CN113290188A - 锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高端装备制造产业，具体涉及锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置及方法，包括杠杆、导轨、杠杆支点座、动力单元和锁紧单元，杠杆中部沿其长度方向设有支点移动槽；导轨设置在机身底部；杠杆支点座下端通过销轴与支点移动槽连接，杠杆支点座上端与导轨连接；动力单元驱动杠杆支点座沿导轨移动；锁紧单元将杠杆支点座锁紧在导轨上。具有杠杆式机械下顶料的同步性好、对称均衡、顶出力大(比传统技术提高3倍以上)、绿色节能等技术特性基础上，实现了自动精准调控锻挤力，有效提高效率、稳定性，满足精密锻挤或多工位锻造自动化生产线和精密模锻净近成型加工自动控制的迫切需求，达到锻造压力机自动调整精准控制下锻挤力的效果。

Description

锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置及方法

技术领域：

本发明涉及高端装备制造产业技术领域，具体涉及锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置及方法。

背景技术：

锻造机械压力机普遍采用下顶料装置，传统机械下顶料装置有凸轮式、气垫式技术结构，但上述技术结构存在下顶力不足、行程是固定于某一数值等技术问题。因此，只能满足一般锻造下顶料，制约了锻造机械压力机广泛应用，尤其是无法满足多工位锻造和热摸锻压力机特殊锻挤力的要求。针对现有机械下顶料装置存在的技术问题，本公司创造性的研发了齿轮齿条式机械下顶料装置(公告号：CN107081401B)和杠杆式机械下顶料装置(公告号：CN107214284B，具体结构如图10所示)两种新型技术结构，杠杆式机械下顶料装置包括依次相连的上拉杆、调节螺母、下拉杆、拉杆接头、杠杆和顶料座，其中杠杆中部设有杠杆支点座，杠杆支点座紧固在机身底部，上拉杆与下拉杆通过调节螺母连接，技术方案详见该发明专利说明书具体内容。两种新型技术结构的研发初步解决了一些技术难题，尤其是杠杆式机械下顶料装置具有同步性好、对称均衡、顶出力大(比传统技术提高了3倍以上)、结构简单、紧凑、机械效率高、制造成本低、维修简单、绿色节能等技术效果。

但是，在实践应用过程中，仍发现存在着深层次技术难题亟待进一步在技术结构上深入研究解决，杠杆式机械下顶料装置设置于设备地基下面的地坑内，当需要调节锻挤力时，即需要调节杠杆支点座在杠杆上的位置，调节时操作人员都需要拆卸地基防护盖板进入地坑内作业，拆装调节杠杆式机械下顶料装置部件重量达数吨，地坑内空间非常狭小，又无法使用起吊设备，操作人员要仰头拆装零部件，并计算测量确定杠杆支点座的移动位置，还要经过多次长时间进行调试反复验证，所以，靠人工是很难完成锻挤力的调节且调整精度无法保证。另外，随着金属成形装备行业自动化连线及智能化控制技术的推广应用，以及特殊异形精密锻件加工工艺复杂变化，确实又需要频繁自动精确调整锻挤力，因此，急需研发特殊的技术方案，来解决杠杆式机械下顶料装置人工调整杠杆锻挤力操作难实现、不精确、效率低、稳定性差，更无法满足自动化、智能化生产线及特殊异形精密锻件金属成形控制的深层次技术难题。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容：

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置及方法，结构设计合理、杠杆支点座定位精度高、锻挤力自动调节、锻挤力调节精准可控、提高设备工作效率及稳定性。

本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：

锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，包括：

杠杆，所述杠杆中部沿其长度方向设有支点移动槽；

导轨，所述导轨设置在机身底部；

杠杆支点座，所述杠杆支点座下端销轴，所述销轴活动设置在支点移动槽内，所述杠杆支点座上端与导轨连接构成移动导轨副；

动力单元，用于驱动所述杠杆支点座沿导轨精准移动；

锁紧单元，用将所述杠杆支点座紧固在导轨上。

所述杠杆支点座下端对称设有两自润滑铜套A，所述自润滑铜套A内设有所述销轴。

所述支点移动槽内设有自润滑铜套B。

所述杠杆支点座对应间隔设有两个所述导轨，所述杠杆支点座上对称设有两个导轨凹槽，所述导轨设置在导轨凹槽内，所述导轨外侧设有凹槽，所述凹槽内设有导轨压板，所述导轨压板通过多个带孔锁紧螺栓A与所述杠杆支点座连接，所述导轨压板与导轨之间以及导轨与所述杠杆支点座之间分别设有导轨板。

相邻两个或多个所述带孔锁紧螺栓A通过铁丝A连接绑紧。

所述导轨与杠杆支点座之间设有调整斜铁。

所述导轨压板上设有锁紧螺纹孔A，对应的所述杠杆支点座上设有光孔A，所述带孔锁紧螺栓A穿过光孔A与锁紧螺纹孔A连接。

所述锁紧单元包括锁紧压块，所述导轨压板中部设有槽孔，所述锁紧压块设置在槽孔内，所述杠杆支点座上设有气动夹紧机构，所述气动夹紧机构与所述锁紧压块连接。

所述气动夹紧机构包括放松气缸，所述放松气缸与所述锁紧压块连接，所述放松气缸与所述杠杆支点座之间设有碟簧，所述放松气缸与PLC控制器连接。

所述动力单元包括伺服电机和滚珠丝母，所述滚珠丝母设置在杠杆支点座上，所述滚珠丝母上设有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠两端分别设有轴承、轴承压盖和轴承座，所述轴承座安装在机身底部，所述滚珠丝杠一端设有同步带轮，所述伺服电机上设有传动同步带轮，所述传动同步带轮与同步带轮之间设有同步齿形带，所述伺服电机与PLC控制器连接。

所述伺服电机为双轴伺服电机，所述双轴伺服电机同时驱动两个所述滚珠丝杠旋转。

所述杠杆一端与顶料座连接，另一端与拉杆接头连接，所述拉杆接头连接有下拉杆，所述下拉杆通过预紧防松螺母与上拉杆连接，所述预紧防松螺母包括螺母本体，所述螺母本体内部设有调节孔，所述调节孔上端设有与上拉杆螺纹连接的上螺纹，下端设有与下拉杆螺纹连接的下螺纹，所述螺母本体每端都对称设有两个锁紧凸起，所述锁紧凸起中部沿螺母本体长度方向设有开口槽A，所述开口槽A与调节孔连通，所述开口槽A将锁紧凸起分成锁紧凸起A和锁紧凸起B两部分，所述锁紧凸起上设有多个将锁紧凸起A和锁紧凸起B锁紧的带孔锁紧螺栓B，所述带孔锁紧螺栓B通过铁丝B连接绑紧，所述锁紧凸起下方的螺母本体外壁上径向设有开口槽B。

锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控方法，包括以下步骤：

步骤一：将杠杆支点座设计成可自动控制移动，并对其移动进行精确导向，通过PLC控制器自动控制动力单元驱动杠杆支点座移动改变杠杆支点位置，实现自动精确调控锻挤力；

步骤二：采用动力单元对杠杆支点座的移动位置进行重复定位精度控制；

步骤三：采用锁紧单元对调整到位的杠杆支点座进行锁紧定位。

本发明采用上述技术方案，能够带来如下有益效果：自动精确调整机身底部导轨上杠杆支点座横向移动位置，改变杠杆力臂长度比例，实现调节锻挤力大小，杠杆支点座位置调整到位后对其进行锁紧固定。具有杠杆式机械下顶料的同步性好、对称均衡、顶挤力大(比传统技术提高了3倍以上)、机械转化效率高、绿色节能等技术特性基础上，实现自动控制锻挤力、调整精确度高，解决了人工调整难的问题，提高了设备的生产效率、稳定性、产品合格率，满足了精密锻挤(或多工位锻造)自动化、智能化生产线和精密锻件近净成形加工控制的迫切需求，达到了锻造压力机自动调整控制锻挤力的效果。

附图说明：

图1为本发明锻挤力自动调控装置的结构示意图；

图2为本发明锻挤力自动调控装置的仰视图；

图3为本发明图1中的A-A向剖视图；

图4为本发明图1中的B-B向剖视图；

图5为本发明图2中的C-C向剖视图；

图6为本发明图2中的D-D向剖视图；

图7为本发明图1中X部的局部放大图；

图8为图7中的E-E向剖视图；

图9为图7中的F-F向剖视图；

图10为现有杠杆式机械下顶料装置的结构示意图；

图中，1、杠杆，2、支点移动槽，3、导轨，4、机身，5、杠杆支点座，6、销轴，7、移动导轨副，8、动力单元，801、伺服电机，802、滚珠丝母，803、滚珠丝杠，804、轴承，805、轴承压盖，806、轴承座，807、同步带轮，808、传动同步带轮，809、同步齿形带，9、锁紧单元，901、锁紧压块，902、槽孔，903、放松气缸，904、碟簧，10、自润滑铜套B，11、导轨凹槽，12、凹槽，13、导轨压板，14、带孔锁紧螺栓A，15、导轨板，16、铁丝A，17、调整斜铁，18、锁紧螺纹孔A，19、光孔A，20、顶料座，21、拉杆接头，22、下拉杆，23、预紧防松螺母，2301、螺母本体，2302、调节孔，2303、上螺纹，2304、下螺纹，2305、锁紧凸起，2306、开口槽A，2307、锁紧凸起A，2308、锁紧凸起B，2309、带孔锁紧螺栓B，2310、铁丝B，2311、开口槽B，2312、光孔B，2313、锁紧螺纹孔B，24、上拉杆，25、调节螺母，26、锁紧螺母，27、现有杠杆支点座，28、自润滑铜套A。

具体实施方式：

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

在本发明中，术语“中部”、“轴向”、“径向”、“A”、“B”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的位置。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“设置”、“连接”、“连通”等术语应做广义理解，例如，“设有”和“设置”可以是固定安装，也可以是可拆卸安装，或成一体；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-9所示，锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，包括：

杠杆1，所述杠杆1中部沿其长度方向设有支点移动槽2；

导轨3，所述导轨3设置在机身4底部；

杠杆支点座5，所述杠杆支点座5下端销轴6，所述销轴6活动设置在支点移动槽2内，所述杠杆支点座5上端与导轨3连接构成移动导轨副7；

动力单元8，用于驱动所述杠杆支点座5沿导轨3精准移动；

锁紧单元9，用将所述杠杆支点座5紧固在导轨3上。通过在杠杆1中部设置支点移动槽2和导轨3，实现杠杆支点座5可以精确移动，通过设置动力单元8能够自动化的实现对杠杆支点座5移动距离进行精确驱动控制，通过锁紧单元9将移动到位的杠杆支点座5进行锁紧，确保后续使用中支点位置不会发生改变。实现自动控制锻挤力、调整精确度高，解决了人工调整难的问题，提高了设备的工作效率、产品合格率，满足了精密锻挤(或多工位锻造)自动化、智能化生产线和精密锻件成形控制的迫切需求，达到了锻造压力机自动调整锻挤力的效果。

所述杠杆支点座下端对称设有两自润滑铜套A28,所述自润滑铜套A28内设有所述销轴6。

所述支点移动槽2内设有自润滑铜套B10。确保销轴6在杠杆支点座下端孔内自润滑铜套A28和支点移动槽2内自润滑铜套B10滚滑结合运动，实现杠杆支点座5移动平稳顺畅，避免了自润滑铜套B10研伤，提高稳定性。

所述杠杆支点座5对应间隔设有两个所述导轨3，所述杠杆支点座5上对称设有两个导轨凹槽11，所述导轨3设置在导轨凹槽11内，所述导轨3外侧设有凹槽12，所述凹槽12内设有导轨压板13，所述导轨压板13通过多个带孔锁紧螺栓A14与所述杠杆支点座5连接，所述导轨压板13与导轨3之间以及导轨3与所述杠杆支点座5之间分别设有导轨板15。采用将杠杆支点座5居中在两个导轨3之间进行导向移动，具有结构稳定、受力均匀、运行精度高等优点，同时可以将滚珠丝母802和滚珠丝杠803设置在两个导轨3之间的杠杆支点座5上，这样驱动分配更加均匀，确保杠杆支点座移动平稳顺畅。

相邻两个或多个所述带孔锁紧螺栓A14通过铁丝A16连接绑紧。通过铁丝A16可以将带孔锁紧螺栓A14连接绑定在一起，进而有效防止带孔锁紧螺栓A14松动，确保整体结构连接可靠。

所述导轨3与杠杆支点座5之间设有调整斜铁17。便于精确调整。

所述导轨压板13上设有锁紧螺纹孔18，对应的所述杠杆支点座5上设有光孔19，所述带孔锁紧螺栓A14穿过光孔A19与锁紧螺纹孔A18连接。

所述锁紧单元9包括锁紧压块901，所述导轨压板13中部设有槽孔902，所述锁紧压块901设置在槽孔902内，所述杠杆支点座5上设有气动夹紧机构，所述气动夹紧机构与所述锁紧压块901连接。充分利用导轨压板13的结构特征，在导轨压板13中部设置槽孔902，然后将锁紧压块901安装在槽孔902内实现锁紧压块901、导轨压板13和杠杆支点座5依次连接，在碟簧904的作用下驱动锁紧压块901向导轨3方向压紧，进而将杠杆支点座5锁紧在导轨3上，当需要移动杠杆支点座5时，放松气缸903动作克服碟簧904作用使锁紧压块901脱离导轨3，然后伺服电机801动作驱动杠杆支点座5移动，当移动到位后，伺服电机801停止工作，放松气缸903复位，碟簧904起作用将杠杆支点座5锁紧在导轨3上。

所述气动夹紧机构包括放松气缸903，所述放松气缸903与锁紧压块901连接，所述放松气缸903与所述杠杆支点座5之间设有碟簧904。

所述动力单元8包括伺服电机801和滚珠丝母802，所述滚珠丝母802设置在杠杆支点座5上，所述滚珠丝母802上设有滚珠丝杠803，所述滚珠丝杠803两端分别设有轴承804、轴承压盖805和轴承座806，所述轴承座806安装在机身4底部，所述滚珠丝杠803一端设有同步带轮807，所述伺服电机801上设有传动同步带轮808，所述传动同步带轮808与同步带轮807之间设有同步齿形带809，所述伺服电机801与PLC控制器连接。通过带传动及丝杠传动，实现精确控制杠杆支点座的移动距离，实现自动精确调节控制锻压机的锻挤力。

所述伺服电机801为双轴伺服电机，所述双轴伺服电机同时驱动两个所述滚珠丝杠旋转。采用双轴伺服电机可以实现一台伺服电机801同步调节杠杆式机械下顶料装置中两个杠杆1的支点位置，进一步提高调节精度和同步性。当然也可以采用两台伺服电机，每台伺服电机调节一个杠杆的支点位置。

所述杠杆1一端与顶料座20连接，另一端与拉杆接头21连接，所述拉杆接头21连接有下拉杆22，所述下拉杆22通过预紧防松螺母23与上拉杆24连接，所述预紧防松螺母23包括螺母本体2301，所述螺母本体2301内部设有调节孔2302，所述调节孔2302上端设有与上拉杆24螺纹连接的上螺纹2303，下端设有与下拉杆22螺纹连接的下螺纹2304，所述螺母本体2301每端都对称设有两个锁紧凸起2305，所述锁紧凸起2305中部沿螺母本体2301长度方向设有开口槽A2306，所述开口槽A2306与调节孔2302连通，所述开口槽A2306将锁紧凸起2305分成锁紧凸起A2307和锁紧凸起B2308两部分，所述锁紧凸起2305上设有多个将锁紧凸起A2307和锁紧凸起B2308锁紧的带孔锁紧螺栓B2309，所述带孔锁紧螺栓B2309通过铁丝B2310连接，所述锁紧凸起2305下方的螺母本体2301外壁上径向设有开口槽B2311。锁紧凸起A2307上设有光孔B，锁紧凸起B2308上设有锁紧螺纹孔B，带孔锁紧螺母B穿过光孔B与锁紧螺纹孔B连接，通过设计预紧防松螺母23替代传统的调节螺母25和锁紧螺母26的方案，不仅能够实现装模高度额调整，而且利用金属弹性变形原理，通过设计开口槽A2306和开口槽B2311可以实现对螺纹连接的锁紧，有效解决调节螺母25和锁紧螺母26中的螺纹连接松动问题，特别是能够解决在重载荷的冲击力作用下发生松动的技术问题。

锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控方法，包括以下步骤：

步骤一：将杠杆支点座5设计成可自动控制移动，并对其移动进行精确导向，通过PLC控制器自动控制动力单元8驱动杠杆支点座5移动改变杠杆1支点位置，实现自动精确调控锻挤力；现有杠杆支点座27是不可移动的，大部分通过螺栓紧固在机身4上的，还有的直接做成一体无法拆卸。

步骤二：采用动力单元8对杠杆支点座5的移动位置进行重复定位精度控制；

步骤三：采用锁紧单元9对调整到位的杠杆支点座5进行锁紧定位。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，其特征在于，包括：

杠杆，所述杠杆中部沿其长度方向设有支点移动槽；

导轨，所述导轨设置在机身底部；

杠杆支点座，所述杠杆支点座下端设有销轴，所述销轴活动设置在支点移动槽内，所述杠杆支点座上端与导轨连接构成移动导轨副；

动力单元，用于驱动所述杠杆支点座沿导轨精准移动；

锁紧单元，用将所述杠杆支点座紧固在导轨上。

2.根据权利要求1所述的锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，其特征在于，所述杠杆支点座下端对称设有两自润滑铜套A，所述自润滑铜套A内设有所述销轴，所述支点移动槽内设有自润滑铜套B。

3.根据权利要求1或2所述的锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，其特征在于，每一所述杠杆支点座对应间隔设有两个所述导轨，所述杠杆支点座上对称设有两个导轨凹槽，所述导轨设置在导轨凹槽内，所述导轨外侧设有凹槽，所述凹槽内设有导轨压板，所述导轨压板通过多个带孔锁紧螺栓A与所述杠杆支点座连接，所述导轨压板与导轨之间以及导轨与所述杠杆支点座之间分别设有导轨板。

4.根据权利要求3所述的锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，其特征在于，相邻两个或多个所述带孔锁紧螺栓A通过铁丝A连接绑紧；所述导轨与杠杆支点座之间设有调整斜铁；所述导轨压板上设有锁紧螺纹孔A，对应的所述杠杆支点座上设有光孔A，所述带孔锁紧螺栓A穿过光孔A与锁紧螺纹孔A连接。

5.根据权利要求1或4所述的锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，其特征在于，所述锁紧单元包括锁紧压块，所述导轨压板中部设有槽孔，所述锁紧压块设置在槽孔内，所述杠杆支点座上设有气动夹紧机构，所述气动夹紧机构与所述锁紧压块连接。

6.根据权利要求5所述的锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，其特征在于，所述气动夹紧机构包括放松气缸，所述放松气缸与所述锁紧压块连接，所述放松气缸与所述杠杆支点座之间设有碟簧，所述放松气缸与PLC控制器连接。

7.根据权利要求1或6所述的锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，其特征在于，所述动力单元包括伺服电机和滚珠丝母，所述滚珠丝母设置在杠杆支点座上，所述滚珠丝母上设有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠两端分别设有轴承、轴承压盖和轴承座，所述轴承座安装在机身底部，所述滚珠丝杠一端设有同步带轮，所述伺服电机上设有传动同步带轮，所述传动同步带轮与同步带轮之间设有同步齿形带，所述伺服电机与PLC控制器连接。

8.根据权利要求7所述的锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，其特征在于，所述伺服电机为双轴伺服电机，所述双轴伺服电机同时驱动两个所述滚珠丝杠旋转。

9.根据权利要求1或8所述的锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控装置，其特征在于，所述杠杆一端与顶料座连接，另一端与拉杆接头连接，所述拉杆接头连接有下拉杆，所述下拉杆通过预紧防松螺母与上拉杆连接，所述预紧防松螺母包括螺母本体，所述螺母本体内部设有调节孔，所述调节孔上端设有与上拉杆螺纹连接的上螺纹，下端设有与下拉杆螺纹连接的下螺纹，所述螺母本体每端都对称设有两个锁紧凸起，所述锁紧凸起中部沿螺母本体长度方向设有开口槽A，所述开口槽A与调节孔连通，所述开口槽A将锁紧凸起分成锁紧凸起A和锁紧凸起B两部分，所述锁紧凸起上设有多个将锁紧凸起A和锁紧凸起B锁紧的带孔锁紧螺栓B，所述带孔锁紧螺栓B通过铁丝B连接绑紧，所述锁紧凸起下方的螺母本体外壁上径向设有开口槽B。

10.锻造压力机杠杆式锻挤力自动调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将杠杆支点座设计成可自动控制移动，通过PLC控制器自动控制动力单元驱动杠杆支点座移动改变杠杆支点位置，实现自动精确调控锻挤力；

步骤二：采用动力单元对杠杆支点座的移动位置进行重复定位精度控制；

步骤三：采用锁紧单元对调整到位的杠杆支点座进行锁紧定位。

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