CN106734461A - 具有稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械，包括执行机构以及液压控制机构；执行机构；液压控制机构包括：第一、第二蓄能器；第一进油管路和第二进油管路；三位五通换向阀；增压机构；联动机构；液力缓冲控制机构。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，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。三位五通换向阀与冲压杆通过联动机构实现了联动。蓄能器提供的压力比油泵提供的压力更稳定，从而使加工出的工件性能稳定性好，互换性更高。
Description
技术领域
本发明涉及机电领域，尤其涉及一种具有稳压功能和回程保压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稳压功能和回程保压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：
一种具有稳压功能和回程保压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下腔室和上腔室的执行活塞以及与所述执行活塞连接并从所述下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：
第一蓄能器和第二蓄能器，所述第一蓄能器所提供的压力小于所述第二蓄能器的压力；
第一进油管路和第二进油管路，所述第一蓄能器与所述第一进油管路连接，所述第二蓄能器与所述第二进油管路连接；
三位五通换向阀，其具有两个进油口和三个出油口，所述第一进油管路和所述第二进油管路分别与两个进油口连接，三个出油口分别连接第一、二、三液压管路；第一液压管路和第二液压管路与所述上腔室连接；三位五通换向阀的阀芯通过朝一个方向移动具有使第一进油管路与第一液压管路连通，且第一进油管路和第二进油管路均与第二液压管路和第三液压管路断开的第一位移段、且具有使第二进油管路与第二液压管路连通，且第一进油管路和第二进油管路均与第一液压管路和第三液压管路断开的第二位移段、且具有使第二进油管路与第三液压管路连通，且第一进油管路和第二进油管路均与第一液压管路和第二液压管路断开的第三位移段；以当所述冲压杆在第一行程段进给时，所述三位五通换向阀的阀芯处于第一位移段，所述第一进油管路通过第一液压管路与所述上腔室连通，所述冲压杆进给至第二行程段时，所述三位五通换向阀的阀芯切换至第二位移段，所述冲压杆进给至第二行程段，所述第二进油管路通过第二液压管路与所述上腔室连通；
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一连通管路与所述上腔室连通；
联动机构，其用于使所述冲压杆在第一行程段、第二行程段和第三行程段进给与所述三位五通换向阀的阀芯的第一位移段、第二位移段和第三位移段建立对应关系，所述联动机构包括位于所述执行缸体一侧且倾斜设置且能够转动的摇杆、两端分别与所述三位五通换向阀的阀芯和所述摇杆连接的阀杆、以及设置在所述冲压杆上并与所述摇杆抵靠的顶杆，以使所述冲压杆进给时，所述顶杆推抵所述摇杆转动，所述摇杆带动所述阀杆以驱动所述三位五通换向阀的阀芯朝一个方向移动，并且使所述冲压杆进给的三个行程段与所述三位五通换向阀的阀芯的三个位置段的联动关系设置成：当所述冲压杆在第一行程段进给时，所述三位五通换向阀的阀芯在第一位移段移动；当所述冲压杆在第二行程段进给时，所述三位五通换向阀的阀芯在第二位移段移动；当所述冲压杆在第三行程段进给时，所述三位五通换向阀的阀芯在第三位移段移动；当所述冲压杆进给至第三行程段时，所述第三液压管路进入所述大径腔室；
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第三蓄能器连通，所述中部腔室与所述第三蓄能器连通，所述第三蓄能器的最高限定压力小于所述第二液压管路的压力；
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，还包括分别设置在所述第一液压管路和所述第二液压管路上的第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀阻止所述上腔室的液压油回流。
优选地，还包括回程控制机构，所述回程控制机构包括设置在冲压模具上的压力传感器、通过第二连通管路与所述上腔室连接的二位二通换向阀以及根据所述压力传感器的信号控制所述二位二通换向阀动作的控制器，所述第一进油管路与所述下腔室连通，以使，当所述冲压杆完成第三行程段时，所述冲压杆靠在所述压力传感器上，所述压力传感器将压力信号传递给所述控制器，所述控制器控制所述二位二通换向阀使所述第二连通管路与油箱连通以使所述上腔室内的液压油回所述油箱。
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，所述左保压腔室通过第四连通管路与所述二位二通换向阀连接，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。
优选地，所述三位五通换向阀为比例换向阀。
与现有技术相比，本发明的具有稳压功能和回程保压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。
三位五通换向阀与冲压杆通过联动机构实现了联动，也就是说冲压杆把自身运动的机械信号传递给三位五通换向阀，并将该机械信号通过三位五通换向阀转换成液压信号，并在此通过液压信号转换为冲压杆的机械动作。
液压控制机构的压力和动力由两个蓄能器提供(第一蓄能器和第二蓄能器)，第一蓄能器和第二蓄能器分别为冲压杆的三个行程段提供工件所需的压力和进给动力，蓄能器提供的压力比油泵提供的压力更稳定，从而使加工出的工件性能稳定性好，互换性更高。
本发明的具有稳压功能和回程保压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。
附图说明
图1为本发明的具有稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械的结构示意图。
图中：
1-第一进油管路；2-第二进油管路；3-第一蓄能器；4-第一液压管路；5-第二液压管路；6-第三液压管路；7-三位五通换向阀；8-第一活塞；9-第二活塞；10-大径腔室；11-小径腔室；12-第二连杆；13-第一连杆；14-中部腔室；15-缓冲活塞；16-缓冲腔室；17-缓冲弹簧；18-节流阀；19-第三蓄能器；20-第一连通管路；21-第一单向阀；22-第二单向阀；23-上腔室；24-下腔室；25-执行活塞；26-第二连通管路；27-二位二通换向阀；28-控制器；29-油箱；30-冲压杆；31-顶杆；32-摇杆；33-阀杆；34-压力传感器；35-冲压模具；36-工件；37第三连通管路；38-第二蓄能器；39-回流单向阀；40-保压弹簧；41-保压缸体；42-保压活塞；43-左保压腔室；44-右保压腔室；45-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稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械前，首先介绍被冲压工件36冲压变形的过程，以及冲压工件36的冲压杆30(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36需要受到足够的且恒定的压力即可成型，然而，工件36在实际变形中，随着不同阶段的变形所需压力不同。工件36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30只需足够的恒定的压力即可使工件36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30在进给的同事需要逐渐增加压力，从而使工件36最终成型。
由上可知，为冲压杆30在冲压过程中需要具有三个行程段，即冲压杆30进给至工件36的空行程段(第一行程段)、冲压杆30使工件36弹性变形的弹性变形行程段(第二行程段)以及冲压杆30使工件36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30提供运动即可，在第二行程段，动力机构要为冲压杆30提供一定的恒定的压力以使工件36弹性变形，在第三行程段，动力机构要为冲压杆30提供起始位第二行程段的压力，并随冲压杆30的进给压力逐渐升高的压力，从而使工件36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30能够在三个行程段能够提供相应压力的具有稳压功能和回程保压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稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械，用于冲压工件36，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、设置在执行缸体内并将执行缸体分为下腔室24和第二上腔室23的执行活塞25以及与执行活塞25连接并从下腔室24伸出的用于冲压工件36的冲压杆30，冲压杆30具有进给至与工件36接触的第一行程段、将工件36冲压至初始变形状态的第二行程段以及将工件36冲压成型的第三行程段；液压控制机构包括：第一蓄能器3和第二蓄能器38，第一蓄能器3所提供的压力小于第二蓄能器38的压力；第一进油管路1和第二进油管路2，第一蓄能器3与第一进油管路1连接，第二蓄能器38与第二进油管路2连接；三位五通换向阀7，其具有两个进油口和三个出油口，第一进油管路1和第二进油管路2分别与两个进油口连接，三个出油口分别连接第一、二、三液压管路；第一液压管路4和第二液压管路5与第二上腔室23连接；三位五通换向阀7的阀芯通过朝一个方向移动具有使第一进油管路1与第一液压管路4连通，且第一进油管路1和第二进油管路2均与第二液压管路5和第三液压管路6断开的第一位移段、且具有使第二进油管路2与第二液压管路5连通，且第一进油管路1和第二进油管路2均与第一液压管路4和第三液压管路6断开的第二位移段、且具有使第二进油管路2与第三液压管路6连通，且第一进油管路1和第二进油管路2均与第一液压管路4和第二液压管路5断开的第三位移段；以当冲压杆30在第一行程段进给时，三位五通换向阀7的阀芯处于第一位移段，第一进油管路1通过第一液压管路4与第二上腔室23连通，冲压杆30进给至第二行程段时，三位五通换向阀7的阀芯切换至第二位移段，冲压杆30进给至第二行程段，第二进油管路2通过第二液压管路5与第二上腔室23连通；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8、设置在变径活塞腔的较大直径段内的的第二活塞9、固定在述第一活塞8上的第一连杆13以及固定在第二活塞9上并与第一连杆13相对设置的第二连杆12，其中，第一活塞8和第二活塞9将变径活塞腔分割成小径腔室11、大径腔室10以及中部腔室14，第一连杆13和第二连杆12位于中部腔室14中，第三液压管路6通向大径腔室10，小径腔室11通过第一连通管路20与第二上腔室23连通；联动机构，其用于使冲压杆30在第一行程段、第二行程段和第三行程段进给与三位五通换向阀7的阀芯的第一位移段、第二位移段和第三位移段建立对应关系，联动机构包括位于执行缸体一侧且倾斜设置且能够转动的摇杆32、两端分别与三位五通换向阀7的阀芯和摇杆32连接的阀杆33、以及设置在冲压杆30上并与摇杆32抵靠的顶杆31，以使冲压杆30进给时，顶杆31推抵摇杆32转动，摇杆32带动阀杆33以驱动三位五通换向阀7的阀芯朝一个方向移动，并且使冲压杆30进给的三个行程段与三位五通换向阀7的阀芯的三个位置段的联动关系设置成：当冲压杆30在第一行程段进给时，三位五通换向阀7的阀芯在第一位移段移动；当冲压杆30在第二行程段进给时，三位五通换向阀7的阀芯在第二位移段移动；当冲压杆30在第三行程段进给时，三位五通换向阀7的阀芯在第三位移段移动；当冲压杆30进给至第三行程段时，第三液压管路6进入大径腔室10；液力缓冲控制机构，其包括固定在第一连杆13的端部的缓冲缸体、固定在第二连杆12的端部并伸入缓冲缸体中的缓冲活塞15，其中，缓冲活塞15与缓冲缸体围成一缓冲腔室16，缓冲腔室16内设置有用于抵靠缓冲活塞15的缓冲弹簧17，缓冲腔室16通过节流阀18与第三蓄能器19连通，中部腔室14与第三蓄能器19连通，第三蓄能器19的最高限定压力小于第二液压管路5的压力。回程保压机构，其用于当冲压杆将工件冲压成型回程时，回程保压机构使得右腔室具有预定压力。
在本发明的一个优选实施例中，如图1所示，具有稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械还包括分别设置在第一液压管路4和第二液压管路5上的第一单向阀21和第二单向阀22，第一单向阀21和第二单向阀22阻止第二上腔室23的液压油回流。
在本发明的一个优选实施例中，如图1所示，具有稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械还包括回程控制机构，回程控制机构包括设置在冲压模具35上的压力传感器34、通过第二连通管路26与第二上腔室23连接的二位二通换向阀27以及根据压力传感器34的信号控制二位二通换向阀27动作的控制器28，所述第一进油管路1通过第三连通管路37与所述下腔室24连通，以使，当冲压杆30完成第三行程段时，冲压杆30靠在压力传感器34上，压力传感器34将压力信号传递给控制器28，控制器28控制二位二通换向阀27使第二连通管路26与油箱29连通以使第二上腔室23内的液压油回油箱29。
回程保压机构包括保压缸体41、设置在保压缸体41内的保压活塞42，保压活塞42将保压缸体分别成左保压腔室43和右保压腔室44，右保压腔室44内设置有保压弹簧44，左保压腔室43通过第四连通管路45与二位二通换向阀27连接，右保压腔室44通过一设定有预定导通压力的回流单向阀39与油箱29连接。
优选地，三位五通换向阀7为比例换向阀。
其中，回流单向阀39的预定导通压力是指，当冲压杆30回程时，第二上腔室23的压力升高到保压弹簧40被完全压缩时，第二上腔室23和左保压腔室43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稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械工作过程。
在介绍具有稳压功能和回程保压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稳压功能和回程保压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8和第二活塞9只受到液压油的推力而受力平衡，并且第一活塞8和第二活塞9两者刚性连接，即第一活塞8和第二活塞9通过一个连杆连接，第一活塞8和第二活塞9始终同步运动，小径腔室11内的液压油对第一活塞8的推力应该等于大径腔室10内的液压油对第二活塞9的推力，即P1S1＝P2S2(其中，P1为小径腔室11内的液压油的压力，P2为大径腔室10内的液压油的压力，S1为第一活塞8的截面面积；S2为第二活塞9的截面面积)，由于第二活塞9的截面面积S2大于第一活塞8的截面面积S1，从而使小径腔室11内的液压油的压力P1大于大径腔室10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10后，小径腔室11输送的液压油的压力大于大径腔室10内的液压油的压力，具体大小关系与第一活塞8与第二活塞9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8和第二活塞9通过第一连杆13和第二连杆12连接，当增压机构中的大径腔室10未通入或通入较低压力的液压油时，并同时第三蓄能器19向缓冲腔室16内提供一定压力的液压油，从而使第一连杆13和第二连杆12保持相对静止，缓冲弹簧17处于较小的压缩状态，此时，大径腔室10、小径腔室11、中部腔室14内的液压油的压力以及缓冲弹簧17对第一连杆13和第二连杆12的推力使得第一活塞8和第二活塞9处于静止且平衡状态，第一活塞8和第二活塞9看作整体处于平衡状态。当向大径腔室10通入相对压力较高的液压油(大于第三蓄能器19提供的压力)时，大径腔室10内的液压油推抵第二活塞9从而使平衡打破，第二活塞9在推力的作用下带动缓冲活塞15朝第一活塞8移动，同时缓冲活塞15的移动使缓冲腔室16内的液压油不断经过节流阀18向第三蓄能器19冲充能，缓冲弹簧17不断被压缩，在此过程中，第一连杆13与第二连杆12始终朝小径腔室11移动，但第二连杆12的移动速度大于第一连杆13从而使两个连杆形成差动，也即第二活塞9与第一活塞8形成差动，至到缓冲弹簧17完全被压缩后，第一连和第二连杆12才同步运动，也即第二活塞9与第一活塞8同步运动，此时第一活塞8和第二活塞9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8与第二活塞9处于平衡状态时，小径腔室11内的液压油的压力P1才能大于大径腔室10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10内的压力较小为Pa，从而使小径腔室11内的压力为Pb，当向大径腔室10内通入压力为Pa’(Pa’)Pa)液压油时，第一活塞8和第二活塞9之间因设置了液力缓冲控制机构，从而使的小径腔室11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17被完全压缩，第一活塞8和第二活塞9同步运动而达到新的平衡后，小径腔室11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11内的压力从一初始压力升高的预定压力，从而使第二上腔室23内的压力逐渐升高，从而使冲压件在第三行程段对工件36产生不断升高的压力，以满足工件36弹塑性变形的要求。
如图1所示，本发明的具有稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械的用于冲压工件36的执行元件为冲压杆30，液压控制机构用于为冲压杆30提供动力并使冲压件在上述三个行程段中对工件36施加对应的压力，并还用于控制冲压杆30的回程。
在液压系统开始供油后，冲压杆30开始在第一行程段进给并不断靠近工件36，此时，联动机构中设置在冲压杆30上的顶杆31推抵摇杆32，使摇杆32转动带动阀杆33移动，阀杆33移动使三位五通换向阀7的阀芯在第一位移段移动，此时，第一进油管路1(第一进油管路1因与第一蓄能器3连接，其压力小于第二进油管路2的压力)经过三位五通换向阀7进入第一液压管路4，经过第一液压管路4后进入第二上腔室23，液压油进入第二上腔室23后因自身压力较低，从而只为冲压杆30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30不断进给进而与工件36接触，此时，冲压杆30开始进给至第二行程段，并且冲压杆30借助顶杆31、摇杆32以及阀杆33使三位五通换向阀7的阀芯移动至第二位移段。
当冲压杆30接触工件36后，冲压杆30开始进给至第二行程段，且同时三位五通换向阀7的阀芯移动至第二位移段，第一进油管路1三位五通换向阀7，第二进油管路2通过三位五通换向阀7进入第二液压管路5，并经过第二液压管路5将液压油通入第二上腔室23，由于为第二进油管路2供油的第二蓄能器38所提供的压力大于第一蓄能器3所提供的压力，第二进油管路2和第二液压管路5内的压力大于第一进油管路1和第一液压管路4内的压力，且此时，第二上腔室23内的液压油的压力等于第二液压管路5内的压力，并且，将该第二液压管路5的压力设置成使该压力的液压油推抵执行活塞25，使冲压杆30对工件36的压力满足工件36发生初始状态的弹性变形，从而冲压杆30在第二行程段进给时使工件36发生初始状态的弹性变形，从而完成第二行程段，工件36完成初始状态的弹性变形。
当冲压杆30进给完成第二行程段后，开始进入第三行程段，并且冲压杆30借助顶杆31、摇杆32以及阀杆33使三位五通换向阀7的阀芯移动至第三位移段。此时，第二进油管路2与第二液压管路5关闭，第二进油管路2与第三液压管路6连通(该第三液压管路6与第二进油管路2连通，其压力与第二进油管路2相同，且与冲压杆30在第二行程段进给时，第二液压管路5的压力也相同)，第三液压管路6内的液压油进入增压机构的大径腔室10，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，在三位五通换向阀7的阀芯处于第二位移段时，即冲压杆30还处于第二行程段时，由于第二上腔室23通过第一连通管路20与小径腔室11连通，则第二上腔室23内的液压油的压力等于小径腔室11内的液压油的压力，该压力能够使冲压杆30冲压工件36使工件36发生弹性变形，因此，在冲压杆30刚开始进给至第三行程段时，小径腔室11内的压力等于冲压杆30在第二行程段时液压油的压力，当三位五通换向阀7的阀芯从第二位移段切换至第三位移段后，第三液压管路6的液压油(该液压油的压力高于第三蓄能器19的所提供的压力，也即大于缓冲腔室16内的液压油的压力，并等于小径腔室11内的液压油的压力)进入大径腔室10内，该大径腔室10内的液压油推抵第二活塞9朝第一活塞8移动，缓冲活塞15在第二活塞9的驱动下使缓冲腔室16内的液压油经过节流阀18进入第三蓄能器19，并同时压缩缓冲弹簧17，在此过程中，第一活塞8和第二活塞9均朝小径腔室11移动，只是第二活塞9的移动速度大于第一活塞8的移动速度，从而形成差动，此时，随着第一活塞8和第二活塞9的不断移动，小径腔室11内的液压油的压力逐渐升高，从而使冲压杆30在第三行程段，对工件36的压力不断增大，当缓冲弹簧17被完全压缩后，第一活塞8和第二活塞9开始同步运动，第一活塞8和第二活塞9受力平衡，从而使得小径腔室11内的液压油的压力达到最大，从而使冲压杆30对工件36的压力达到最大，冲压杆30使工件36冲压成型。
当工件36冲压成型后，冲压杆30压靠在冲压模具35上的压力传感器34上，该压力传感器34将信号传递给控制器28，以告知控制器28工件36已经冲压成型，控制器28控制二位二通换向阀27动作，从而使第二上腔室23内的液压油进入回程保压机构中的左保压腔室43中，由于在第二上腔室23设置有保压弹簧40，为使保压活塞42处于平衡状态，左保压腔室43内的液压油具有一定压力，从而使第二上腔室23内的液压油具有一定压力，但此时第二上腔室23内的液压油的压力小于下腔室24内的液压油的压力，下腔室24内的液压油驱动执行活塞25，从而使冲压杆30回程。至此，冲压杆30完成一个冲压过程，加工一个工件36。
本发明的关键点在于：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30在进入第三行程段以使工件36发生弹塑性变形时，压力不断升高，从而符合工件36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30符合三个行程段压力的变化，从而使冲压出的工件36刚度较好，并且冲压工件36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9的截面面积与第一活塞8的截面面积之比等于工件36在弹性变形阶段所需的压力与工件36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36在弹性变形阶段所需的压力以及工件36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30对工件36的压力升高速率的一个关键因素是设置了节流阀18，该节流阀18的开度大小能够控制第一活塞8和第二活塞9处于差动状态的时间，也控制第一活塞8和第二活塞9在处于差动状态时所行进的位移，反应到冲压杆30时，即，节流阀18能够控制冲压杆30单位位移(进给位移)对工件36压力的增加率，也能够控制冲压杆30单位时间对工件36压力的增加率。从而能够控制工件36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36，使之成型。
本发明的另一个关键点在于：三位五通换向阀7与冲压杆30通过联动机构实现了联动，也就是说冲压杆30把自身运动的机械信号传递给三位五通换向阀7，并将该机械信号通过三位五通换向阀7转换成液压信号，并在此通过液压信号转换为冲压杆30的机械动作。
本发明的又一个关键点在于：液压控制机构的压力和动力由两个蓄能器提供(第一蓄能器3和第二蓄能器38)，第一蓄能器3和第二蓄能器38分别为冲压杆30的三个行程段提供工件36所需的压力和进给动力，蓄能器提供的压力比油泵提供的压力更稳定，从而使加工出的工件36性能稳定性好，互换性更高。
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具有一定压力，该压力使得冲压杆30的回程速度稳定，从而使冲压杆30回程时不会对执行油缸产生冲击。
本发明具有稳压功能和回程保压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36变形的实际要求，冲压的工件36优于利用现有技术的液压控制机构冲压出的工件36。
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 (5)
1.一种具有稳压功能和回程保压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下腔室和上腔室的执行活塞以及与所述执行活塞连接并从所述下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：
第一蓄能器和第二蓄能器，所述第一蓄能器所提供的压力小于所述第二蓄能器的压力；
第一进油管路和第二进油管路，所述第一蓄能器与所述第一进油管路连接，所述第二蓄能器与所述第二进油管路连接；
三位五通换向阀，其具有两个进油口和三个出油口，所述第一进油管路和所述第二进油管路分别与两个进油口连接，三个出油口分别连接第一、二、三液压管路；第一液压管路和第二液压管路与所述上腔室连接；三位五通换向阀的阀芯通过朝一个方向移动具有使第一进油管路与第一液压管路连通，且第一进油管路和第二进油管路均与第二液压管路和第三液压管路断开的第一位移段、且具有使第二进油管路与第二液压管路连通，且第一进油管路和第二进油管路均与第一液压管路和第三液压管路断开的第二位移段、且具有使第二进油管路与第三液压管路连通，且第一进油管路和第二进油管路均与第一液压管路和第二液压管路断开的第三位移段；以当所述冲压杆在第一行程段进给时，所述三位五通换向阀的阀芯处于第一位移段，所述第一进油管路通过第一液压管路与所述上腔室连通，所述冲压杆进给至第二行程段时，所述三位五通换向阀的阀芯切换至第二位移段，所述冲压杆进给至第二行程段，所述第二进油管路通过第二液压管路与所述上腔室连通；
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一连通管路与所述上腔室连通；
联动机构，其用于使所述冲压杆在第一行程段、第二行程段和第三行程段进给与所述三位五通换向阀的阀芯的第一位移段、第二位移段和第三位移段建立对应关系，所述联动机构包括位于所述执行缸体一侧且倾斜设置且能够转动的摇杆、两端分别与所述三位五通换向阀的阀芯和所述摇杆连接的阀杆、以及设置在所述冲压杆上并与所述摇杆抵靠的顶杆，以使所述冲压杆进给时，所述顶杆推抵所述摇杆转动，所述摇杆带动所述阀杆以驱动所述三位五通换向阀的阀芯朝一个方向移动，并且使所述冲压杆进给的三个行程段与所述三位五通换向阀的阀芯的三个位置段的联动关系设置成：当所述冲压杆在第一行程段进给时，所述三位五通换向阀的阀芯在第一位移段移动；当所述冲压杆在第二行程段进给时，所述三位五通换向阀的阀芯在第二位移段移动；当所述冲压杆在第三行程段进给时，所述三位五通换向阀的阀芯在第三位移段移动；当所述冲压杆进给至第三行程段时，所述第三液压管路进入所述大径腔室；
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第三蓄能器连通，所述中部腔室与所述第三蓄能器连通，所述第三蓄能器的最高限定压力小于所述第二液压管路的压力；
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所述的具有稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械，其特征在于，还包括分别设置在所述第一液压管路和所述第二液压管路上的第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀阻止所述上腔室的液压油回流。
3.根据权利要求1所述的具有稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械，其特征在于，还包括回程控制机构，所述回程控制机构包括设置在冲压模具上的压力传感器、通过第二连通管路与所述上腔室连接的二位二通换向阀以及根据所述压力传感器的信号控制所述二位二通换向阀动作的控制器，所述第一进油管路与所述下腔室连通，以使，当所述冲压杆完成第三行程段时，所述冲压杆靠在所述压力传感器上，所述压力传感器将压力信号传递给所述控制器，所述控制器控制所述二位二通换向阀使所述第二连通管路与油箱连通以使所述上腔室内的液压油回所述油箱。
4.根据权利要求3所述的具有稳压功能和回程保压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，所述左保压腔室通过第四连通管路与所述二位二通换向阀连接，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。
5.根据权利要求1所述的具有稳压功能和回程保压功能的电液控制压力机械，其特征在于，所述三位五通换向阀为比例换向阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zheng Xuechun Inventor before: He Tiantian |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180420 Address after: 262300 Shandong Rizhao City Wulian County Huanghai Road and Fu Qiang Road intersection north 500 meters Road West Applicant after: SHANDONG ZHONGHAO HYDRAULIC CO.,LTD. Address before: 300000 No. 7, West Lake Road, Tianjin, Hexi District 222 Applicant before: TIANJIN ZHOUHAN TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 262300 the intersection of Huanghai Road and Fuqiang Road, Wulian County, Rizhao City, Shandong Province Patentee after: Shandong Zhonghao Hydraulic Co.,Ltd. Address before: 262300 the intersection of Huanghai Road and Fuqiang Road, Wulian County, Rizhao City, Shandong Province Patentee before: SHANDONG ZHONGHAO HYDRAULIC CO.,LTD. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Electrohydraulic controlled pressure machinery with voltage stabilizing function and return pressure maintaining function Effective date of registration: 20230821 Granted publication date: 20180518 Pledgee: Wulian Bank of China Fudeng Village Bank Co.,Ltd. Street Branch Pledgor: Shandong Zhonghao Hydraulic Co.,Ltd. Registration number: Y2023980052972 |