CN105312424A - 调幅式振动模具装置 - Google Patents

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Abstract

一种调幅式振动模具装置，包括：振动模架、与之相连的成形模架、调幅机构以及振动机构，其中：振动机构包括顶杆和偏心轮，所述顶杆两端分别与偏心轮和振动模架相连，调幅机构与偏心轮相连，以使偏心轮能够移动，本发明利用机械振动机构驱动振动模架，并将振动传递到成形模架，同时实现了振动频率和振动幅度的可控可调，采用大面积模板与高精度导柱导套有效保证了振动传递的平稳性；与液压振动相比，无漏油的风险，提高其可靠性，此外，成形模架通过振动模架与成形设备相连，不会影响成形设备的加工能力。

Description

调幅式振动模具装置
技术领域
本发明涉及的是一种材料加工领域的技术，具体是一种调幅式振动模具装置。
背景技术
在金属材料的塑性加工过程中，为了克服材料自身在变形过程中的流动应力，需要施加给其足够大的变形力，相应的模具结构就需要承受较大的载荷，同时模具表面还会受到较大的摩擦力。剧烈的摩擦，一方面影响金属的流动性，造成局部充填不满；另一方面加剧了模具的磨损，影响模具寿命。采用振动辅助方式，可以有效改善塑性加工过程中的摩擦状况。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献CN104289545A，公开日为2015年1月21日，公开了一种冷挤压振动加工用电液式颤振台，包括缸筒、活塞、活塞杆、与模具相连的底座和与液压机相连的缸筒底座，活塞杆的上端与模具底座国定连接，活塞杆自上而下依次穿过缸筒顶盖、活塞和缸筒底座的中心通孔，活塞密封固定在活塞杆上，活塞的上下两面揩油对称凹槽，缸筒顶盖和缸筒底座分别密封固定在缸筒的上下端；活塞缸与缸筒顶盖、缸筒底座之间密封配合，活塞的外圈与缸筒的内壁之间密封配合，活塞的外圈与缸筒的内壁之间密封配合，缸筒侧面上下两端分别设有第一油口P1和第二油口P2，第一油口P1与活塞上面的凹槽所在的上腔连通，第二油口P2与活塞下面的凹槽所在的下腔连通。该装置采用电液驱动的振动方式，与传统的通过液压压力迫使颤振缸顶板发生弹性变形来实现振动方式相比，具有更好的可控性，但是该装置需要液压源，一种是通过液压压力机的液压系统引入，则该装置不适用于机械或伺服压力机，另一种通过额外配置压力站，则需要较大设备安置空间，限制了其应用。此外，虽然仅实现微幅运动对密封元器件的要求不高，但仍然存在漏油的风险，影响该类液压驱动装置的可靠性。
中国专利文献CN103785735A，公开日为2014年5月14日，公开了一种金属塑性加工领域的微型金属薄壁杯件的三维超声波振动辅助拉深加工装置，包括：振动发生装置、下模机构、凸模和上模机构，其中：上模机构和下模机构相连，凸模固定于上模机构的下表面中部，振动发生装置包括：依次从下至上串接固定的后换能器固定杆、Z轴环形压电陶瓷、固定盘、两组极性相反的X轴半环形压电陶瓷、两组极性相反的Y轴半环形压电陶瓷、前换能器固定杆和变幅杆，以及固定于变幅杆顶部的凹模，其中：固定盘与下模机构固定，凹模与凸模的位置相对应。但该装置采用了点激振的方式驱动模架，能增加的振动载荷有限，仅适用于加工微小零件。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种调幅式振动模具装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：振动模架、与之相连的成形模架、调幅机构以及振动机构，其中：振动机构包括顶杆和偏心轮，所述顶杆两端分别与偏心轮和振动模架相连，调幅机构与偏心轮相连，以使偏心轮能够移动。
所述的调幅机构包括：调幅齿轮和调幅齿条，其中：调幅齿条与调幅齿轮相配合，且一端与偏心轮轴相连，带动偏心轮水平移动。
所述的振动模架内设有滚柱导轨且与顶杆相配合，使顶杆沿着竖直方向移动。
所述的顶杆与偏心轮相连一端设有滚子，另一端通过圆盘传动板与振动模架相连。
所述的振动模架包括：振动模架上模板和振动模架下模板，其中：振动模架上模板和振动模架下模板通过导柱导套以及弹簧相连。
所述的成形模架包括：成形模架上模板和成形模架下模板，其中：成形模架上模板和成形模架下模板通过导柱导套相连，所述成形模架上模板与振动模架下模板相连。
技术效果
与现有技术相比，本发明利用机械振动机构驱动振动模架，并将振动传递到成形模架，同时实现了振动频率和振动幅度的可控可调。采用大面积模板与高精度导柱导套有效保证了振动传递的平稳性；与液压振动相比，无漏油的风险，提高其可靠性。此外，成形模架通过振动模架与成形设备相连，不会影响成形设备的加工能力。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为振动机构与调幅机构示意图；
图3为调幅机构移动后结构示意图；
图中：1振动模架上模板；2振动模架导柱导套；3矩形弹簧；4振动模架下模板；5振动机构；6成形模架上模板；7成形模架下模板；8机座；9成形模架导柱导套；10偏心轮；11交流伺服电机；12滚子；13滚柱导轨；14顶杆；15圆盘传动板；16调幅齿轮；17调幅齿条；18调幅机构。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
图1为调幅式振动模具装置整体示意图，显示了该装置的基本结构。如图1所示，所述的调幅式振动模具装置包括振动模架和成形模架，振动模架和成形模架相连，振动模架内设有相配合的振动机构5和调幅机构18。
所述的振动模架包括：振动模架上模板1、振动模架下模板4和矩形弹簧3，其中：振动模架上模板1和振动模架下模板4通过振动模架导柱导套2和矩形弹簧3相连，矩形弹簧3设置于模板两侧。
所述的成形模架包括：成形模架上模板6和成形模架下模板7，其中：成形模架上模板6和成形模架下模板7通过设置于模板两侧的成形模架导柱导套9相连，成形模架下模板设置于机座8上。
如图2所示，所述的振动模架内设有振动机构5和调幅机构18，其中，振动机构5与振动模架相连，且还与调幅机构18相连。所述的振动机构包括顶杆14和偏心轮10，顶杆14一端设有滚子12，滚子12保持一直与偏心轮10相接触，顶杆14另一端通过设置于振动模架下模板4上的圆盘传动板15相连。所述顶杆14设置于竖直设置的滚柱导轨13内，以使顶杆14沿着竖直方向运动。所述偏心轮10与交流伺服电机11相连，通过伺服电机11可以调节振动机构5的振动频率。
所述的调幅机构18包括调幅齿轮16和调幅齿条17，调幅齿轮16固定设置于振动模架上，其右端通过偏心轮10的转轴相连，调幅齿轮16与调幅齿条17相配合，并使得偏心轮10和交流伺服电机11可以随着调幅齿条17的移动而水平移动。
如图2所示，所述的偏心轮10的外圆半径为R1，偏心距为d，滚子12的半径为R2。振动机构5工作时，独立交流伺服电机11带动偏心轮10旋转，带动顶杆14上下滑动。当偏心轮10的转轴圆心与滚子12圆心在同一直线时，两个圆心在竖直方向上的最大距离为Hmax＝R1+R2+d，其最小距离为Hmin＝R1+R2-d。调幅机构18固定时，偏心轮10的转轴中心是固定的，因此滚子12圆心最高点和最低点距离为Hmax-Hmin＝2d，其振幅即为d。进而通过顶杆14驱动振动模架周期性振动，并传递到成形模架上，也带动其上下振动，实现振动加工。
如图3所示，当转动调幅齿轮16时，调幅齿条17随之水平运动，从而带动偏心轮10水平移动。滚子12的圆形为A，偏心轮10转轴轴心为C，点C在顶杆14的竖直方向上的投影为点B，则当偏心轮旋转时，ACmax＝R1+R2+d，ACmin＝R1+R2-d， AB m a x = ( R 1 + R 2 + d ) 2 - BC 2 , AB min = ( R 1 + R 2 - d ) 2 - BC 2 , 最后振动机构5的振幅为(ABmax-ABmin)/2。可以看出，随着BC的增大，振幅逐渐的减小。因此，当调幅机构工作时,随着BC增大，整个振动机构沿竖直方向的振幅逐渐减小，从而实现振动模架振幅的调节。
本装置利用机械振动机构驱动振动模架，并将振动传递到成形模架，同时实现了振动频率和振动幅度的可控可调。采用大面积模板与高精度导柱导套有效保证了振动传递的平稳性；与液压振动相比，无漏油的风险，提高其可靠性。此外，成形模架通过振动模架与成形设备相连，不会影响成形设备的加工能力。

Claims (5)

1.一种调幅式振动模具装置，其特征在于，包括：振动模架、与之相连的成形模架、调幅机构以及振动机构，其中：振动机构包括顶杆和偏心轮，顶杆两端分别与偏心轮和振动模架相连，调幅机构与偏心轮相连，以使偏心轮能够移动；调幅机构包括：调幅齿轮和调幅齿条，调幅齿条与调幅齿轮相配合，且一端与偏心轮轴相连，带动偏心轮水平移动。
2.根据权利要求1所述的调幅式振动模具装置，其特征是，所述的振动模架内设有滚柱导轨且与顶杆相配合，使顶杆沿着竖直方向移动。
3.根据权利要求1所述的调幅式振动模具装置，其特征是，所述的顶杆与偏心轮相连一端设有滚子，另一端通过圆盘传动板与振动模架相连。
4.根据权利要求1所述的调幅式振动模具装置，其特征是，所述的振动模架包括：振动模架上模板和振动模架下模板，其中：振动模架上模板和振动模架下模板通过导柱导套以及弹簧相连。
5.根据权利要求1所述的调幅式振动模具装置，其特征是，所述的成形模架包括：成形模架上模板和成形模架下模板，其中：成形模架上模板和成形模架下模板通过导柱导套相连，所述成形模架上模板与振动模架相连。
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