工设备，广泛应用于冲剪、弯曲、拉伸和挤压等工艺中，可直接生成成品或半成品。然而，采用气动方式驱动的压力机具有一个显著的缺点，那就是因气体容易泄露，导致压力机的工作压力较低，通常仅有0.4～0.7MPa，不能满足要求大输出力的场合。

现有技术中，气动压力机的动力系统一般均为上置，即动力系统置于工作台上方以驱动冲头上下运动进行冲压，有些气动压力机结构还不对称，这都会导致压力机的重心偏高，压力机的力学性能较差，稳定性较差。此外，压力机工作时其冲击力作用于工作台，使得工作台和底座需要承受较大的冲击力，造成较大的噪音，同时这还要求压力机的底座需要具有较高的强度和刚度，因而在一定程度上也造成压力机的整体尺寸偏大。

而目前广泛使用的液压式压力机，虽然其输出力大、体积小、控制精度高，但其速度慢，工作行程较小，导致生产效率较低，并且系统维护困难，油液易泄漏，维护成本较高。此外，传统液压式压力机的油液通过外差动回路实现增速，但油液在外差动回路中的沿程压力损失较大，导致液压缸的增速效果不明显，且增加了管路和连接件成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种气动增力式拉杆压力机。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种气动增力式拉杆压力机，包括固定设置在机架上的工作台、沿竖直方向升降地设于所述机架上并位于所述工作台上方的上模组件，所述压力机还包括固定地安装在所述工作台下方的气缸，所述气缸包括缸体和活塞杆，所述缸体固定地安装在所述工作台的底部，所述活塞杆的轴心线沿竖直方向分布，所述压力机还包括多组增力机构，每组所述增力机构均包括一端铰接在所述上模组件上的连杆、一端转动地连接在所述活塞杆下端部上的肘杆、转动地连接在所述工作台底部且呈L形的杠杆，所述杠杆的两端分别与所述连杆的另一端、所述肘杆的另一端相转动连接。

优选地，所述杠杆包括横杆、固定在所述横杆一端的竖杆，所述横杆与所述竖杆固定连接设置或一体设置，所述横杆与所述竖杆的相接处转动地连接在所述工作台上。

进一步优选地，所述肘杆倾斜于水平面设置。

优选地，所述上模组件的轴心线与所述活塞杆的轴心线沿同一直线方向分布，多组所述增力机构关于所述活塞杆的轴心线对称地分布。

进一步优选地，所述上模组件包括上下升降地设于所述机架上的滑座、固定地设置在所述滑座下方的上模，所述工作台上固定地设有与所述上模相配合的下模。

更进一步优选地，所述滑座、所述活塞杆的下端部均具有相对的两侧，每一侧上均设有至少两组所述增力机构。

更进一步优选地，多组所述增力机构沿同一圆周方向均匀间隔分布，所述圆周的轴心线与所述活塞杆的轴心线沿同一直线方向延伸。

更进一步优选地，所述工作台上方设有多个用于提供所述滑座上下滑动导向的导柱。

优选地，所述工作台上开设有沿竖直方向延伸的通孔，所述连杆可摆动地穿过所述通孔。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的气动增力式拉杆压力机，其中将气缸置于工作台下方，并采用肘杆-杠杆两级串接的增力机构，使得压力机在保留传统气动压力机的优点的同时，又能够获得较大的输出力，便于工件的成型加工；同时，气缸的下置改善了压力机底座的受力状况，使得压力机底座更易满足强度和刚度要求，利于减震降噪，还使得压力机的重心降低，进而改善了压力机的动态性能。该压力机的结构尺寸相比现有技术中的结构能够大幅减小，其冲击力大，工作效率高，能源利用率高，工作噪声小，具有优越的综合性能。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

其中：1、工作台；2、滑座；3、上模；4、下模；5、导柱；6、气缸；61、缸体；62、活塞杆；7、换向阀；8、增力机构；81、连杆；82、杠杆；821、竖杆；822、横杆；83、肘杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见图1所示的压力机，包括固定设置在机架上的工作台1、沿竖直方向升降地设于机架上并位于工作台1上方的上模组件，该上模组件包括上下升降地设于机架上的滑座2、固定地设置在滑座2下方的上模3，工作台1上固定地设有与上模3相配合的下模4，工作台1的上方设有多个沿竖直方向延伸的导柱5从而为滑座2提供沿上下方向滑动的导向。

该压力机还包括固定安装在工作台1下方的气缸6，该气缸6包括缸体61和可相对缸体61沿轴向伸缩的活塞杆62，其中缸体61固定地安装在工作台1的底部，活塞杆62的轴心线沿竖直方向分布。通过换向阀7对缸体61中的压力腔充入压缩气体或释放气体，进而使得活塞杆62上下往复运动。

该压力机还包括多组设于滑座2与活塞杆62下端部之间的增力机构8。参见图1所示，每组增力机构8均包括连杆81、杠杆82及肘杆83，其中杠杆82呈L形，其包括横杆822和固定在横杆822一端的竖杆821，竖杆821的长度应大于横杆822的长度，该杠杆82的中部转动地连接在工作台1的底部上，其两端均可摆动。横杆822与竖杆821可分离设置后再固定连接，也可以按照本实施例的方式一体设置而成，且竖杆821与横杆822垂直设置。在这里，杠杆82与工作台1的转动连接处设于竖杆821与横杆822的相接处。连杆81的上端转动地连接在滑座2上，工作台1上开设有沿上下方向贯穿的通孔，连杆81可摆动地穿过上述通孔，连杆81穿过通孔的下端与横杆822的端部相转动连接；肘杆83的一端转动地连接在活塞杆62的下端部上，肘杆83的另一端则转动地连接在竖杆821的下端部上。此外，肘杆83应倾斜于水平面设置，肘杆83与水平面之间的夹角亦被称作肘杆83的压力角，在该压力机工作行程中，上述压力角应控制在0°～45°之间。

在本实施例中，多组增力机构8关于活塞杆62的轴心线对称地分布。这主要是根据安装的便利性和受力的均衡性为依据予以安装。设置时将滑座2的轴心线与活塞杆62的轴心线沿同一直线方向延伸设置为佳。常见的有两种设置形式：一种是，活塞杆62的下端部、滑座2均具有相对的两侧，如两者的横截面均为矩形，每一侧上均设置至少两组增力机构8，例如本实施例中滑座2与活塞杆62的前侧与后侧上均设置有两组增力机构8，四个连杆81在滑座2的底部上的转接点呈矩形分布；另一种是，活塞杆62的下端部呈圆柱形，这样，将这多组增力机构8沿圆周方向均匀间隔地分布在活塞杆62的周向侧部上，且这多组增力机构8中连杆81在滑座2底部上的连接点沿同一圆周方向均匀间隔分布，通常可设置为3组，这样安装也很方便，同时还能够使得滑座2与活塞杆62的受力均衡对称。

这样，当向气缸6的上部压力腔中充入压缩气体，驱动活塞杆62向下运动，活塞杆62便带动肘杆83转动，肘杆83转动时驱动杠杆82转动，杠杆82的另一端则作用于连杆81，使得连杆81拉动滑座2向下运动，进而驱使滑座2带动上模3向下运动而与下模4配合实现冲压加工。上述过程中，活塞杆62输出的驱动力先经过肘杆83进行一次力放大，再经过L形的杠杆82进行二次力放大后，通过连杆81作用于滑座2上，输出工作力，实现所要求的加工任务。

根据力学原理，本实施例中压力机的输出力计算如下：

$F_o=\frac{{\mathrm{\&pi;d}}^2\&CenterDot;p}{4}\frac{l_1}{l_{2}tan\mathrm{\&alpha;}}$

其中：p—气缸6上部压力腔中的气体压力；

d—气缸6的直径；

l₁—竖杆821的长度；

l₂—横杆822的长度；

α—肘杆83的理论压力角；

由此可见，压力机的输出力与输入力的比值，即增力系数i为：

$i=\frac{l_1}{l_{2}tan\mathrm{\&alpha;}}$

因此，控制杠杆82的竖杆821与横杆822的长度比，并使得肘杆83的理论压力角在压力机的工作行程中处于0°～45°之间，便可获得较大的增力系数，进而获取较大的冲压力。

综上，本发明的动力下置式拉杆压力机，具有如下技术特点：

(1)输出力大。由上述的压力机输出力的计算公式可以得知，通过采用增力机构8，其增力效果显著，因此可以在输入力较小的情况下，获得大的输出力。这样，与传统的压力机相比，当要求压力机输出吨位数一定的条件下，可以采用较小功率的电机，这不仅节约能源，而且降低了成本。此外，由于增力机构8中串联了一级肘杆83，而肘杆83的非线性特性使得压力机在非工作行程速度快，节省了辅助工时，在加工行程输出力大、速度低，便于工件的成型。

(2)改善了压力机工作台1下底座的受力情况，使得压力机底座更易满足强度和刚度要求。由于将动力系统(气缸6)下置，使得活塞杆62对缸体61的反作用力F_i反向作用于工作台1，这样可与部分工作载荷相平衡，压力机底座所受到的实际载荷F＝F₀-F_i。因此与同类结构相比，该压力机的底座更易满足强度与刚度要求，更利于减震降噪，使得底座的使用寿命得到大幅提高。从另一方面看，在满足强度与刚度要求的条件下，压力机的结构尺寸可以做的更小，此外还能够降低冲压工作时的噪音。

(3)改善了压力机的动态性能。由于本压力机的动力系统下置，并且去掉了传统机械压力机所用的飞轮，从而使压力机的重心降低。重心越低，越容易保证压力机工作的稳定性，使其动态性能得到很好的改善。此外，动力系统下置，取消机械飞轮，也使压力机的整体结构尺寸减小，重量减轻，实现了轻量化。

(4)对称式结构抵消了附加的横向载荷，提高了压力机的性能。由于该压力机在结构上沿竖直方向相对于中心线呈对称布置，理论上，各运动部件都不会产生附加的横向载荷，在一定程度上减小了压力机主要传动零件的摩擦磨损，提高了传动系统的效率，延长了其相关零件的使用寿命。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种气动增力式拉杆压力机，包括固定设置在机架上的工作台、沿竖直方向升降地设于所述机架上并位于所述工作台上方的上模组件，其特征在于：所述压力机还包括固定地安装在所述工作台下方的气缸，所述气缸包括缸体和活塞杆，所述缸体固定地安装在所述工作台的底部，所述活塞杆的轴心线沿竖直方向分布，所述压力机还包括多组增力机构，每组所述增力机构均包括一端铰接在所述上模组件上的连杆、一端转动地连接在所述活塞杆下端部上的肘杆、转动地连接在所述工作台底部且呈L形的杠杆，所述杠杆的两端分别与所述连杆的另一端、所述肘杆的另一端相转动连接，所述杠杆包括横杆、固定在所述横杆一端的竖杆，所述横杆与所述竖杆固定连接设置或一体设置，所述横杆与所述竖杆的相接处转动地连接在所述工作台上，所述肘杆倾斜于水平面设置。

2.根据权利要求1所述的一种气动增力式拉杆压力机，其特征在于：所述上模组件的轴心线与所述活塞杆的轴心线沿同一直线方向分布，多组所述增力机构关于所述活塞杆的轴心线对称地分布。

3.根据权利要求2所述的一种气动增力式拉杆压力机，其特征在于：所述上模组件包括上下升降地设于所述机架上的滑座、固定地设置在所述滑座下方的上模，所述工作台上固定地设有与所述上模相配合的下模。

4.根据权利要求3所述的一种气动增力式拉杆压力机，其特征在于：所述滑座、所述活塞杆的下端部均具有相对的两侧，每一侧上均设有至少两组所述增力机构。

5.根据权利要求3所述的一种气动增力式拉杆压力机，其特征在于：多组所述增力机构沿同一圆周方向均匀间隔分布，所述圆周的轴心线与所述活塞杆的轴心线沿同一直线方向延伸。

6.根据权利要求3所述的一种气动增力式拉杆压力机，其特征在于：所述工作台上方设有多个用于提供所述滑座上下滑动导向的导柱。

7.根据权利要求1所述的一种气动增力式拉杆压力机，其特征在于：所述工作台上开设有沿竖直方向延伸的通孔，所述连杆可摆动地穿过所述通孔。