CN109203536B - 一种双杠杆高速精密冲床机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双杠杆高速精密冲床机构，包括曲柄滑块机构、左右支链以及主滑块；曲柄滑块机构和主滑块沿垂直方向布置在冲床基座上；两组多杆机构以及两根推杆沿平衡滑块中心与主滑块中心构成的中心线分两侧对称布置，且对应的杆件长度均相等；每组多杆机构均由摆杆、压杆、拉杆以及支杆组成；摆杆与压杆、支杆与推杆分别形成两杠杆机构，通过中间的拉杆连接；除平衡滑块、主滑块与冲床机身通过移动副连接，其余各杆件之间均由转动副连接。本发明采用驱动机构与平衡机构一体化的闭式对称杠杆式布局，可大大简化冲床的本体结构，且对称式的杠杆结构布置，可有效提高冲床在冲压过程中的抗偏载能力，提高冲裁精度。

Description

一种双杠杆高速精密冲床机构

技术领域

本发明属于本发明属于机械压力加工技术领域，特别是涉及一种具有对称杠杆式的双杠杆高速精密冲床机构。

背景技术

高速冲床相比普通冲床，工作效率高，冲压出来的成形件精度高，在板材冲压领域得到广泛应用。高速冲床由于冲压速度快，主运动滑块惯性大，一般需要设计单独的动平衡系统；另外，不同工作频率时冲压滑块的惯性力变化比较大引起受力变形以及运动副发热引起的变形都会对主运动滑块的下死点动态精度产生影响。

专利CN203172042U和CN101497097A所公开的高速精密冲床，其主传动机构都是曲柄滑块机构，曲柄为主运动，通过连杆直接带动主运动滑块作往复运动，从而完成冲压加工。这种传动机构简单，但是主运动滑块上受到的冲裁力将通过连杆直接作用在曲轴上，造成曲轴要承受相当大的径向力和弯矩，曲轴易产生较大的受力变形而且相连的运动副发热量大，从而影响下死点动态精度。专利CN101497097A还采用双连杆机构单独设计一套动平衡装置，动平衡装置与冲压加工机构相对独立。

专利CN2675288Y虽然通过主、从两根曲轴实现冲床的闭式冲压，但是主运动滑块上受到的冲裁力也将直接传递到曲轴上。该传动机构为对称式肘杆机构，可以很好地平衡水平方向的惯性力，但是竖直方向的惯性力因为没有设计专门的动平衡机构将影响该高速精密冲床的冲压工作频率。

专利CN203172042U、CN101497097A和CN2675288Y因结构上的限制，都没有设计专门的下死点动态精度补偿结构。

发明内容

本发明的目的在于提出一种双杠杆高速精密冲床机构，具有主传动机构与动平衡机构一体化特点；单曲轴单曲拐闭式冲压且可避免主滑块上的冲裁力直接作用在曲轴上，提高了机床的结构刚度；通过局部的结构调整可实现下死点动态精度的补偿。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种双杠杆高速精密冲床机构，包括曲柄滑块机构、左支链、右支链和主滑块，曲柄滑块机构和主滑块垂直布置在冲床机身上；曲柄滑块机构中的滑块既是传动用的滑块也是用于动平衡配重的平衡滑块，且主滑块位于平衡滑块正下方，左支链和右支链各自包含了两组杠杆机构，左支链和右支链对称并联连接在曲柄滑块机构和主滑块之间；

所述的左支链由左摆杆、左压杆、左拉杆、左支杆与左推杆组成；左压杆为左支链的第一杠杆，左支链第一杠杆的杠杆支点设置在中间位置；左支杆为左支链的第二杠杆，左支链第二杠杆的杠杆支点设置在顶端，左拉杆的一端与左压杆相连，左拉杆的另一端与左支杆相连；左推杆的一端与左支杆相连，左推杆的另一端与主运动滑块相连；

所述的右支链由右摆杆、右压杆、右拉杆、右支杆与右推杆组成；右压杆为右支链的第一杠杆，右支链第一杠杆的杠杆支点设置在中间位置；右支杆为右支链的第二杠杆，右支链第二杠杆的杠杆支点设置在顶端，右拉杆的一端与右压杆相连，右拉杆的另一端与右支杆相连；右推杆的一端与右支杆相连，右推杆的另一端与主运动滑块相连；

平衡滑块和主运动滑块通过移动副与机身相连，曲柄通过转动副与机身相连，各运动的构件之间通过转动副相连。

曲柄通过连杆带动平衡滑块做上下往复运动，曲柄的旋转运动为主运动；平衡滑块同时作为左支链第一杠杆和右支链的第一杠杆的主动施力构件，左拉杆和右拉杆分别为左支链第一杠杆和右支链第一杠杆的被动出力构件。同时，左拉杆和右拉杆又分别为左支链第二杠杆和右支链第二杠杆的主动施力构件，分别通过左推杆和右推杆共同带动主运动滑块做上下往复运动，从而完成冲压加工。平衡滑块的运动方向与主运动滑块的运动方向刚好相反，可以平衡主运动滑块高速运动时产生的惯性力，同时平衡滑块也是整个传动机构运动传递的一部分。

为了补偿传动机构受力或者受热导致的下死点动态精度漂移量，在左支链和右支链的杠杆支点处设置微动调整滑块，通过改变微动调整滑块的位置来实现对主运动滑块的下死点动态精度漂移量进行补偿。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：本发明实现了冲床的主传动系统与动平衡系统的一体化设计，并利用单曲轴单曲拐配合左右对称的两组杠杆式多杆机构，一方面实现了单曲轴的闭式结构冲压，另一方面提高了冲床在冲压过程中的抗偏载能力；其次，通过左右两边的推杆以及支杆将主滑块冲裁过程中产生的巨大冲压力分解到床身上，避免冲裁力直接作用在曲轴上，有利于提高冲压件的冲裁精度与延长冲床的使用寿命；另外，通过适当的结构上的调整，这些机构可以实现对下死点动态精度的补偿。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

图4为本发明实施例4的结构示意图。

图5为本发明实施例5的结构示意图。

图6为本发明实施例6的结构示意图。

图7为本发明实施例7的结构示意图。

图8为本发明实施例8的结构示意图。

图9为本发明实施例9的结构示意图。

具体实施方式

容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。

实施例1

如图1所示，本实施例所示闭式多杆高速精密冲床机构的结构，包括曲柄滑块机构、左支链、右支链以及主滑块9。曲柄滑块机构和主滑块9垂直布置在机身上，曲柄滑块机构中的滑块既是传动用的滑块也是用于动平衡配重的平衡滑块，且曲柄滑块机构布置在机身正上方，主滑块9布置在机身正下方，主滑块9通过移动副与机身相连，左支链和右支链对称并联连接在曲柄滑块机构和主滑块9之间。

所述的曲柄滑块机构包括曲柄1、连杆2以及平衡滑块3，曲柄1通过转动副与机身相连，平衡滑块3通过移动副与机身相连，连杆2的两端分别通过转动副连接曲柄与平衡滑块3。所述的左支链和右支链各包含两组杠杆机构，所述的左支链由左摆杆41、左压杆51、左拉杆61、左支杆71以及左推杆81组成，所述的右支链由右摆杆42、右压杆52、右拉杆62、右支杆72以及右推杆82组成。

所述左支链的左摆杆41和所述右支链的右摆杆42的一端通过转动副对称连接在平衡滑块3上，所述左支链的左摆杆41和所述右支链的右摆杆42的另一端分别通过转动副对称连接在左压杆51和右压杆52上。左压杆51和右压杆52分别为所述左支链的第一杠杆和右支链的第一杠杆，左摆杆41和右摆杆42分别为所述左支链第一杠杆和右支链第一杠杆的施力构件。所述左支链的左压杆51和所述右支链的右压杆52的杠杆支点都设置在各自杠杆结构的中间位置，分别通过转动副10a和转动副10b设置在机身上。所述左支链的左压杆51和所述右支链的右压杆52的另一端分别通过转动副对称连接在左拉杆61和右拉杆62的一端上，左拉杆61和右拉杆62分别为所述左支链第一杠杆和右支链第一杠杆的出力构件，左拉杆61和右拉杆62的另一端分别通过转动副对称连接在左支杆71和右支杆72的一端。在竖直方向上，左摆杆41和右摆杆42位于转动副10a和转动副10b的内侧，即位于转动副10a的右侧和转动副10b左侧，左拉杆61和右拉杆62位于转动副10a和转动副10b的外侧，即分别位于转动副10a的左侧和转动副10b的右侧。

左支杆71和右支杆72分别为所述左支链的第二杠杆和右支链的第二杠杆，左拉杆61和右拉杆62同时又分别为所述左支链第二杠杆和右支链第二杠杆的施力构件。所述左支链的左支杆71和所述右支链的右支杆72的杠杆支点都设置在各自杠杆结构的另一端，分别通过转动副11a和转动副11b设置在机身上。所述左支链的左支杆71和所述右支链的右支杆72的出力杆分别为左推杆81和右推杆82，所述左支链第二杠杆的出力杆和右支链第二杠杆的出力杆对称设置在各自杠杆结构的中间位置。左推杆81和右推杆82的一端分别通过转动副与各自杠杆相连，左推杆81和右推杆82的另一端通过转动副对称连接在主滑块9上。左推杆81和右推杆82位于转动副11a和转动副11b的外侧，左拉杆61和右拉杆62位于转动副11a和转动副11b的外侧。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中传动系统中左支链和右支链的两组杠杆机构由外驱动方式改为内驱动方式。左支链中左摆杆41和右支链中右摆杆42位于转动副10a和转动副10b的外侧，左支链中左拉杆61和右支链中右拉杆62位于转动副10a和转动副10b的内侧。左支链中左推杆81和右支链中右推杆82位于转动副11a和转动副11b的内侧，左支链中左拉杆61和右支链中右拉杆62位于转动副11a和转动副11b的内侧。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中主传动系统中左支链的第一杠杆和和右支链的第一杠杆的布置方式进行了调整。左支链中左压杆51的右端和右支链中右压杆52的左端分别通过转动副对称连接在平衡滑块3上，左支链中左压杆51的左端和右支链中右压杆52的右端分别通过转动副与左拉杆61和右拉杆62相连。左支链中左摆杆41和右支链中右摆杆42的一端分别通过转动副12a和转动副12b设置在机身上，转动副12a和转动副12b对称布置在平衡滑块3两侧。左支链中左摆杆41和右支链中右摆杆42的另一端分别通过转动副10a和转动副10b与左压杆51和右压杆52相连，转动副10a和转动副10b分别为所述左支链第一杠杆和右支链第一杠杆的杠杆支点，转动副10a和转动副10b对称布置各自的杠杆上。

实施例4

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，增加了一种下死点动态精度补偿的调整结构。左支链中左支杆71的右端和右支链中右支杆72的左端分别通过转动副11a和转动副11b对称连接在微动调整滑块15上，左支链中左支杆71的左端和右支链中右支杆72的右端分别通过转动副与左支链中左拉杆61和右支链中右拉杆62相连。微动调整滑块15安装在机身上位于主滑块9的正上方，通过对微动调整滑块15的上、下微调可实现对主滑块9的下死点精度进行补偿，提高冲床的冲裁精度。

实施例5

如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，设计了另一种下死点动态精度补偿的调整结构。左、右支链的第一杠杆机构中，左压杆51和右压杆52的杠杆支点分别通过转动副10a和转动副10b与微动调整滑块16a和微动调整滑块16b连接，左、右支链的第一杠杆机构的杠杆支点都设置在各自杠杆结构的中间位置。微动调整滑块16a和微动调整滑块16b安装在机身上并对称布置在机身的两侧，通过对微动调整滑块16a和微动调整滑块16b的上、下同步微调可实现对主滑块9的下死点精度进行补偿，提高冲床的冲裁精度。

实施例6

如图6所示，本实施例与实施例2的区别在于，增加了一种下死点动态精度补偿的调整结构。左支链中左支杆71的右端和右支链中右支杆72的左端分别通过转动副与左支链中左拉杆61和右支链中右拉杆62相连，左支链中左支杆71的左端和右支链中右支杆72的右端分别通过转动副11a和转动副11b与微动调整滑块17a和微动调整滑块17b相连。微动调整滑块17a和微动调整滑块17b安装在机身上并对称布置在机身的两侧，通过对微动调整滑块17a和微动调整滑块17b的上、下同步微调可实现对主滑块9的下死点精度进行补偿，提高冲床的冲裁精度。

实施例7

如图7所示，本实施例与实施例2的区别在于，设计了另一种下死点动态精度补偿的调整结构。左、右支链的第一杠杆机构中，左压杆51和右压杆52的杠杆支点分别通过转动副10a和转动副10b与微动调整滑块18a和微动调整滑块18b连接，左、右支链的第一杠杆机构的杠杆支点都设置在各自杠杆结构的中间位置。微动调整滑块18a和微动调整滑块18b安装在机身上并对称布置在机身的两侧，通过对微动调整滑块18a和微动调整滑块18b的上、下同步微调可实现对主滑块9的下死点精度进行补偿，提高冲床的冲裁精度。

实施例8

如图8所示，本实施例与实施例3的区别在于，增加了一种下死点动态精度补偿的调整结构。左支链中左支杆71的右端和右支链中右支杆72的左端分别通过转动副11a和转动副11b对称连接在微动调整滑块19上，左支链中左支杆71的左端和右支链中右支杆72的右端分别通过转动副与左支链中左拉杆61和右支链中右拉杆62相连。微动调整滑块19安装在机身上并位于主滑块9的正上方，通过对微动调整滑块19的上、下微调可实现对主滑块9的下死点精度进行补偿，提高冲床的冲裁精度。

实施例9

如图9所示，本实施例与实施例3的区别在于，设计了另一种下死点动态精度补偿的调整结构。左支链第一杠杆机构中，左摆杆41的一端通过转动副12a与微动调整滑块20a连接，左摆杆41的另一端通过转动副13a与左压杆51连接，右支链第一杠杆机构中，右摆杆42的一端通过转动副12b与微动调整滑块20b连接，右摆杆42的另一端通过转动副13b与右压杆51连接。微动调整滑块20a和微动调整滑块20b安装在机身上并对称布置在机身的两侧，通过对微动调整滑块20a和微动调整滑块20b的上、下同步微调可实现对主滑块9的下死点精度进行补偿，提高冲床的冲裁精度。

Claims (10)

1.一种双杠杆高速精密冲床机构，其特征在于：该机构包括曲柄滑块机构、左右支链以及主滑块(9)；左、右支链各自包含两组杠杆机构，左支链和右支链对称并联连接在曲柄滑块机构和主滑块(9)之间；

所述曲柄滑块机构包括曲柄(1)、连杆(2)以及平衡滑块(3)；

所述左支链依次由左摆杆(41)、左压杆(51)、左拉杆(61)、左支杆(71)以及左推杆(81)组成，左压杆(51)为左支链的第一杠杆，左支链第一杠杆的杠杆支点设置在中间位置；左支杆(71)为左支链的第二杠杆，左支链第二杠杆的杠杆支点设置在顶端，左推杆(81)的一端与左支杆(71)相连，左推杆(81)的另一端与主滑块(9)相连；左摆杆(41)为所述左支链第一杠杆的施力构件，左拉杆(61)为所述左支链第一杠杆的出力构件，左拉杆(61)同时又为所述左支链第二杠杆的施力构件，左推杆(81)为所述左支链的左支杆(71)的出力杆；

所述右支链依次由右摆杆(42)、右压杆(52)、右拉杆(62)、右支杆(72)与右推杆(82)组成；右压杆(52)为右支链的第一杠杆，右支链第一杠杆的杠杆支点设置在中间位置；右支杆(72)为右支链的第二杠杆，右支链第二杠杆的杠杆支点设置在顶端，右推杆(82)的一端与右支杆(72)相连，右推杆(82)的另一端与主滑块(9)相连；右摆杆(42)为所述右支链第一杠杆的施力构件，右拉杆(62)为所述右支链第一杠杆的出力构件，右拉杆(62)同时又为所述右支链第二杠杆的施力构件，右推杆(82)为所述右支链的右支杆(72)的出力杆；

主滑块(9)和平衡滑块(3)均与冲床机身以移动副连接，曲柄(1)通过转动副与冲床机身相连，各杆件之间均以转动副连接。

2.如权利要求1所述的双杠杆高速精密冲床机构，其特征在于，所述左支链的左摆杆(41)和所述右支链的右摆杆(42)的一端通过转动副对称连接在平衡滑块(3)上，所述左支链的左摆杆(41)和所述右支链的右摆杆(42)的另一端分别通过转动副对称连接在左压杆(51)和右压杆(52)的一端；所述左支链的左压杆(51)和所述右支链的右压杆(52)的杠杆支点分别通过杠杆支点转动副一(10a)和杠杆支点转动副二(10b)安装在冲床机身上；所述左支链的左压杆(51)和所述右支链的右压杆(52)的另一端分别通过转动副对称连接在左拉杆(61)和右拉杆(62)的一端上，左拉杆(61)和右拉杆(62)的另一端分别通过杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)安装在冲床机身上；左推杆(81)和右推杆(82)的一端分别通过转动副与左支杆(71)和右支杆(72)相连，左推杆(81)和右推杆(82)的另一端分别通过转动对称连接在主滑块(9)上；

在竖直方向上，左摆杆(41)和右摆杆(42)位于杠杆支点转动副一(10a)与杠杆支点转动副二(10b)的内侧，左拉杆(61)和右拉杆(62)分别位于杠杆支点转动副一(10a)和杠杆支点转动副二(10b)的外侧，左拉杆(61)和右拉杆(62)分别位于杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)的外侧，左推杆(81)和右推杆(82)分别位于杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)的外侧。

3.如权利要求2所述的双杠杆高速精密冲床机构，其特征在于，左支链中左支杆(71)的右端和右支链中右支杆(72)的左端分别通过杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)对称连接在微动调整滑块(15)上；微动调整滑块(15)安装在冲床机身上，且位于主滑块(9)的正上方。

4.如权利要求2所述的双杠杆高速精密冲床机构，其特征在于，左压杆(51)和右压杆(52)的杠杆支点分别通过杠杆支点转动副一(10a)和杠杆支点转动副二(10b)与微动调整滑块一(16a)和微动调整滑块二(16b)连接；微动调整滑块一(16a)和微动调整滑块二(16b)均安装在冲床机身上，且微动调整滑块一(16a)和微动调整滑块二(16b)对称布置在机身的两侧。

5.如权利要求1所述的双杠杆高速精密冲床机构，其特征在于，所述左支链的左摆杆(41)和所述右支链的右摆杆(42)的一端通过转动副对称连接在平衡滑块(3)上，所述左支链的左摆杆(41)和所述右支链的右摆杆(42)的另一端分别通过转动副对称连接在左压杆(51)和右压杆(52)的一端；所述左支链的左压杆(51)和所述右支链的右压杆(52)的杠杆支点分别通过杠杆支点转动副一(10a)和杠杆支点转动副二(10b)安装在冲床机身上；所述左支链的左压杆(51)和所述右支链的右压杆(52)的另一端分别通过转动副对称连接在左拉杆(61)和右拉杆(62)的一端上，左拉杆(61)和右拉杆(62)的另一端分别通过杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)安装在冲床机身上；左推杆(81)和右推杆(82)的一端分别通过转动副与左支杆(71)和右支杆(72)相连，左推杆(81)和右推杆(82)的另一端分别通过转动对称连接在主滑块(9)上；

在竖直方向上，左摆杆(41)和右摆杆(42)分别位于杠杆支点转动副一(10a)与杠杆支点转动副二(10b)的外侧，左拉杆(61)和右拉杆(62)位于杠杆支点转动副一(10a)和杠杆支点转动副二(10b)的内侧，左拉杆(61)和右拉杆(62)位于杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)的内侧，左推杆(81)和右推杆(82)位于杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)的内侧。

6.如权利要求5所述的双杠杆高速精密冲床机构，其特征在于，左支链中左支杆(71)的左端和右支链中右支杆(72)的右端分别通过杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)与微动调整滑块一(17a)和微动调整滑块二(17b)相连；微动调整滑块一(17a)和微动调整滑块二(17b)安装在冲床机身上，微动调整滑块一(17a)和微动调整滑块二(17b)对称布置在机身的两侧。

7.如权利要求5所述的双杠杆高速精密冲床机构，其特征在于，左压杆(51)和右压杆(52)的杠杆支点分别通过杠杆支点转动副一(10a)和杠杆支点转动副二(10b)与微动调整滑块一(18a)和微动调整滑块二(18b)连接，微动调整滑块一(18a)和微动调整滑块二(18b)安装在冲床机身上，微动调整滑块一(18a)和微动调整滑块二(18b)对称布置在机身的两侧。

8.如权利要求1所述的双杠杆高速精密冲床机构，其特征在于，左支链中左压杆(51)的右端和右支链中右压杆(52)的左端分别通过转动副对称连接在平衡滑块(3)上，左支链中左压杆(51)的左端和右支链中右压杆(52)的右端分别通过转动副与左拉杆(61)和右拉杆(62)一端相连；左支链中左摆杆(41)和右支链中右摆杆(42)的一端分别通过转动副安装在冲床机身上并对称布置在平衡滑块(3)两侧；左支链中左摆杆(41)和右支链中右摆杆(42)的另一端分别通过杠杆支点转动副一(10a)和杠杆支点转动副二(10b)与左压杆(51)和右压杆(52)相连，杠杆支点转动副一(10a)和杠杆支点转动副二(10b)分别位于所述左支链第一杠杆和右支链第一杠杆的杠杆支点处；所述左支链的左压杆(51)和所述右支链的右压杆(52)的另一端分别通过转动副连接在左拉杆(61)和右拉杆(62)的一端上，左拉杆(61)和右拉杆(62)的另一端分别通过转动副连接在左支杆(71)和右支杆(72)的一端；所述左支链的左支杆(71)和所述右支链的右支杆(72)的杠杆支点都设置在另一端，所述左支链的左支杆(71)和所述右支链的右支杆(72)的杠杆支点分别通过杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)安装在冲床机身上；左推杆(81)和右推杆(82)的一端分别通过转动副与左支杆(71)和右支杆(72)相连，左推杆(81)和右推杆(82)的另一端分别通过转动副对称连接在主滑块(9)上；

在竖直方向上，左拉杆(61)和右拉杆(62)分别位于杠杆支点转动副一(10a)和杠杆支点转动副二(10b)的外侧，左拉杆(61)和右拉杆(62)分别位于杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)的外侧，左推杆(81)和右推杆(82)分别位于杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)的外侧。

9.如权利要求8所述的双杠杆高速精密冲床机构，其特征在于，左支链中左支杆(71)的右端和右支链中右支杆(72)的左端分别通过杠杆支点转动副三(11a)和杠杆支点转动副四(11b)对称连接在微动调整滑块(19)上，微动调整滑块(19)安装在冲床机身上，微动调整滑块(19)位于主滑块(9)的正上方。

10.如权利要求8所述的双杠杆高速精密冲床机构，其特征在于，左摆杆(41)的一端通过转动副与微动调整滑块一(20a)连接，右摆杆(42)的一端通过转动副与微动调整滑块二(20b)连接，微动调整滑块一(20a)和微动调整滑块二(20b)安装在机身上，微动调整滑块一(20a)和微动调整滑块二(20b)对称布置在机身的两侧。

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