CN104416103B - 锻造用摇摆冲压机 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种能够较大地降低成型负载的锻造用摇摆冲压机。一种冲压机，其具备：偏心轴(8)，旋转自如地安装于冲压机框架(1)；连杆(11)，与偏心轴(8)连结而升降；及底座(2)，载置有下模(36)，并且具备摆动导向件，其对连杆(11)的升降动作施加摆动动作，安装于连杆(11)的下表面的上模(16)的下表面呈向下侧凸出的曲面，且曲面沿着摆动动作的方向发生变化。连杆(11)随着偏心轴(8)的旋转而升降的同时通过摆动导向件摆动，因此安装于连杆(11)的下表面的上模(16)也在摆动的同时从其一端部朝向另一端部逐渐接触下模(36)并进行加压。如此，从上模(16)的一端部朝向另一端部局部地进行成型，因此只需较小的加压力即可，小型的驱动源即可满足。

Description

锻造用摇摆冲压机

技术领域

本发明涉及一种锻造用摇摆冲压机。更详细而言，涉及一种通过使用上下模来压缩或冲击金属材料而成型为任意形状时，使模具摆动的型式的新型锻造用冲压机。

背景技术

在以往的锻造用机械冲压机中，如非专利文献1所示，在冲压机框架的上部旋转自如地安装偏心轴，将连杆的上端部安装于偏心轴并将下端部安装于肘节销来与滑块连结，将通过驱动源赋予的偏心轴的旋转运动转换为滑块的往复运动。并且，为了满足滑块的往复运动的直线性，滑块被安装于框架的导轨引导。

被转换为往复运动的滑块的下表面上安装有上模，靠近固定于底座上的下模，通过上下模对放置于下模上的材料进行加压来成型。

上述结构为传统的结构，这些以往型的锻造用机械冲压机的特征在于，上模的下表面在保持水平的状态下下降。该成型工艺中，上下模之间的尺寸在整个模具的宽度上均逐渐变小，且越接近下止点，负载越急剧上升并在下止点变成最大。如此，若通过上下模的整个面均匀地进行加压，则理所当然地，与通过模具的一部分加压时相比，负载更大。

冲压设备需选定具有在下止点产生的最大负载以上的公称能力的设备，与负载较大的现象对应地，必须使用大型设备。

并且，近年来，虽然开发有通过伺服马达驱动的冲压机，但是在热锻用冲压机中要求高速成型，因此需要较大的马达转矩，随着这种电源容量的大型化，冲压设备成为非常昂贵的设备。

本发明人以冲压负载的减少为主题进行深入研究的结果发现，通过摆动上模并局部地进行上下模的加压且使其连续位移，能够逐渐进行锻造品的成型并降低锻造所需的负载。

但是，作为摆动滑块的形式的冲压机，有专利文献1的以往技术。该以往技术的目的在于，以1个曲轴进行下止点位置及动作不同的多个滑块动作。

该结构中，链杆连结与曲轴的偏心部连结的连杆和滑动自如地嵌装于排列配设的多个柱塞导向件的各柱塞型滑块，将连杆的下端部嵌装于对应形状轴承部件，该对应形状轴承部件随着曲轴的旋转，容许下端部中心的上下移动且将该下端部中心作为旋转中心可旋转地进行引导。

但是，该以往技术中，滑块摆动但上模本身并不摆动，上模相对于下模以平行的姿势下降至下止点并压下。

因此，在以模具的整个面加压这一点上与以往的传统的机械冲压机相同，并未能解决冲压负载较大这一问题。

专利文献1：日本特开平6-55295号公报

非专利文献1：塑性加工系列“锻造”321～326页1995年8月30日初版第1次印刷(株)Corona公司

发明内容

本发明是鉴于上述情况，由本发明人根据深入研究的结果并根据全新的构思来完成的，其目的在于提供一种能够较大地降低成型负载的锻造用摇摆冲压机。

第1发明的锻造用摇摆冲压机，其具备：偏心轴，旋转自如地安装于冲压机框架；连杆，一端侧与该偏心轴连结，并通过该偏心轴的旋转而向规定方向做往复动作；及固定部，固定第1模具，其中，该冲压机具备摆动导向件，其对所述连杆的往复动作施加摆动动作，在所述连杆的另一端侧安装有第2模具，所述第2模具的表面或所述第1模具的表面呈向所对置的模具凸出的曲面，且该曲面沿着所述摆动动作的方向发生变化。

根据第1发明所述的第2发明的锻造用摇摆冲压机，其中，所述摆动导向件由如下部件构成：被导向体，可旋转地支承所述连杆的所述另一端部侧，可随着所述连杆的往复动作而向所述规定方向做往复动作；及导向部，设置于所述冲压机框架且向所述规定方向延伸，该导向部引导所述被导向体向所述规定方向进行往复动作。

根据第1或第2发明所述的第3发明的锻造用摇摆冲压机，其中，在所述连杆的所述另一端部侧以与所述第1模具对置的方式安装有所述第2模具，该第2模具的分型线与所述连杆的所述另一端部侧的旋转中心一致。

根据第1、第2或第3发明的、第4发明的锻造用摇摆冲压机，其中，所述偏心轴的驱动源为伺服马达。

根据第4发明所述的第5发明的锻造用摇摆冲压机，其中，所述冲压机具备控制所述驱动源的控制装置，该控制装置具有开关控制部，其在上一周期中的成型完成之后，最迟在所述第2模具越过上止点的位置进行打开控制，到所述第2模具越过下止点而成型完成为止，保持所述打开控制，随后进行切断控制。

根据第4发明所述的第6发明的锻造用摇摆冲压机，其中，所述冲压机具备有控制所述偏心轴的驱动源的控制装置，该控制装置具备旋转角控制部，其在所述偏心轴的下止点附近以外的所述连杆的角速度较大的区域，使所述偏心轴的旋转以低速旋转。

根据第4发明所述的第7发明的锻造用摇摆冲压机，其中，所述冲压机具备调整闭合高度的闭合高度调整机构及控制所述偏心轴的驱动源的控制装置，该控制装置为控制所述偏心轴的正向旋转、停止、反向旋转的正反旋转控制部。

根据第1发明所述的第8发明的锻造用摇摆冲压机，其中，所述冲压机具备使所述第1模具在所述固定部上在与规定方向正交的平面内旋转的旋转机构。

发明效果：

根据第1发明，连杆随着偏心轴的旋转而升降的同时通过摆动导向件摆动，因此安装于连杆的下表面的上模也从一端部朝向另一端部逐渐接触下模并进行加压。此时，由于上模的下表面(或者下模的上表面)呈向下凸出的曲面(或者呈向上凸出的曲面)，因此在上模的下止点前后的区域，结合加压点的移动来分配相对于下模上的材料的加压力，可得到与使用通常的模具进行锻造成型时相同的加压效果。而且，从上、下模具的一端部朝向另一端部逐渐进行成型，因此只需较小的加压力即可，小型的驱动源即可满足。

不是一口气进行而是逐渐进行这种基于上、下模的模具成型的第1发明的观念是创新性观念，且由此得到的冲压机的小型化和低成本化也是显著的。

根据第2发明，设置于冲压机框架的导向部引导安装于连杆下端部的被导向体。此时，由于引导被导向体的升降，因此连杆随着偏心轴的旋转而升降，但是同时连杆的下端部摆动。因此，上模能够从其一端部朝向另一端部逐渐接触下模来进行模具锻造。

根据第3发明，由于上模的分型线与被导向体的旋转中心一致，因此上模的运动成为上下运动及相对于被导向体的旋转中心的摆动运动，能够大致消除相对于所对置的下模的上表面的成型位置的前后方向的位置偏移。

根据所述第1发明，成型负载变小，因此能够使用不具有大输出的伺服马达来作为驱动源。因此，能够通过如第4发明那样使用伺服马达来发挥较高的控制性，将动力源的开关点设为可变，能够实现低高速的切换，并实现正反旋转的反复。因此，可得到控制性优异的锻造用机械冲压机。

根据第5发明，关于从上模的下止点前至下止点正下方为止的加压，原本就能够从下止点正下方开始在之后施加驱动力来进行加压，因此相对于下模上的材料，在前半的加压工序及后半的加压工序中均施加加压力，因此加工效率得到提高并且成型精确度也变高。

根据第6发明，在连杆的加速较大的区域中，连杆以高角速度摆动，因此易较大地飞散润滑油，但是若将该区域中的旋转设为低速，则抑制冲撞时的速度，从而容易防止润滑油的飞散。

根据第7发明，能够反复进行如下一连串成型动作：使偏心轴正向旋转，从上模的一端部朝向另一端部逐渐接触下模上的材料来加压，在暂时停止偏心轴的状态下减小闭合高度，接着使偏心轴反向旋转，从上模的另一端部朝向一端部逐渐接触下模上的材料来加压。通过进行这种反复成型，能够缩小负载的同时将材料锻造成所希望的形式。

根据第8发明，若对下模的材料进行一次加压，之后通过旋转机构使下模在水平面内旋转，则还能够对当初未能加压的部分进行加压。因此，即使是宽度大于上下模的材料，也能够进行模具锻造。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所涉及的锻造用摇摆冲压机的主视图。

图2是图1的II-II线剖视图。

图3是图2的III-III线剖视图。

图4(A)是连杆的俯视图，(B)是该主视图。

图5(A)是连杆的侧视图，(B)是图4的V-V线剖视图。

图6(A)及(B)是连杆的摆动动作的说明图。

图7是连杆与上模的从下止点前到达下止点后的期间的动作状态的说明图。

图8是连杆与上模的从下止点前到达下止点上为止的摆动动作的说明图。

图9是一实施方式所涉及的上模及下模的说明图。

图10是另一实施方式所涉及的上模及下模的说明图。

图11是使下模36旋转的实施方式的说明图。

图中：1-冲压机框架，2-底座，3-顶部，6-侧框架，8-偏心轴，9-伺服马达，10-控制装置，11-连杆，16-上模，20-被导向体，25-导向槽，36-下模。

具体实施方式

接着，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

根据图1及图2，首先对作为锻造用摇摆冲压机P的锻造冲压机的基本结构进行说明。

1是冲压机框架，具备有下侧底座2、上侧的顶部3及相互连结它们的4根立柱4。

各立柱4上贯穿有拉杆5，由此牢固地紧固底座2与顶部3。并且，在左侧的前后立柱4、4之间固定有侧框架6，在右侧的前后立柱4、4之间也安装有侧框架6。

如图1及图3所示，在左右侧框架6、6的上方部分形成嵌入有衬套7的孔，在该孔内旋转自如地插入有偏心轴8。图示的偏心轴8为由中央部分的偏心部8a及其两侧的轴部8b、8b构成的公知的偏心轴。

偏心轴8的端部上连结有作为驱动源的马达9。作为马达并未特别限制，能够使用各种马达，但是优选使用控制性良好的伺服马达。使用伺服马达9时，马达上连接有由计算机等构成的控制装置10。

在所述偏心轴8的偏心部8a上连结有连杆11。本发明中，与传统的冲压机结构不同，不具有在以往的锻造冲压机中使用的滑块。其特征在于，不使用滑块，而是对连杆11赋予特有的结构。

因此，首先根据图4及图5对连杆11本身的结构进行说明。

连杆11为左右2个纵块12、12通过横块13在纵向中央部连结的结构。

在左右纵块12、12的上部形成有供所述偏心轴8的偏心部8a穿过的孔14、14。

在左右纵块12、12的下部，具体而言，在横块13的下表面经由模具夹具15安装有上模16(相当于权利要求书中所说的第2模具)。

接着，对用于摆动连杆11的摆动导向件进行说明。

摆动导向件由连杆11侧的被导向体20及冲压机框架侧的导向槽25(参考图1～3)构成。

在所述左右纵块12、12的下端部的外侧面上分别设置有被导向体20。该被导向体20由作为长方形角体的导向块21及嵌入该导向块21的中心的轴承22构成。

并且，在左右纵块12、12的下端部上形成有向外侧突出的支轴23，在该支轴23上旋转自如地嵌入有所述被导向体20的轴承22。

如图3所示，在侧框架6的下侧部分的内侧以向上下方向延伸的方式形成有导向槽25。并且，如图2所示，该导向槽25形成于侧框架6的宽度方向(前后方向)的中央位置。换言之，偏心轴8的轴心位置与导向槽25的中心在冲压机的前后方向(图2中纸面的上下方向)上一致。另外，本发明中，权利要求书中所说的“导向部”并不限于如本实施方式的导向槽，能够使用其他任意导向机构。

在该导向槽25内嵌入有所述被导向体20，并且能够向上下滑动。因此，连杆11随着偏心轴8的旋转而升降时，下端部的被导向体20不会偏心就进行升降。另外，伴随偏心轴8的旋转的连杆11的上部的旋转动作被轴承22吸收。

如图1所示，在底座2的上表面设置模具夹具35，在其上表面安装有下模36(相当于权利要求书中所说的第1模具)。

图1的状态为上模16下降至下止点位置的状态。在该状态下，上模16的下表面与下模36的上表面最接近而成为加压的状态，该状态下的上模16的下表面成为分开上下模的分型线L16。

该分型线L16与被导向体20的轴心一致。但是，可不必完全一致，可稍微偏离。另外，对于其优点，将进行后述。

图6的(A)(B)表示伴随偏心轴8的旋转的连杆11的升降与摆动的动作。

图6(A)是偏心轴8的偏心部8a朝向正下方，因此连杆11为最下降的状态。即，上模16成为下止点位置。

图6(B)表示偏心轴8的偏心部8a从上止点位置向逆时针方向旋转270°的状态。此时。连杆11的上部向左侧移动，但是下部的被导向体20由于嵌合于冲压机框架(侧框架6)的导向槽25内，因此不横向移动。因此，整个连杆11向左侧倾斜。

并且，若偏心轴8的偏心部8a朝向图6(B)的相反方向(即，从下止点向逆时针方向旋转90°)旋转，则整个连杆11的上端部向右侧倾斜。

如上述的动作表示连杆11的下表面如跷跷板一样摆动。在这种动作期间，导向块21在导向槽25内进行升降，并且轴承22容许连杆11的倾斜运动(摆动动作)。

图7中，I表示上模16的下止点前30°的位置，同样地，II表示距下止点前10°的位置，III表示下止点位置，IV表示下止点后10°的位置，V表示下止点后30°的位置。

当偏心轴8向逆时针方向旋转时，连杆11以从向左倾斜向直立再向右倾斜的顺序变更姿势。此时，上模16的下表面在I位置采取图中左侧靠下的倾斜姿势，在II位置倾斜角减少，在III位置水平，在IV位置产生图中右侧靠下的小倾斜，在V位置采取右侧靠下的倾斜姿势。即，随着连杆11的升降及倾斜，上模16进行所述I至V所示的摆动动作。并且，上模16的下表面的移动轨迹呈朝向上侧凸出的曲面。

另外，即使如此摆动，被导向体20的升降路径被导向槽25引导，因此上模16不会相对于下模36产生偏离。

图8中放大表示图7的I至III的状态。成型时所需的上模16的摆动角度θ根据偏心轴8的偏心量及连杆11的长度H之比而决定。成型开始时的适当的摆动角根据所成型的材料的性质和形状或所容许的成型负载而发生变化，因此通过选择偏心轴8的偏心量及连杆11的长度H来赋予适当的摆动角即可。

如本发明，在1个工序中依次加工1个材料来成型时，优选设为上下模在成型时的各时刻在1点上接触的形状，设为如下几何学形状，即通过下止点附近的连杆的运动(摆动及上下运动)，上模遍及整个成型区域而相对于下模基本上连续接触。

为了得到这种模具形状，有如下两个方法，a)将上模的下表面设为向下凸出的曲面，并将下模的上表面设为平坦，b)将上模的下表面设为平坦，并将下模的上表面设为向上凸出的曲面。

图9表示上述a)类型的上模16与下模36。并且，表示上模16的倾斜面θ在30～0°的范围内变化时的上模的下表面的位置。

与连结上模两端的平坦的线L16进行比较时可知，上模16的下表面16f具有向下凸出的曲面，曲面沿着摆动方向从上模16的图中左端(一端)越过中央朝向图中右端(另一端)发生变化。该曲面为上模16的下表面在下止点附近描绘的轨迹(参考图7)的反转形状。

下模36的上表面36f加工成不弯曲的平坦的平面。另外，上下模均应为以在上模摆动期间上下模的成型位置正确对应的方式赋予形状的模具。

使用本发明中的上述模具的成型在1个工序中从上、下模的一端部朝向另一端部逐渐进行，因此只需要较小的加压力即可。因此，小型的冲压机的驱动源即可满足。并且，还能够减少锻造音。

并且，作为上下模的分割面的分型线L16与被导向体20的轴心一致，因此，上模的运动成为上下运动及相对于被导向体的旋转中心的摆动运动，能够大致消除相对于所对置的下模上表面的成型位置的前后方向的位置偏离。

如图1所示，本实施方式具备控制伺服马达9的动作的控制装置10。并且，该控制装置10由计算机等构成，除了基本动作的控制程序之外，还具有由专用程序软件构成的开关控制部10A、旋转角控制部10B、正反旋转控制部10C。

开关控制部10A在上模16越过上止点的位置进行打开控制，在上模16越过下止点而完成成型为止保持打开控制，随后进行关闭控制。另外，开关控制部10A可在上模16越过上止点之前进行打开控制，而不是在越过上止点的位置进行打开控制。即，开关控制部10A在完成上一周期中的成型之后，最迟在上模16越过上止点的位置进行打开控制即可。

若进行这种开关控制，则关于从上模16的下止点前至下止点正下方为止的加压，原本就能够从下止点正下方开始在之后施加驱动力来进行加压，因此相对于下模36上的材料，在前半的加压工序及后半的加压工序中均能够施加加压力，因此加工效率得到提高并且成型精确度也变高。

旋转角控制部10B进行如下控制，即在偏心轴8的下止点附近以外的连杆11的角速度较大区域，例如在偏心轴8的90°、270°附近使偏心轴8的旋转以低速旋转。

若进行这种旋转角控制，则在连杆11的角速度较大的区域中，连杆11以高角速度摆动，因此使润滑油大量飞散，但若将该区域(偏心轴8的90°、270°附近)中的旋转设为低速，则抑制冲撞时的速度，从而容易防止润滑油的飞散。

本实施方式中，设置有调整闭合高度的闭合高度调整装置。闭合高度调整装置未特别限制，能够采用公知的装置。例如，能够例示在偏心轴8的轴颈部设置偏心套筒的装置、在偏心轴8的偏心部8a与连杆11的连结孔之间设置偏心套筒的装置、在底座2侧设置楔形调整机构的装置、在垫板与下模36之间设置楔形调整机构的装置等。

本实施方式还具备正反旋转控制部10C。该正反旋转控制部10C进行控制偏心轴8的正向旋转、停止、反向旋转的正反旋转控制。

若组合所述闭合高度调整与正反旋转控制，则能够实现如下的一连串成型动作：使偏心轴8正向旋转，对下模36上的材料从上模16的一端部逐渐接触另一端部的方式进行加压，加压后减小闭合高度，接着使偏心轴8反向旋转，使下模36上的材料从上模16的另一端部逐渐接触一端部的方式进行加压。能够实现基于反复这种摆动动作的追加锻造，通过进行这种追加锻造，能够进一步缩小负载的同时将材料锻造成所希望的形式。

接着，对本发明的另一实施方式进行说明。

所述实施方式中，将模具形状加工成上模16的下表面向下凸出的曲面，但是本实施方式中将模具形状设为所述b)类型。即，如图10所示，下模36的上表面36f加工成向上凸出的曲面，沿着上模16的摆动动作的方向发生变化。即，与连结下模两端的平坦的线L36进行比较时明确可知，该曲面为与上模16的下表面在下止点附近描绘的轨迹(参考图7)相同的形状。

并且，图9表示上模16的倾斜角θ在30～0°的范围因发生变化时的上模的下表面的位置。

并且，上模16的下表面16f加工成平坦的平面。另外，上下模均应为以在上模摆动期间正确对应上下模的成型位置的方式赋予形状的模具。

在这种实施方式中，与前述实施方式同样地，从上、下模具的一端部朝向另一端部依次进行成型，因此仅需要较小的加压力即可，小型的驱动源即可满足。并且，还能够减少锻造音。

所述实施方式中，下模36固定于底座2上，但本实施方式中，如图11所示，构成为在底座2上能够在水平面内旋转。

即，设为在下模夹具35或者适当的旋转底座37上固定下模36，通过齿轮驱动等手段使下模夹具35或旋转底座37能够在水平面内旋转。

例如，加工齿轮那样的圆形锻造品时，即使上模16的宽度W16比锻造品的宽度窄，在加工一次之后，使旋转底座37旋转就能够加工未加工区域。通过反复几次这种工作，能够利用小型模具加工宽幅的锻造品。

Claims (8)

1.一种锻造用摇摆冲压机，所述冲压机具备：偏心轴，旋转自如地安装于冲压机框架；连杆，一端侧与该偏心轴连结，并通过该偏心轴的旋转而向规定方向做往复动作；及固定部，固定第1模具，所述锻造用摇摆冲压机的特征在于，

所述冲压机具备摆动导向件，其对所述连杆的往复动作施加摇摆动作，

在所述连杆的另一端侧安装有第2模具，

所述第2模具的表面或所述第1模具的表面呈朝向所对置的模具凸出的曲面，且该曲面沿着所述摇摆动作的方向发生变化。

2.根据权利要求1所述的锻造用摇摆冲压机，其特征在于，

所述摆动导向件包括：

被导向体，可旋转地支承所述连杆的所述另一端侧，可随着所述连杆的往复动作而向所述规定方向做往复动作；及

导向部，设置于所述冲压机框架且向所述规定方向延伸，

该导向部引导所述被导向体向所述规定方向进行往复动作。

3.根据权利要求1或2所述的锻造用摇摆冲压机，其特征在于，

在所述连杆的所述另一端侧以与所述第1模具对置的方式安装有所述第2模具，

该第2模具的分型线与所述连杆的所述另一端部侧的旋转中心一致。

4.根据权利要求1或2所述的锻造用摇摆冲压机，其特征在于，

所述偏心轴的驱动源为伺服马达。

5.根据权利要求4所述的锻造用摇摆冲压机，其特征在于，

所述冲压机具备控制所述驱动源的控制装置，

该控制装置具有开关控制部，其在上一周期中的成型完成之后，最迟在所述第2模具越过上止点的位置进行打开控制，到所述第2模具越过下止点而成型完成为止，保持所述打开控制，随后进行切断控制。

6.根据权利要求4所述的锻造用摇摆冲压机，其特征在于，

所述冲压机具备控制所述偏心轴的驱动源的控制装置，

该控制装置具备旋转角控制部，其在所述偏心轴的下止点附近以外的所述连杆的角速度大的区域，使所述偏心轴的旋转以低速旋转。

7.根据权利要求4所述的锻造用摇摆冲压机，其特征在于，

所述冲压机具备调整闭合高度的闭合高度调整机构及控制所述偏心轴的驱动源的控制装置，

该控制装置为控制所述偏心轴的正向旋转、停止和反向旋转的正反旋转控制部。

8.根据权利要求1所述的锻造用摇摆冲压机，其特征在于，

所述冲压机具备旋转机构，其使所述第1模具在所述固定部上在与规定方向正交的平面内旋转。