CN106553377A - 具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械，用于冲压工件，包括执行机构以及为所述执行机构提供压力并控制所述执行机构的液压控制机构；液压控制机构包括：第一、二、三液压管路；减压阀；第一控制单元；增压机构；第二控制单元；液力缓冲控制机构；回程保压机构。液压控制机构的增压机构与液力缓冲控制机构配合使得冲压杆在进入第三行程段以使工件发生弹塑性变形时，压力不断升高，从而符合工件在弹塑性变形时对压力逐渐增加的要求。回程保压机构使得使冲压杆回程时不会对执行油缸产生冲击。

Description

具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械

技术领域

本发明涉及机电领域，尤其涉及一种具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械。

背景技术

现有技术中，对工件进行冲压通常利用两种动力形式，一是采用机械传动作为动力，即机械动力；二是采用液压传动作为动力，即液压动力。通常，当工件变形减小，且工件的弹塑性模量较小，工件变形所需压力较小时，采用机械动力较为合适，因为，机械动力使得冲压杆的冲压动作较快。当工件变形较大，且工件的弹塑性模量较大，工件变形所需压力较大时，采用液压动力较为合适，因为，液压动力能够提供较大的压力，从而能够使工件变形至最终的预设形状，且冲压后的工件的力学性能较好。

工程技术人员以往认为，在工件冲压变形过程中，工件只需受到恒定的冲压力即可完成成型，然而，申请人利用弹塑性理论在大量的冲压实验中分析总结后发现，在冲压过程中，工件具有两个阶段的变形，即初始阶段的单纯弹性变形以及到最终成型后的弹塑性混合变形，在初始阶段的变形过程中，恒定的压力就可以使工件发生恒定的变形，而当后续的弹塑性变形阶段，需要逐渐的增压才能使工件继续变形，从而最终成型。为了使工件能够最终成型，工程技术人员实际将冲压杆对工件的压力始终设置成高于弹塑性变形所需的压力，并使该压力保持恒定(因为工程技术人员认为整个变形过程压力是恒定的)，从而才能使工件冲压成型，从而使工件在初始阶段的弹性变形时，受到的压力远大于所需压力，然而，该较高的恒定压力使该阶段的变形较快，从而导致该阶段不能均匀变形，在该阶段不能均匀变形导致成型工件力学性能较差，如刚度较差，或冲压失败。

由于技术人员认为冲压工件只需较高的恒定压力即可，因此，工程技术人员在设计或选用机械或液压动力时，只需使冲压杆保持恒定的较高的压力进给即可。因此，现有技术中的用于驱动冲压杆的液压系统只能给冲压杆提供恒定的压力，根据申请人的上述描述可知，采用该液压系统冲压出的工件力学较差。

根据申请人的上述描述，冲压杆在进行冲压过程应具有三个行程段，即冲压杆进给至工件的空行程段(第一行程段)、冲压杆使工件弹性变形的弹性变形行程段(第二行程段)以及冲压杆使工件发生弹塑性变形并最终冲压成型的弹塑性变形行程段(第三行程段)。

此外，现有技术中用于冲压的液压系统还具有以下缺点：

1、冲压杆的回程控制复杂，且回程反应不更灵敏。

2、冲压杆回程时，回程速度不稳定，造成每次回程时间不同。

3、冲压杆的第一阶段和第二阶段进给速度不稳定，压力变化响应较慢。

发明内容

针对现技术中存在的上述技术问题，本发明的实施了提供了一种能够解决上述一个或几个问题的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械，用于冲压工件，包括执行机构以及为所述执行机构提供压力并控制所述执行机构的液压控制机构；其中：

所述执行机构包括执行缸体、设置在所述执行缸体内并将所述执行缸体分为左腔室和右腔室的执行活塞以及与所述执行活塞连接并从所述左腔室伸出的用于冲压工件的冲压杆，所述冲压杆具有进给至与工件接触的第一行程段、将工件冲压至初始变形状态的第二行程段以及将工件冲压成型的第三行程段；

液压控制机构包括：

第一、二、三液压管路，三者均与液压系统连接；

减压阀，其设置在第一液压管路上，以使第一液压管路内的液压油的压力小于第二液压管路内的液压油的压力；

第一控制单元，其包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀的进口与所述第一液压管路连接，其出口通过第一连通管路与所述右腔室连通；所述第二单向阀为先导式单向阀，所述第二单向阀的进口通过所述第一连通管路与所述右腔室连通，其出口与所述第二液压管路连通，所述第二单向阀的控制口通过控制管路与所述右腔室连通；以使所述第一液压管路通过所述第一单向阀进入所述右腔室以推动所述执行活塞带动所述冲压杆在第一行程段进给，并当所述冲压杆进给至第二行程段并冲压工件时，工件的反作用力通过所述冲压杆、所述执行活塞传递给所述右腔室内的液压油以使液压油压力升高，所述右腔室内压力升高的液压油通过控制管路进入所述第二单向阀的控制口，以控制所述第二单向阀导通，所述第二液压管路通过所述第二单向阀进入所述右腔室以推动所述执行活塞带动所述冲压杆在第二行程段进给；

增压机构，其包括变径活塞腔、设置在所述变径活塞腔的较小直径段内的第一活塞、设置在所述变径活塞腔的较大直径段内的的第二活塞、固定在述第一活塞上的第一连杆以及固定在所述第二活塞上并与所述第一连杆相对设置的第二连杆，其中，所述第一活塞和所述第二活塞将变径活塞腔分割成小径腔室、大径腔室以及中部腔室，所述第一连杆和所述第二连杆位于所述中部腔室中，所述第三液压管路通向所述大径腔室，所述小径腔室通过第二连通管路与所述右腔室连通；

第二控制单元，其设置在所述第三液压管路上，所述第二控制单元根据所述冲压杆的行程段控制所述第三液压管路的通断，以使当所述冲压杆从第二行程段进给至第三行程段时，所述第三液压管路导通；

液力缓冲控制机构，其包括固定在所述第一连杆的端部的缓冲缸体、固定在所述第二连杆的端部并伸入所述缓冲缸体中的缓冲活塞，其中，所述缓冲活塞与所述缓冲缸体围成一缓冲腔室，所述缓冲腔室内设置有用于抵靠所述缓冲活塞的缓冲弹簧，所述缓冲腔室通过节流阀与蓄能器连通，所述中部腔室与所述蓄能器连通，所述蓄能器的最高限定压力小于所述第二管路的压力；

回程保压机构，其用于当所述冲压杆将工件冲压成型回程时，所述回程保压机构使得所述右腔室具有预定压力。

优选地，所述第二控制单元为机械驱动换向阀，所述机械驱动换向阀的阀芯具有使第三液压管路导通的第一位置以及使所述第三液压管路断开的第二位置，所述具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械还包括触发机构，所述触发机构包括与所述机械驱动换向阀的阀芯连接并朝所述冲压杆方向伸出的顶杆以及设置在所述冲压杆上的第一突出部，所述第一突出部在所述冲压杆的进给方向上延伸第三行程段的距离，以当所述冲压杆从第二行程段进给至第三行程段时，所述第一突出部推抵所述顶杆以使所述顶杆带动所述机械驱动换向阀的阀芯从第二位置切换至第一位置。

优选地，所述回程保压机构包括保压缸体、设置在所述保压缸体内的保压活塞，所述保压活塞将所述保压缸体分别成左保压腔室和右保压腔室，所述右保压腔室内设置有保压弹簧，所述右保压腔室通过一设定有预定导通压力的回流单向阀与油箱连接，所述具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械还包括触发开关、与所述触发开关电连接的第三控制单元，所述活塞上还设置有伸出所述右腔室的回程控制杆，所述回程控制杆上设置有用于触发所述触发开关的第二突出部，所述第三控制单元设置在所述第一连通管路上，所述第三控制单元具有使所述第一连通管路导通而使所述右腔室与所述左保压腔室断开的第一状态以及使所述第一连通管路断开的而使所述右腔室通过第四连通管路与所述左保压腔室导通的第二状态，当所述冲压杆完成第三行程段时，所述第二突出部触发所述触发开关以使所述第三控制单元由其第一状态切换至第二状态；所述第一液压管路通过第三连通管路与所述左腔室连通。

优选地，所述第三控制单元为电磁换向阀。

与现有技术相比，本发明的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械的有益效果是：液压控制机构的增压机构与液力缓冲控制机构配合使得冲压杆在进入第三行程段以使工件发生弹塑性变形时，压力不断升高，从而符合工件在弹塑性变形时对压力逐渐增加的要求，由于本发明的液压控制机构使得冲压杆符合三个行程段压力的变化，从而使冲压出的工件刚度较好，并且冲压工件的报废率较低。

该节流阀的开度大小能够控制第一活塞和第二活塞处于差动状态的时间，也控制第一活塞和第二活塞在处于差动状态时所行进的位移，反应到冲压杆时，即，节流阀能够控制冲压杆单位位移(进给位移)对工件压力的增加率，也能够控制冲压杆单位时间对工件压力的增加率。从而能够控制工件在弹塑性变形阶段的要求压力的增加变化率，从而冲压不同材料和尺寸的工件，使之成型。

本发明的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械中的液压控制机构相对于现有技术中的液压控制机构，更能够符合工件变形的实际要求，冲压的工件优于利用现有技术的液压控制机构冲压出的工件。

本发明的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械中的第一控制单元通过第一单向阀和第二单向阀利用控制管路方便实现第一液压管路和第二液压管路的切换，从而为冲压杆从第一行程段进入第二行程段提供动力。

在液压控制机构的回油管路上设置了回程保压机构，该回程保压机构使得右腔室具有一定压力，该压力使得冲压杆的回程速度稳定，从而使冲压杆回程时不会对执行油缸产生冲击。

附图说明

图1为本发明的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械的结构示意图。

图中：

1-第一液压管路；2-第二液压管路；3-第三液压管路；4-第一连通管路；5-第二连通管路；6-减压阀；7-第三连通管路；8-第一单向阀；9-第二单向阀；10-第二控制单元；11-第三控制单元；12-第一活塞；13-第二活塞；14-第二连杆；15-第一连杆；16-小径腔室；17-大径腔室；18-缓冲腔室；19-缓冲活塞；20-缓冲弹簧；21-节流阀；22-蓄能器；23-执行缸体；24-执行活塞；25-左腔室；26-右腔室；27-冲压杆；28-回程控制杆；29-第一突出部；30-顶杆；31-中部腔室；32-第二突出部；33-触发开关；34-控制管路；35-油箱；36-回流单向阀；37-保压弹簧；38-右保压腔室；39-保压活塞；40-保压缸体；41-左保压腔室；42-第四连通管路。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

在介绍本发明的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械前，首先介绍被冲压工件冲压变形的过程，以及冲压工件的冲压杆27(或称压头)在整个冲压过程的几个行程段以便能够深入理解本发明的技术方案及友谊效果。

传统认为，工件需要受到足够的且恒定的压力即可成型，然而，工件在实际变形中，随着不同阶段的变形所需压力不同。工件从毛坯到成型共经历两种变形，一是初始阶段的单纯的弹性变形，此时，冲压杆27只需足够的恒定的压力即可使工件进行弹性变形；二是弹塑性混合变形，在此阶段既存在弹性变形有存在塑性变形，此时，冲压杆27在进给的同事需要逐渐增加压力，从而使工件最终成型。

由上可知，为冲压杆27在冲压过程中需要具有三个行程段，即冲压杆27进给至工件的空行程段(第一行程段)、冲压杆27使工件弹性变形的弹性变形行程段(第二行程段)以及冲压杆27使工件发生弹塑性变形并最终冲压成型的弹塑性变形行程段(第三行程段)。

在第一行程段，动力机构(可以为机械动力或液压动力)只需为冲压杆27提供运动即可，在第二行程段，动力机构要为冲压杆27提供一定的恒定的压力以使工件弹性变形，在第三行程段，动力机构要为冲压杆27提供起始位第二行程段的压力，并随冲压杆27的进给压力逐渐升高的压力，从而使工件实现弹塑性变形。

本发明基于上述描述，提供了一种使冲压杆27能够在三个行程段能够提供相应压力的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械。

如图1所示，本发明的实施例公开了一种具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械，用于冲压工件，包括执行机构以及为执行机构提供压力并控制执行机构的液压控制机构；其中：执行机构包括执行缸体23、设置在执行缸体23内并将执行缸体23分为左腔室25和右腔室26的执行活塞24以及与执行活塞24连接并从左腔室25伸出的用于冲压工件的冲压杆27，冲压杆27具有进给至与工件接触的第一行程段、将工件冲压至初始变形状态的第二行程段以及将工件冲压成型的第三行程段；液压控制机构包括：第一、二、三液压管路，三者均与液压系统连接；减压阀6，其设置在第一液压管路1上，以使第一液压管路1内的液压油的压力小于第二液压管路2内的液压油的压力；第一控制单元，其包括第一单向阀8和第二单向阀9，第一单向阀8的进口与第一液压管路1连接，其出口通过第一连通管路4与右腔室26连通；第二单向阀9为先导式单向阀，第二单向阀9的进口通过第一连通管路4与右腔室26连通，其出口与第二液压管路2连通，第二单向阀9的控制口通过控制管路34与右腔室26连通；以使第一液压管路1通过第一单向阀8进入右腔室26以推动执行活塞24带动冲压杆27在第一行程段进给，并当冲压杆27进给至第二行程段并冲压工件时，工件的反作用力通过冲压杆27、执行活塞24传递给右腔室26内的液压油以使液压油压力升高，右腔室26内压力升高的液压油通过控制管路34进入第二单向阀9的控制口，以控制第二单向阀9导通，第二液压管路2通过第二单向阀9进入右腔室26以推动执行活塞24带动冲压杆27在第二行程段进给；增压机构，其包括变径活塞腔、设置在变径活塞腔的较小直径段内的第一活塞12、设置在变径活塞腔的较大直径段内的的第二活塞13、固定在述第一活塞12上的第一连杆15以及固定在第二活塞13上并与第一连杆15相对设置的第二连杆14，其中，第一活塞12和第二活塞13将变径活塞腔分割成小径腔室16、大径腔室17以及中部腔室31，第一连杆15和第二连杆14位于中部腔室31中，第三液压管路3通向大径腔室17，小径腔室16通过第二连通管路5与右腔室26连通；第二控制单元10，其设置在第三液压管路3上，第二控制单元10根据冲压杆27的行程段控制第三液压管路3的通断，以使当冲压杆27从第二行程段进给至第三行程段时，第三液压管路3导通；液力缓冲控制机构，其包括固定在第一连杆15的端部的缓冲缸体、固定在第二连杆14的端部并伸入缓冲缸体中的缓冲活塞19，其中，缓冲活塞19与缓冲缸体围成一缓冲腔室18，缓冲腔室18内设置有用于抵靠缓冲活塞19的缓冲弹簧20，缓冲腔室18通过节流阀21与蓄能器22连通，中部腔室31与蓄能器22连通，蓄能器22的最高限定压力小于第二管路的压力；回程保压机构，其用于当冲压杆27将工件冲压成型回程时，回程保压机构使得右腔室26具有预定压力。

如图1所示，在本发明的一个优选实施例中，第二控制单元10为机械驱动换向阀，机械驱动换向阀的阀芯具有使第三液压管路3导通的第一位置以及使第三液压管路3断开的第二位置，具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械还包括触发机构，触发机构包括与机械驱动换向阀的阀芯连接并朝冲压杆27方向伸出的顶杆30以及设置在冲压杆27上的第一突出部29，第一突出部29在冲压杆27的进给方向上延伸第三行程段的距离，以当冲压杆27从第二行程段进给至第三行程段时，第一突出部29推抵顶杆30以使顶杆30带动机械驱动换向阀的阀芯从第二位置切换至第一位置。

如图1所示，在本发明的一个优选实施例中，回程保压机构包括保压缸体40、设置在保压缸体40内的保压活塞39，保压活塞39将保压缸体40分别成左保压腔室41和右保压腔室38，右保压腔室38内设置有保压弹簧37，右保压腔室38通过一设定有预定导通压力的回流单向阀36与油箱35连接，具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械还包括触发开关33、与触发开关33电连接的第三控制单元11，活塞上还设置有伸出右腔室26的回程控制杆28，回程控制杆28上设置有用于触发触发开关33的第二突出部32，第三控制单元11设置在第一连通管路4上，第三控制单元11具有使第一连通管路4导通而使右腔室26与左保压腔室41断开的第一状态以及使第一连通管路4断开的而使右腔室26与通过第四连通管路42与左保压腔室41导通的第二状态，当冲压杆27完成第三行程段时，第二突出部32触发触发开关33以使第三控制单元11由其第一状态切换至第二状态；第一液压管路1通过第三连通管路7与左腔室25连通。

优选地，其特征在于，第三控制单元11为电磁换向阀。

其中，回流单向阀36的预定导通压力是指，当冲压杆27回程时，右腔室26的压力升高到保压弹簧37被完全压缩时，右腔室26和左保压腔室41内的压力，也即单向阀的打开压力。

为方便理解本发明的技术方案及有益效果，下面介绍一下本发明的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械工作过程。

在介绍具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械工作过程之前，首先介绍一下本发明的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械中的增压机构的增压原理以及液力缓冲控制机构的工作原理，以便更好的理解本发明的电液控制压力机械工作过程。

若第一活塞12和第二活塞13只受到液压油的推力而受力平衡，并且第一活塞12和第二活塞13两者刚性连接，即第一活塞12和第二活塞13通过一个连杆连接，第一活塞12和第二活塞13始终同步运动，小径腔室16内的液压油对第一活塞12的推力应该等于大径腔室17内的液压油对第二活塞13的推力，即P1S1＝P2S2(其中，P1为小径腔室16内的液压油的压力，P2为大径腔室17内的液压油的压力，S1为第一活塞12的截面面积；S2为第二活塞13的截面面积)，由于第二活塞13的截面面积S2大于第一活塞12的截面面积S1，从而使小径腔室16内的液压油的压力P1大于大径腔室17内的液压油的压力P2，因此，当液压油进入增压机构的大径腔室17后，小径腔室16输送的液压油的压力大于大径腔室17内的液压油的压力，具体大小关系与第一活塞12与第二活塞13的截面面积比有关。

应该解释：上述增压机构的压力变化关系是建立在两活塞只受到液压油的推力并且两活塞同步运动(如两活塞刚性连接)的前提下得出的。

液力缓冲控制机构使得第一活塞12和第二活塞13通过第一连杆15和第二连杆14连接，当增压机构中的大径腔室17未通入或通入较低压力的液压油时，并同时蓄能器22向缓冲腔室18内提供一定压力的液压油，从而使第一连杆15和第二连杆14保持相对静止，缓冲弹簧20处于较小的压缩状态，此时，大径腔室17、小径腔室16、中部腔室31内的液压油的压力以及缓冲弹簧20对第一连杆15和第二连杆14的推力使得第一活塞12和第二活塞13处于静止且平衡状态，第一活塞12和第二活塞13看作整体处于平衡状态。当向大径腔室17通入相对压力较高的液压油(大于蓄能器22提供的压力)时，大径腔室17内的液压油推抵第二活塞13从而使平衡打破，第二活塞13在推力的作用下带动缓冲活塞19朝第一活塞12移动，同时缓冲活塞19的移动使缓冲腔室18内的液压油不断经过节流阀21向蓄能器22冲充能，缓冲弹簧20不断被压缩，在此过程中，第一连杆15与第二连杆14始终朝小径腔室16移动，但第二连杆14的移动速度大于第一连杆15从而使两个连杆形成差动，也即第二活塞13与第一活塞12形成差动，至到缓冲弹簧20完全被压缩后，第一连和第二连杆14才同步运动，也即第二活塞13与第一活塞12同步运动，此时第一活塞12和第二活塞13的受力平衡再次建立。根据上述的对增压机构的增压原理，当第一活塞12与第二活塞13处于平衡状态时，小径腔室16内的液压油的压力P1才能大于大径腔室17内的液压油的压力P2，在液力缓冲控制机构的初始状态时，大径腔室17内的压力较小为Pa，从而使小径腔室16内的压力为Pb，当向大径腔室17内通入压力为Pa’(Pa’)Pa)液压油时，第一活塞12和第二活塞13之间因设置了液力缓冲控制机构，从而使的小径腔室16内的液压油压力并没有立刻升高到平衡状态时与Pa’对应的Pb’，而从Pb开始慢慢上升，直至缓冲弹簧20被完全压缩，第一活塞12和第二活塞13同步运动而达到新的平衡后，小径腔室16内的压力才从Pb达到Pb’。

由上述可知，增压机构与液力缓冲控制机构能够使小径腔室16内的压力从一初始压力升高的预定压力，从而使右腔室26内的压力逐渐升高，从而使冲压件在第三行程段对工件产生不断升高的压力，以满足工件弹塑性变形的要求。

如图1所示，本发明的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械的用于冲压工件的执行元件为冲压杆27，液压控制机构用于为冲压杆27提供动力并使冲压件在上述三个行程段中对工件施加对应的压力，并还用于控制冲压杆27的回程。

在液压系统开始供油后，第一控制单元第一单向阀8打开，第一液压管路1中的液压油经减压阀6减压后经过第一连通管路4进入右腔室26，液压油进入右腔室26后因自身压力较低，从而只为冲压杆27提供进给运动(当然，也可同时提供压力较小的动力)，从而使冲压杆27不断进给进而与工件接触，当冲压杆27与工件接触后，工件对冲压杆27产生反作用力以抵抗工件的弹性变形，冲压杆27将反力传递给执行活塞24，从而使右腔室26内的液压油的压力增大，该增大的压力的液压油通过控制管路34作用于第二单向阀9(第二单向阀9为先导式导向阀，其具有控制口，当较高压力作用于控制口时，第二单向阀9导通，液压油能够在两个流向通过第二单向阀9)的控制口，，从而第二单向阀9打开，具有较高压力的第二液压管路2的液压油经过第二单向阀9以及第一连通管路4进入右腔室26。

当冲压杆27接触工件后，冲压杆27开始进入第二行程段，此时，第二液压管路2内的液压油已经经过第二单向阀9和第一连通管路4进入右腔室26，而第一单向阀8关闭，第一液压管路1被截断，进入右腔室26的液压油并作用于执行活塞24以使冲压杆27在第二行程段进给。由于第二液压管路2上没有设置减压阀6，第二液压管路2内的压力大于第一液压管路1内的压力，且右腔室26内的液压油的压力等于第二液压管路2内的压力，并且，将该第二液压管路2的压力设置成使该压力的液压油推抵执行活塞24，使冲压杆27对工件的压力满足工件发生初始状态的弹性变形，从而冲压杆27在第二行程段进给时使工件发生初始状态的弹性变形，从而完成第二行程段，工件完成初始状态的弹性变形。

当冲压杆27进给完成第二行程段后，开始进入第三行程段，冲压杆27上的第一突出部29设置的位置恰好能够在冲压杆27进入到第三行程段时，第一突出部29恰好与触发机构的顶杆30接触，并推抵顶杆30，该顶杆30带动作为第二控制单元10的机械驱动换向阀的阀芯从第二位置切换至第一位置，从而使第三液压管路3(该第三液压管路3与第二液压管路2连通，其压力与第二液压管路2相同)导通，从而使第三液压管路3内的液压油进入增压机构的大径腔室17，根据增压机构的上述增压过程和液力缓冲控制机构的上述缓冲过程可知，在机械驱动换向阀(作为第二控制单元10)的阀芯处于第二位置时，即冲压杆27还处于第二行程段时，由于右腔室26通过第二连通管路5与小径腔室16连通，则右腔室26内的液压油的压力等于小径腔室16内的液压油的压力，该压力能够使冲压杆27冲压工件使工件发生弹性变形，因此，在冲压杆27刚开始进给至第三行程段时，小径腔室16内的压力等于冲压杆27在第二行程段时液压油的压力，当机械驱动换向阀(作为第二控制单元10)的阀芯从第二位置切换至第一位置后，第三液压管路3的液压油(该液压油的压力高于蓄能器22的所提供的压力，也即大于缓冲腔室18内的液压油的压力，并等于小径腔室16内的液压油的压力)进入大径腔室17内，该大径腔室17内的液压油推抵第二活塞13朝第一活塞12移动，缓冲活塞19在第二活塞13的驱动下使缓冲腔室18内的液压油经过节流阀21进入蓄能器22，并同时压缩缓冲弹簧20，在此过程中，第一活塞12和第二活塞13均朝小径腔室16移动，只是第二活塞13的移动速度大于第一活塞12的移动速度，从而形成差动，此时，随着第一活塞12和第二活塞13的不断移动，小径腔室16内的液压油的压力逐渐升高，从而使冲压杆27在第三行程段，对工件的压力不断增大，当缓冲弹簧20被完全压缩后，第一活塞12和第二活塞13开始同步运动，第一活塞12和第二活塞13受力平衡，从而使得小径腔室16内的液压油的压力达到最大，从而使冲压杆27对工件的压力达到最大，冲压杆27使工件冲压成型。

当工件冲压成型后，回程控制杆28上的第二突出部32恰好接触触发开关33，触发开关33控制第三控制单元11，使右腔室26内的液压油进入回程保压机构中的左保压腔室41中，由于在右腔室26设置有保压弹簧37，为使保压活塞39处于平衡状态，左保压腔室41内的液压油具有一定压力，从而使右腔室26内的液压油具有一定压力，但此时右腔室26内的液压油的压力小于左腔室25内的液压油的压力，左腔室25内的液压油驱动执行活塞24，从而使冲压杆27回程。至此，冲压杆27完成一个冲压过程，加工一个工件。

本发明的一个关键点在于：液压控制机构的增压机构与液力缓冲控制机构配合使得冲压杆27在进入第三行程段以使工件发生弹塑性变形时，压力不断升高，从而符合工件在弹塑性变形时对压力逐渐增加的要求，由于本发明的液压控制机构使得冲压杆27符合三个行程段压力的变化，从而使冲压出的工件刚度较好，并且冲压工件的报废率较低。

应该说明：在液力缓冲控制机构中，应该使第二活塞13的截面面积与第一活塞12的截面面积之比等于工件在弹性变形阶段所需的压力与工件在弹塑性变形时所需的最大压力之比，也就是说，可根据工件在弹性变形阶段所需的压力以及工件在弹塑性变形时所需的最大压力设计出两活塞的截面面积。

液力缓冲控制机构控制冲压杆27对工件的压力升高速率的一个关键因素是设置了节流阀21，该节流阀21的开度大小能够控制第一活塞12和第二活塞13处于差动状态的时间，也控制第一活塞12和第二活塞13在处于差动状态时所行进的位移，反应到冲压杆27时，即，节流阀21能够控制冲压杆27单位位移(进给位移)对工件压力的增加率，也能够控制冲压杆27单位时间对工件压力的增加率。从而能够控制工件在弹塑性变形阶段的要求压力的增加变化率，从而冲压不同材料和尺寸的工件，使之成型。

本发明的另一个关键点在于：本发明巧妙的利用了第一单向阀8和第二单向阀9，使得，冲压杆27在第一行程段时，第一单向阀8打开以为冲压杆27在第一行程段进给提供运动，并将冲压杆27进入第二行程段的压力信号通过控制管路34传递给第二单向阀9从而使第二单向阀9打开以为冲压杆27进入第二行程段提供动力，本发明的第二控制单元10利用压力负反馈，从而实现了冲压杆27在从第一行程段进给至第二行程段的过程中，能够自动切换第一液压管路1和第二液压管路2。

本发明的又一个关键点在于：在液压控制机构的回油管路上设置了回程保压机构，该回程保压机构使得右腔室26具有一定压力，该压力使得冲压杆27的回程速度稳定，从而使冲压杆27回程时不会对执行油缸产生冲击。

本发明具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械中的液压控制机构相对于现有技术中的液压控制机构，更能够符合工件变形的实际要求，冲压的工件优于利用现有技术的液压控制机构冲压出的工件。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械，用于冲压工件，其特征在于，包括执行机构以及为所述执行机构提供压力并控制所述执行机构的液压控制机构；其中：

所述执行机构包括执行缸体、设置在所述执行缸体内并将所述执行缸体分为左腔室和右腔室的执行活塞以及与所述执行活塞连接并从所述左腔室伸出的用于冲压工件的冲压杆，所述冲压杆具有进给至与工件接触的第一行程段、将工件冲压至初始变形状态的第二行程段以及将工件冲压成型的第三行程段；

液压控制机构包括：

第一、二、三液压管路，三者均与液压系统连接；

减压阀，其设置在第一液压管路上，以使第一液压管路内的液压油的压力小于第二液压管路内的液压油的压力；

第一控制单元，其包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀的进口与所述第一液压管路连接，其出口通过第一连通管路与所述右腔室连通；所述第二单向阀为先导式单向阀，所述第二单向阀的进口通过所述第一连通管路与所述右腔室连通，其出口与所述第二液压管路连通，所述第二单向阀的控制口通过控制管路与所述右腔室连通；以使所述第一液压管路通过所述第一单向阀进入所述右腔室以推动所述执行活塞带动所述冲压杆在第一行程段进给，并当所述冲压杆进给至第二行程段并冲压工件时，工件的反作用力通过所述冲压杆、所述执行活塞传递给所述右腔室内的液压油以使液压油压力升高，所述右腔室内压力升高的液压油通过控制管路进入所述第二单向阀的控制口，以控制所述第二单向阀导通，所述第二液压管路通过所述第二单向阀进入所述右腔室以推动所述执行活塞带动所述冲压杆在第二行程段进给；

增压机构，其包括变径活塞腔、设置在所述变径活塞腔的较小直径段内的第一活塞、设置在所述变径活塞腔的较大直径段内的的第二活塞、固定在述第一活塞上的第一连杆以及固定在所述第二活塞上并与所述第一连杆相对设置的第二连杆，其中，所述第一活塞和所述第二活塞将变径活塞腔分割成小径腔室、大径腔室以及中部腔室，所述第一连杆和所述第二连杆位于所述中部腔室中，所述第三液压管路通向所述大径腔室，所述小径腔室通过第二连通管路与所述右腔室连通；

第二控制单元，其设置在所述第三液压管路上，所述第二控制单元根据所述冲压杆的行程段控制所述第三液压管路的通断，以使当所述冲压杆从第二行程段进给至第三行程段时，所述第三液压管路导通；

液力缓冲控制机构，其包括固定在所述第一连杆的端部的缓冲缸体、固定在所述第二连杆的端部并伸入所述缓冲缸体中的缓冲活塞，其中，所述缓冲活塞与所述缓冲缸体围成一缓冲腔室，所述缓冲腔室内设置有用于抵靠所述缓冲活塞的缓冲弹簧，所述缓冲腔室通过节流阀与蓄能器连通，所述中部腔室与所述蓄能器连通，所述蓄能器的最高限定压力小于所述第二管路的压力；

回程保压机构，其用于当所述冲压杆将工件冲压成型回程时，所述回程保压机构使得所述右腔室具有预定压力。

2.根据权利要求1所述的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械，其特征在于，所述第二控制单元为机械驱动换向阀，所述机械驱动换向阀的阀芯具有使第三液压管路导通的第一位置以及使所述第三液压管路断开的第二位置，所述具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械还包括触发机构，所述触发机构包括与所述机械驱动换向阀的阀芯连接并朝所述冲压杆方向伸出的顶杆以及设置在所述冲压杆上的第一突出部，所述第一突出部在所述冲压杆的进给方向上延伸第三行程段的距离，以当所述冲压杆从第二行程段进给至第三行程段时，所述第一突出部推抵所述顶杆以使所述顶杆带动所述机械驱动换向阀的阀芯从第二位置切换至第一位置。

3.根据权利要求1所述的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械，其特征在于，所述回程保压机构包括保压缸体、设置在所述保压缸体内的保压活塞，所述保压活塞将所述保压缸体分别成左保压腔室和右保压腔室，所述右保压腔室内设置有保压弹簧，所述右保压腔室通过一设定有预定导通压力的回流单向阀与油箱连接，所述具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械还包括触发开关、与所述触发开关电连接的第三控制单元，所述活塞上还设置有伸出所述右腔室的回程控制杆，所述回程控制杆上设置有用于触发所述触发开关的第二突出部，所述第三控制单元设置在所述第一连通管路上，所述第三控制单元具有使所述第一连通管路导通而使所述右腔室与所述左保压腔室断开的第一状态以及使所述第一连通管路断开的而使所述右腔室通过第四连通管路与所述左保压腔室导通的第二状态，当所述冲压杆完成第三行程段时，所述第二突出部触发所述触发开关以使所述第三控制单元由其第一状态切换至第二状态；所述第一液压管路通过第三连通管路与所述左腔室连通。

4.根据权利要求3所述的具有保压功能和液力换向功能的电液控制压力机械，其特征在于，所述第三控制单元为电磁换向阀。