CN113202831A - 一种具有液压增压机构的液压机 - Google Patents

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Abstract

一种具有液压增压机构的液压机，包括：主液压缸、增压缸和用于限定增压缸缸体位置的锁定机构，所述主液压缸提供动力源；所述增压缸由主液压缸的动力驱动，主液压缸带动增压缸运动一定行程后，锁定机构将增压缸的缸体位置约束固定，主液压缸的动力端为增压缸提供动力，通过增压缸内的传压介质传递压力实现增压缸输出动力，使液压机产生增压动作。本发明通过优化增压机构的结构组成，使得液压机能够产生较大的工作压力，并且具有较大的快速开合模行程，以满足大型金属零件挤压成形的需要。

Description

一种具有液压增压机构的液压机
技术领域
本发明涉及液压成型设备技术领域，具体为一种具有液压增压机构的液压机。
背景技术
目前，在采用液压机进行挤压、精锻、液态模锻等大型金属零件的精密成形时，往往需要很大的成形力，以满足材料变形的要求；同时需要很大的工作行程，来满足开模空间的要求。对此一般是采用大型的液压机来解决问题，大行程、大压力的大型液压机，主要方法是通过增加液压缸的直径或数量来加大液压机的压力，通过增加液压缸的高度来增加液压机的行程，而大直径液压缸结构必然造成液压机结构庞大，价格高，液压系统复杂，工作速度较低，因而大大增加了生产成本。
采用常规的增压机构进行增压，是液压机构的一种常见增压方法，但会大大增加液压缸的高度，对于大行程的液压机则无能为力；并且带增压机构的液压机，控制管路承受的高压，会降低其寿命和出现泄漏的概率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种具有液压增压机构的液压机，使得该液压机能够产生较大的工作压力，并且具有较大的快速开合模行程，以满足大型金属零件挤压成形的需要。
本发明采用的技术方案是：一种具有液压增压机构的液压机，包括：主液压缸，所述主液压缸提供动力源；增压缸和用于限定增压缸缸体位置的锁定机构，所述增压缸由主液压缸的动力驱动，主液压缸带动增压缸运动一定行程后，锁定机构将增压缸的缸体约束固定，主液压缸的动力端为增压缸提供动力，通过增压缸内的传压介质传递压力实现增压缸输出动力，使液压机产生增压动作。
进一步优化，还设有一由主液压缸驱动的活动横梁，所述增压缸内置在活动横梁中。
进一步优化，所述增压缸内设有组合液压腔及沿组合液压腔上下布置的小直径的施压柱塞和大直径的增压活塞，所述施压柱塞的上端穿过活动横梁后与主液压缸的活塞杆相连接，所述增压活塞的下端穿过活动横梁后连接上模组件，主液压缸工作，通过施压柱塞带动活动横梁运动，在活动横梁位置固定时，主液压缸的活塞杆带动施压柱塞在组合液压腔内移动，通过组合液压腔内的介质传递压力并带动增压活塞相对于活动横梁移动，使液压机产生增压动作。
进一步优化，所述的锁定机构设置在活动横梁的侧面，通过锁定机构中相互接触的限位面阻挡活动横梁进一步移动。
进一步优化，所述的锁定机构包括设置在活动横梁上可移动的侧销，所述侧销由驱动机构驱动，对应侧销的侧面还设有与侧销配合并设置在液压机机架上的销孔，在活动横梁移动至侧销与销孔对应位置时，驱动机构驱动侧销移动使侧销和销孔配合将活动横梁固定。
进一步优化，所述的锁定机构包括设置在活动横梁中的侧压缸、侧销和与侧销固定连接的侧压柱塞，组合液压腔与侧压缸通过油路联通，所述侧压柱塞滑动配合在侧压缸中，侧销设置在活动横梁侧面的凹槽内，并通过弹簧将侧销约束到所述凹槽的内侧位置，对应侧销的侧面还设有与侧销配合并设置在液压机机架上的销孔；当组合液压腔内的传压介质对侧压柱塞产生的压力大于弹簧的弹力时，推动侧销移动并插入销孔中将活动横梁固定。
进一步优化，所述液压机机架上还固定连接有用于阻挡活动横梁的挡块，当活动横梁接触挡块后停止运动，使侧销与机架上的销孔对正。
进一步优化，所述挡块通过连接组件设置液压机机架上，可通过连接组件调整挡块的高度。
进一步优化，所述的锁定机构设有两组，并分别对称设置在活动横梁的两侧。
进一步优化，所述增压缸下部设有缸盖，缸盖固定连接在活动横梁上，缸盖与所述增压活塞一体连接的活塞杆滑动配合连接。
本发明的有益效果是：
其一、本方案中，主液压缸提供动力源，可直接带动空载的增压缸快速移动，当空载的增压缸移动一定行程后，通过锁定机构将增压缸的缸体位置约束固定，主液压缸的动力端为增压缸提供动力，通过增压缸内的传压介质传递压力实现增压缸压力输出，使液压机产生增压动作，本方案能够产生较大的工作压力，并且具有较大的快速开合模行程，以满足大型金属零件成形的需要；
进一步的，可设置一由主液压缸驱动的活动横梁，所述增压缸内置在活动横梁中，增压缸内设有组合液压腔及沿组合液压腔上下布置的小直径施压柱塞和大直径大于施压柱塞直径的增压活塞，所述施压柱塞的上端穿过活动横梁后与主液压缸的活塞杆相连接，所述增压活塞的下端穿过活动横梁后连接上模组件，主液压缸输出动力，通过施压柱塞带动活动横梁运动，在活动横梁位置固定时，主液压缸的活塞杆带动施压柱塞在组合液压腔内移动，通过组合液压腔内的介质传递压力并带动增压活塞相对于活动横梁移动，使液压机产生增压动作；在相同的设备压力（吨位）条件下，本方案中采用的主液压缸的直径要小于目前大型液压机中液压缸的直径，且主液压缸通过机械连接的方式直接带动增压机构动作，可以有效减小设备尺寸，使液压系统得以简化，明显降低设备成本。
其二、本方案中，由于主液压缸和增压机构的联合作用，可以进行快速空载下行，慢速合模和加压成形动作，避免对模具的冲击；回程时，可以先卸压，使模具慢速打开，然后快速回程。说明本液压机具有“快速下行、慢速加压、慢速卸压、快速回程”的特点，有利于提高生产效率和节能降耗，且动作连续操作方便。
其三、本方案中，液压增压机构通过锁定机构将活动横梁的位置锁死在立板上，在增压成形时，其反作用力由活动横梁和立板承担，不增加液压机机架的载荷。
其四、本方案中，采用直径较小的主液压缸，压力机在快速下行和回程时，需要的供油量小，可以加快运动速度，并减小对液压系统的要求。增压机构只是在液压机对工件高压成型时才工作，其行程很短，需要的能量很少，由此对主液压缸高度的影响也很小。
其五、液压管路和液压系统都处在低压端运行，不会因增加了增压机构而增大其工作压力，不会降低其使用寿命。
附图说明
图1是本发明其中一种实施方式的结构示意图。
附图标记：1.主液压缸；2.上横梁；3.活动横梁；4.立柱；5.连接板；6.立板；7.挡块；8.下横梁；9.活塞杆；10.施压柱塞；11.螺母；12.增压活塞；13.缸盖；14.侧销；15.弹簧；16.导板；17.螺钉；18.弹簧；19.螺钉；20.上模组件；21.下模组件；M.销孔；a.组合液压腔；b.油路；c. 侧压缸。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其它实施方式中。
需要说明的是：除非另做定义，本文所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语不表述数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，但并不排除其他具有相同功能的元件或者物件。
一种具有液压增压机构的液压机，包括由上横梁、下横梁和立柱构成的框架、主液压缸、增压缸和用于限定增压缸缸体位置的锁定机构，所述主液压缸提供动力源，所述增压缸由主液压缸的动力驱动，主液压缸带动空载的增压缸运动一定行程后，锁定机构将增压缸的缸体位置约束固定，主液压缸的动力端为增压缸提供动力，通过增压缸内的传压介质传递压力实现增压缸输出动力，使液压机产生增压动作。
本方案中，还设有一由主液压缸驱动的活动横梁，主液压缸的活塞杆连接活动横梁并带动活动横梁以及上模组件移动，增压缸内置在活动横梁中，所述增压缸内设有组合液压腔及沿组合液压腔上下布置的小直径的施压柱塞和大直径的增压活塞，所述施压柱塞的上端穿过活动横梁后与主液压缸的活塞杆相连接，所述增压活塞的下端穿过活动横梁后连接上模组件，主液压缸工作，通过施压柱塞带动活动横梁运动，在活动横梁位置固定时，主液压缸的活塞杆带动施压柱塞在组合液压腔内移动，通过组合液压腔内的介质传递压力并带动增压活塞相对于活动横梁移动，使液压机产生增压动作。
需要说明的是：本方案中液压增压机构利用帕斯卡原理，在密闭的组合液压腔中，利用比较小的力驱动小直径的施压柱塞，可以使大直径的增压活塞产生较大的压力输出。其增压比为增压活塞与施压柱塞的横截面积之比。在满足相同的增压比的条件下，在结构允许时，可采用较大的增压活塞与施压柱塞横截面积，这样可以减小压力介质的压强，降低增压机构的密封要求；为了充分利用液压机机架的结构，可以使增压活塞的直径和主液压缸的活塞直径基本相同，当然也可以不同；然后按增压比设计施压活塞的直径。
本方案中，所述的锁定机构其目的是能够将活动横梁固定，从而能够使液压增压机构工作，对工件产生高压进行成形；本方案中：所述的锁定机构设置在活动横梁的侧面，通过锁定机构中相互接触的限位面阻挡活动横梁进一步移动；例如；采用侧销和销孔的配合或者凸台和凹槽的配合等等，具体的可采用如下结构：其一、所述的锁定机构包括设置在活动横梁上可移动的侧销，所述侧销由驱动机构驱动其移动，对应侧销的侧面还设有与侧销配合并设置在液压机机架上的销孔，在活动横梁移动至侧销与销孔对应时，驱动机构驱动侧销移动使侧销和销孔配合将活动横梁固定；其二、所述的锁定机构包括设置在活动横梁中的侧压缸、侧销和与侧销固定连接的侧压柱塞，组合液压腔与侧压缸通过油路联通，所述侧压柱塞滑动密封配合在侧压缸中，侧销设置在活动横梁侧面的凹槽内，并通过弹簧将侧销约束到所述凹槽的内侧位置，对应侧销的侧面还设有与侧销配合并设置在液压机机架上的销孔；当组合液压腔内的传压介质对侧压柱塞产生的压力大于弹簧的弹力时，推动侧销移动并插入销孔中将活动横梁固定。
本方案中，所述的锁定机构设有两组，并分别对称设置在活动横梁的两侧。
实施例1、
下面结合附图详细描述本发明其中一种实施方式的具体结构：如图1所示，一种具有液压增压机构的液压机，包括主机和用于控制主机的液压系统，其中主机包括主液压缸1、上横梁2、活动横梁3、下横梁8、立柱4，在活动横梁3中设有液压增压机构，该液压增压机构包括增压缸和用于限定增压缸缸体位置的锁定机构，还包括设置在液压机两侧的立柱4之间，与下横梁8固定连接的立板6，所述立板6上具有销孔M，能够在与锁定机构配合使用时，对活动横梁3的运动进行约束。
本实施例中，所述增压缸内设有组合液压腔a，在所述组合液压腔a中沿竖直方向从上至下依次设有小直径的施压柱塞10和大直径的增压活塞12；所述主液压缸1的内径为d 1，主液压缸1的活塞杆9下部连接直径为d 2施压柱塞10，其中d 1大于d 2，施压柱塞10在组合液压腔a中运动，能够使组合液压腔a产生油压，其压强p 2为
p 2=p 1×d 1 2/d 2 2
式中p 1为主液压缸1的油压；施压柱塞10下面通过螺纹固定连接有螺母11，螺母11的作用是承受活动横梁3及其所连接的零件的质量，并能够带动其回程；
组合液压腔a下部设置有增压活塞12，当小直径施压柱塞10向组合液压腔a施压时，可使大直径增压活塞12产生较大的工作压力，其压力P为
P=p 2×π/4×d 3 2
此时，液压增压机构的增压比n为
n=d 3 2/d 2 2
所述增压缸下部设有缸盖13，缸盖13固定连接在活动横梁3上，缸盖13与所述增压活塞12一体连接的活塞杆滑动配合连接，活塞杆的底部通过螺钉19与连接板5固定连接，连接板5通过弹簧18及螺钉17与活动横梁3连接，并使增压活塞12在增压缸中处于上始点位置，同时该结构该可以实现在活动横梁位置被锁定时，增压活塞12可以带动连接板产生一定的位移量；当组合液压腔a产生压力时，增压活塞12带动连接板5及固定在连接板5上的上模组件20相对于活动横梁3产生向下运动。
本实施例中，所述组合液压腔a沿横向对称设置有两组锁定机构，所述锁定机构包括侧压缸c、侧销14和与侧销14固定连接的侧压柱塞，侧压柱塞滑动密封配合在侧压缸c中，侧销14由导板16滑动配合，并通过弹簧15的弹力将其约束到活动横梁3的内侧凹孔内；当组合液压腔a内的传压介质对侧压柱塞产生的压力大于弹簧15的弹力时，侧销14向外运动，插入所述立板6上的销孔M中，能够将活动横梁3固定，从而能够使增压机构工作，对模具产生高压进行成形。
本实施例中，所述立板6上固定连接有挡块7，当活动横梁3触到挡块7后停止运动，使侧销15与立板6上的销孔M对正，能够使两者准确对合。所述挡块7也可以一体设置在活动横梁3中。
本实施例中，组合液压腔a与侧向液压缸c通过油路b联通，缸中充满传压介质。
挡块7的凸台和销孔为矩形阵列布排，能够承受大的约束力；调整挡块的高度，可以调整液压机的闭合高度。
图1中的各零件的向下运动方向称为下行方向，向上运动方向为回程方向；横向合模机构从中心向两侧方向称为前进方向，反方向为后退方向。
一种具有液压增压机构的液压机对工件高压挤压成型的控制方法，步骤如下：
步骤一、液压机工作，主液压缸1输出动力，通过活动横梁3带动液压增压装置、连接板5及上模组件20快速下行，运动速度有压机液压系统控制；
步骤二、当上模组件20与下模组件21开始闭合时，活动横梁3触到立板6上的挡块7而停止运动，使锁定机构的侧销14与立板6上的销孔M的对正；
步骤三、主液压缸1带动施压柱塞10继续下行，组合液压腔a的油压升高，此时，由于侧销14的运动阻力远小于使增压活塞12运动所需的压力，组合液压腔a的压力油首先推动侧销14进入销孔M中，将活动横梁3锁住而不能运动，由于侧销9与销孔M间具有足够的受力面积，因而能够承受足够的锁模力；
步骤四、施压柱塞10继续运动，组合液压腔a的油压继续升高，迫使增压活塞12带动连接板5和上模组件20慢速下行，进行高压挤压成形；
步骤五、压机回程，组合液压腔a的油压下降，连接板5在弹簧18的作用下复位，侧销14在弹簧15的弹力作用下退出销孔M；
步骤六、液压机继续后退，施压柱塞10的带动活动横梁3等回程，液压机的顶出机构工作，将制件顶出脱模，完成一次成形过程。
以上可知，整个液压增压机构可以在液压机的带动下快速上下运动，具有较大的开合模行程，便于工艺操作；在进行成形运动时，具有较大的增压作用和较慢的下行速度，符合对塑性成形的工艺要求。
本实施例中，将侧压缸c与组合液压腔a通过油路联通，由组合液压腔a产生的压力使其产生锁模运动，侧压缸c的压力也可以单独通过液压系统提供，在通过液压系统单独对侧压缸c提供油压时，也可以不设置挡块7，当活动横梁3下行到使侧销15与立板6上的销孔M对正的位置时，液压系统使活动横梁3停止下行，同时对侧压缸c供油，能够使使侧销15与销孔M对合。
本方案中，所述的增压缸具有如下两种实现方式：其一、以组合液压腔的形式设置在活动横梁中；其二、单独设计成缸体结构，并安装固定在活动横梁3中。
本实施例中是将液压机应用于挤压成形加工中，该液压机同样可以用于液态模锻、精密锻造等大型零件的成形工艺。
本发明实施例以主液压缸提供动力源，将主液压缸的输出端与增压缸的施压柱塞相连接，驱动增压缸运动，并由主液压缸为增压缸的增压运动提供动力，使其产生增压压力，也可以采用机械加压机构为动力源，如电动缸为动力源，将电动缸的输出端与增压缸的施压柱塞相连接，形成机械式加压液压缸增压的混合式增压压力机。换句话说，也可以采用将本发明的液压增压装置用在其他机械压力机，增加设备的压力。
本发明实施例采用一个增压活塞输出增压压力，在采用机械加压机构为动力源时，也可以采用两个或多个增压活塞输出增压压力。
应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可以有其他的多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种具有液压增压机构的液压机，其特征在于：包括：
主液压缸，所述主液压缸提供动力源；
增压缸和用于限定增压缸缸体位置的锁定机构，所述增压缸由主液压缸的动力驱动，主液压缸带动增压缸运动一定行程后，锁定机构将增压缸的缸体约束固定，主液压缸的动力端为增压缸提供动力，通过增压缸内的传压介质传递压力实现增压缸输出动力，使液压机产生增压动作。
2.根据权利要求1所述的一种具有液压增压机构的液压机，其特征在于：还设有一由主液压缸驱动的活动横梁，所述增压缸内置在活动横梁中。
3.根据权利要求2所述的一种具有液压增压机构的液压机，其特征在于：所述增压缸内设有组合液压腔及沿组合液压腔上下布置的小直径施压柱塞和大直径增压活塞，所述施压柱塞的上端穿过活动横梁后与主液压缸的活塞杆相连接，所述增压活塞的下端穿过活动横梁后连接上模组件，主液压缸工作，通过施压柱塞带动活动横梁运动，在活动横梁位置固定时，主液压缸的活塞杆带动施压柱塞在组合液压腔内移动，通过组合液压腔内的介质传递压力并带动增压活塞相对于活动横梁移动，使液压机产生增压动作。
4.根据权利要求2或3所述的一种具有液压增压机构的液压机，其特征在于：所述的锁定机构设置在活动横梁的侧面，通过锁定机构中相互接触的限位面阻挡活动横梁进一步移动。
5.根据权利要求4所述的一种具有液压增压机构的液压机，其特征在于：所述的锁定机构包括设置在活动横梁上可移动的侧销，所述侧销由驱动机构驱动，对应侧销的侧面还设有与侧销配合并设置在液压机机架上的销孔，在活动横梁移动至侧销与销孔对应时，驱动机构驱动侧销移动使侧销和销孔配合将活动横梁固定。
6.根据权利要求4所述的一种具有液压增压机构的液压机，其特征在于：所述的锁定机构包括设置在活动横梁中的侧压缸、侧销和与侧销固定连接的侧压柱塞，组合液压腔与侧压缸通过油路联通，所述侧压柱塞滑动配合在侧压缸中，侧销设置在活动横梁侧面的凹槽内，并通过弹簧将侧销约束到所述凹槽的内侧位置，对应侧销的侧面还设有与侧销配合并设置在液压机机架上的销孔；当组合液压腔内的传压介质对侧压柱塞产生的压力大于弹簧的弹力时，推动侧销移动并插入销孔中将活动横梁固定。
7.根据权利要求6所述的一种具有液压增压机构的液压机，其特征在于：所述液压机机架上还固定连接有用于阻挡活动横梁的挡块，当活动横梁接触挡块后停止运动，使侧销与机架上的销孔对正。
8.根据权利要求7所述的一种具有液压增压机构的液压机，其特征在于：所述挡块通过连接组件设置液压机机架上，可通过连接组件调整挡块的高度。
9.根据权利要求5或6所述的一种具有液压增压机构的液压机，其特征在于：所述的锁定机构设有两组，并分别对称设置在活动横梁的两侧。
10.根据权利要求3所述的一种具有液压增压机构的液压机，其特征在于：所述增压缸下部设有缸盖，缸盖固定连接在活动横梁上，缸盖与所述增压活塞一体连接的活塞杆滑动配合连接。
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