CN113319933B - 一种模切机的液冷调压机构以及调压方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模切机的液冷调压机构及方法，通过在模切主轴与连杆组件之间设置可流动冷却介质的通道结构，使预设恒定温度的冷却介质循环流经通道结构，以保持模切主轴与连杆组件之间温度保持恒定，模切主轴与连杆组件之间配合稳定，保持恒定的接触压力，进而提升模切机中模切压力的精度，更适用于超高精度模切场合，同时由于上述冷却结构保持零件之间温度恒定，可避免内部温度剧烈变化造成零件损耗，降低寿命。

Description

一种模切机的液冷调压机构以及调压方法

技术领域

本发明属于模切机技术领域，涉及一种模切机的液冷调压机构及调压方法。

背景技术

模切压力调节是事关模切机模切产品质量的重要一步，模切压力太小，刀模不能切断产品，产品无法成型；即使刀模能切断产品，但压痕太小，会出现粘连的情况，影响后续的生产；但是如果模切压力太大，很容易对刀模造成影响，刀刃会很快变钝，影响模切版的使用寿命。而且钝化的刀模模切时，产品会不同程度低出现毛边。所以理想的模切压力就是做到在模切机压力最小的情况下，能使各切口的废边刚好分离，这样刀模就不易磨损。为了尽可能地以最小的压力来完成模切质量控制，可能需要反复调节模切压力。

试切法和理论核算法试切法是断定模切压力的常用的几种办法，通过这几种可对模切机运转过程中的模切压力进行调节，但上述方法也具有一些缺点，对于超高精度模切作业而言，影响模切压力大小的因素很多，其中尤为重要的一点是温度影响，尤其是模切主轴部分，由于模切主轴保持持续运转，通过连杆组件将模切主轴的旋转运动转换为上下模座的往复模切动作，连杆组件与模切主轴的表面在通过长时间运转后，回由于两者之间的摩擦产生热量，而由于金材料制成的模切主轴和连杆组件在收到不同温度时会发生缩涨，模切主轴与连杆组件的接触位置会发生形变，造成模切主轴与连杆组件的配合公差发生变化，进而使得模切主轴与连杆组件之间接触压力变化，造成连杆组件相连接的上下模座之间模切压力发生变化，同时加剧了零件损耗。

为此，需要将模切主轴与连杆组件之间的环境温度进行控温，以保持模切主轴与连杆组件接触位置温度恒定至标准模切压力下所对应的环境温度，并且当模切主轴与连杆组件接触位置的温度发生变化时，需要及时进行温度调整，以保持模切机在模切过程中不会受到温度变化影响，造成模切压力变化，影响模切精度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明公布了一种模切机的液冷调压机构及调压方法，本机构通过在模切主轴与连杆组件之间设置可流动冷却介质的通道结构，使预设恒定温度的冷却介质循环流经通道结构，以保持模切主轴与连杆组件之间温度保持恒定，模切主轴与连杆组件之间配合稳定，保持恒定的接触压力，进而提升模切机中模切压力的精度，更适用于超高精度模切场合，同时由于上述冷却结构保持零件之间温度恒定，可避免内部温度剧烈变化造成零件损耗，降低寿命。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种模切机的液冷调压机构，用于对模切主轴进行控温冷却以保持模切压力稳定，该液冷调压机构包括主轴组件和冷却循环组件，其中所述主轴组件包括模切主轴、连杆组件和下模座，所述下模座的底面设有用于承载主轴组件的轴承安装部，所述轴承安装部上设有轴承孔，所述模切主轴活动连接于所述轴承孔内；所述轴承安装部的中间位置设有安装槽，所述连杆组件位于安装槽内，且所述连杆组件与模切主轴活动连接。

所述连杆组件包括连接座、连接压盖和连接球头，其中所述连接座的中部设有连接轴孔，且所述连接座的侧面设有连接凸起，所述连接轴头的一端与所述连接凸起固定连接，所述连接轴头用于将模切主轴的旋转运动转换为模切机中上模座的往复位移运动；所述连接座的两端分别与一组连接压盖固定连接；所述连接座中的连接轴孔与模切主轴的外表面之间设有活动间隙，所述活动间隙内安装有第一轴承，所述第一轴承的外圈紧贴连接轴孔的内表面；所述连接压盖上设有导液接口，所述导液接口连通连接轴孔与模切主轴之间的活动间隙。

所述冷却循环组件包括制冷组件、储液箱、液泵以及冷却管路，所述冷却管路的一端与其中一组连接压盖的导液接口连通，冷却管路另一端依次连通液泵、储液箱、制冷组件后，冷却管路的末端与另一组连接压盖的导液接口连通。

进一步的，所述连接压盖上靠近连接座的一侧面设有注液槽和导液槽，所述注液槽和导液槽在连接压盖侧表面上呈环形，且所述注液槽和导液槽同心设置，其中所述注液槽位于最内侧，所述注液槽的直径小于连接座上的安装轴孔直径，且注液槽的直径大于模切主轴上的最大直径；所述注液槽与导液槽之间设有多个导液通孔，且所述导液通孔环绕连接压盖的轴心均匀分布。

进一步的，所述连接压盖与连接座的端面之间设有第一密封部，所述第一密封部用于密封连接压盖与连接座的安装间隙，所述第一密封部内设有第一密封圈，其中所述第一密封圈的直径大于连接压盖中导液槽的直径。

进一步的，所述连接压盖的中部设有连接轴孔，所述连接轴孔的内侧面上设有第二密封部，所述第二密封部内设有第二密封圈，所述第二密封圈与模切主轴的外圆表面接触。

进一步的，所述连接压盖的圆周表面上设有导液部，所述导液部内部设有导液通道，所述导液通道与连接压盖内的导液槽连通，所述导液接口安装于导液部上，且所述导液接口与导液通道连通。

进一步的，所述连接座的外侧面设有至少一个的连接通孔，所述连接通孔延伸至连接座的连接轴孔，所述连接通孔内设有第一测温组件，所述第一测温组件用于检测连接轴孔与模切主轴之间的活动间隙中的液体介质温度。

进一步的，所述第一轴承采用滚针轴承，所述滚针轴承包括套圈，所述套圈的外周表面与连接轴孔的内表面接触，且所述套圈内壁的直径小于导液槽的直径，所述套圈内壁的直径大于注液槽的直径。

进一步的，所述模切主轴与下模座的轴承孔之间设有多个第二轴承，所述第二轴承采用深沟球轴承，所述第二轴承与轴承孔同轴固定，所述模切主轴贯穿第二轴承的内圈。

同时该液冷调压机构中还包括控制装置，所述控制装置分别与第一测温组件、液泵、制冷组件电连接，所述控制装置用于接受第一测温组件的监测数据，并依据检测数据控制制冷组件的制冷功率以及液泵流速，进而控制连接轴孔与模切主轴之间的环境温度。

本发明还公开了一种模切机的液冷调压方法，包括如下步骤：

设定标准模切压力下，连接座与模切主轴进行运动时所对应的标准温度范围；

启动模切机，储液箱中的冷却介质通过连接管路流经制冷组件、连接座，并最终回流至储液箱中；

第一测温组件监测连接座与模切主轴之间活动间隙中冷却介质的当前温度；

比较冷却介质的当前温度与标准温度的差值；

根据差值控制制冷组件的制冷效率，使流经制冷组件的冷却介质保持标准温度流入连接座中；

通过冷却介质保持连接座与模切主轴之间的环境温度稳定在标准温度范围。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

1)本发明中的液冷调压机构通过在模切主轴与连杆组件之间设置可流动冷却介质的通道结构，使预设恒定温度的冷却介质循环流经通道结构，以保持模切主轴与连杆组件之间温度保持恒定，模切主轴与连杆组件之间配合稳定，保持恒定的接触压力，进而提升模切机中模切压力的精度，更适用于超高精度模切场合，同时由于上述冷却结构保持零件之间温度恒定，可避免内部温度剧烈变化造成零件损耗，降低寿命。

附图说明

图1是本实施例中一种模切机的液冷调压机构的结构布局图；

图2是本实施例的液冷调压机构中模切主轴与下模座的剖视图；

图3是图2中A位置的放大图；

图4是本实施例中连接压盖的立体图；

图5是本实施例中连接压盖的剖视结构图；

图6是图5中B位置的放大图；

图7是本实施例中冷却循环组件与主轴组件的连接流程图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

实施例：

如图1所示，本实施例中公开了一种模切机的液冷调压机构，用于对模切主轴2进行控温冷却以保持模切压力稳定，该液冷调压机构包括主轴组件和冷却循环组件，其中所述主轴组件包括模切主轴2、连杆组件和下模座1，所述下模座1的底面设有用于承载主轴组件的轴承安装部，所述轴承安装部上设有轴承孔，所述模切主轴2活动连接于所述轴承孔内，具体的，所述模切主轴2与下模座1的轴承孔之间设有多个第二轴承101，所述第二轴承101采用深沟球轴承，所述第二轴承101与轴承孔同轴固定，所述模切主轴2贯穿第二轴承101的内圈。所述轴承安装部的中间位置设有安装槽，所述连杆组件位于安装槽内，且所述连杆组件与模切主轴2活动连接。本实施例中模切主轴2用于旋转提供动力，并通过与模切主轴2连接的连杆组件将旋转运动转化为连杆组件的摆动运动，并且由于模切主轴2采用曲轴结构，连杆组件摆动时会产生上下位移，进而带动模切机的模切部分，即上下模座，进行模切动作。

由于模切主轴2和连杆组件通常采用强度较高的金属材料制成，当模切机进行运转过程中，模切主轴2和连杆组件之间会产生相对运动，产生摩擦造成两者的接触位置温度升高，由于物体热胀冷缩性质，当模切主轴2的表面温度升高后，会造成直径增大，由于模切机一般会进行高精度的模切作业，因此零部件之间配合间隙极小，一旦模切主轴2的直径发生变化，模切主轴2与连杆组件之间进行相对位移会更困难，两者表面磨损加剧，进而模切主轴2与连杆组件之间连接间隙加大，进而造成模切时动力传递不到位。模切精度降低，因此为保证模切主轴2和连杆组件及时散热，保持两者之间的温度恒定，需对两者的表面进行冷却恒温保持。

具体的，结合图2-3所示，所述连杆组件包括连接座3、连接压盖5和连接球头4，其中所述连接座3的中部设有连接轴孔301，且所述连接座3的侧面设有连接凸起，所述连接球头4的一端与所述连接凸起固定连接，所述连接球头4用于将模切主轴2的旋转运动转换为模切机中上模座的往复位移运动；所述连接座3的两端分别与一组连接压盖5固定连接；所述连接座3中的连接轴孔301与模切主轴2的外表面之间设有活动间隙，所述活动间隙内安装有第一轴承6，所述第一轴承6的外圈紧贴连接轴孔301的内表面；所述连接压盖5上设有导液接口507，所述导液接口507连通连接轴孔301与模切主轴2之间的活动间隙。通过连接座3一侧的连接压盖5的导液接口507通入冷却介质，冷却介质流经所述连接轴孔301与模切主轴2之间的活动间隙，通过冷却介质可分别对模切主轴2、连接座3、第一轴承6进行散热，并保持温度恒定，避免各部件由于受热发生形变，造成模切压力变化，降低模切精度。

更进一步的，结合图7所示，所述冷却循环组件包括制冷组件9、储液箱8、液泵10以及冷却管路，所述冷却管路的一端与其中一组连接压盖5的导液接口507连通，冷却管路另一端依次连通液泵、储液箱、制冷组件后，冷却管路的末端与另一组连接压盖5的导液接口507连通。所述循环组件中储液箱、液泵以及冷却管路三者构成基本的循环管路，而制冷组件则用于对连接管路中的冷却介质温度进行调节，保持进入模切主轴2部分的冷却介质温度恒定，以实现模切主轴2与连杆组件之间温度保持恒定。

更详细的，结合图4-6所示，所述连接压盖5上靠近连接座3的一侧面设有注液槽503和导液槽502，所述注液槽503和导液槽502在连接压盖5侧表面上呈环形，且所述注液槽503和导液槽502同心设置，其中所述注液槽503位于最内侧，所述注液槽503的直径小于连接座3上的安装轴孔直径，且注液槽503的直径大于模切主轴2上的最大直径；所述注液槽503与导液槽502之间设有多个导液通孔503，且所述导液通孔503环绕连接压盖5的轴心均匀分布。进一步的，所述连接压盖5的圆周表面上设有导液部506，所述导液部506内部设有导液通道5061，所述导液通道5061与连接压盖5内的导液槽502连通，所述导液接口507安装于导液部506上，且所述导液接口507与导液通道5061连通。为保证冷却介质均匀且稳定流入连接轴孔301与模切主轴2之间的活动间隙，本实施例中通过在一侧连接压盖5的呈环形结构的注液槽503和导液槽502之间设置多个导液通孔503，所述冷却介质经由导液部506的导液通道5061注满整个导液槽502，冷却介质通过环形分布的导液通孔503渗入注液槽503中，并且注入活动间隙，在将整各活动间隙注满后，由对侧位置的连接压盖5上的导液通孔503渗入导液槽502内部，并经由导液通道5061流出，最终回流至储液箱内。

具体的，所述第一轴承6采用滚针轴承，所述滚针轴承包括套圈，所述套圈的外周表面与连接轴孔301的内表面接触，且所述套圈内壁的直径小于导液槽502的直径，所述套圈内壁的直径大于注液槽503的直径。该结构设置目的是由于第一轴承6位于活动间隙中，且在模切主轴2与连接座3之间，往往第一轴承6的滚针与模切主轴2直接接触，为避免滚针轴承堵塞注液槽503，造成冷却介质流动不畅，需对第一轴承6以及注液槽503的相对位置进行限定，确保注液槽503始终正对第一轴承6的滚针，提高冷却效率。

更进一步的，所述连接压盖5与连接座3的端面之间设有第一密封部501，所述第一密封部501用于密封连接压盖5与连接座3的安装间隙，其中所述第一密封部501的直径大于连接压盖5中导液槽502的直径。所述连接压盖5的中部设有连接轴孔301，所述连接轴孔301的内侧面上设有第二密封部505，所述第二密封部505内设有第二密封圈，所述第二密封圈与模切主轴2的外圆表面接触。上述密封圈结构主要用于保证模切主轴2与连接座3之间的活动间隙处于密封状态，避免冷却介质渗出泄露，同时也将活动间隙与外界环境隔绝，避免温度相互影响。

进一步的，所述连接座3的外侧面设有至少一个的连接通孔302，所述连接通孔302延伸至连接座3的连接轴孔301，所述连接通孔302内设有第一测温组件11，所述第一测温组件用于检测连接轴孔301与模切主轴2之间的活动间隙中的液体介质温度。同时该液冷调压机构中还包括控制装置7，所述控制装置分别与第一测温组件、液泵、制冷组件电连接，所述控制装置用于接受第一测温组件的监测数据，并依据检测数据控制制冷组件的制冷功率以及液泵流速，进而控制连接轴孔301与模切主轴2之间的环境温度。上述结构中第一测温组件的末端会渗入连接座3中连接轴孔301内部，以精确活动间隙中冷却介质的当前温度，并将检测信号传输至控制装置，通过控制装置对比计算，生成控制信号，并控制液泵以及制冷组件对冷却介质进行调温，以确保冷却介质稳定散热，保持活动间隙温度恒定。

根据上述结构，本实施例的机构进行液冷调压的具体方法为：

首先设定标准模切压力下，连接座3与模切主轴2进行运动时所对应的标准温度范围；

然后启动模切机，储液箱中的冷却介质通过连接管路流经制冷组件、连接座3，并最终回流至储液箱中；

利用第一测温组件监测连接座3与模切主轴2之间活动间隙中冷却介质的当前温度；

控制装置比较冷却介质的当前温度与标准温度的差值；

控制装置根据差值控制制冷组件的制冷效率，使流经制冷组件的冷却介质保持标准温度流入连接座3中；

通过冷却介质保持连接座3与模切主轴2之间的环境温度稳定在标准温度范围，在标准温度范围内，模切主轴2与连杆组件中各部件的传动位移以及传动效率基本保持不变，进而实现模切压力恒定，确保模切精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模切机的液冷调压机构，用于对模切主轴进行控温冷却以保持模切压力稳定，其特征在于，该液冷调压机构包括主轴组件和冷却循环组件，其中所述主轴组件包括模切主轴、连杆组件和下模座，所述下模座的底面设有用于承载主轴组件的轴承安装部，所述轴承安装部上设有轴承孔，所述模切主轴活动连接于所述轴承孔内；所述轴承安装部的中间位置设有安装槽，所述连杆组件位于安装槽内，且所述连杆组件与模切主轴活动连接，

所述连杆组件包括连接座、连接压盖和连接球头，其中所述连接座的中部设有连接轴孔，且所述连接座的侧面设有连接凸起，所述连接球头的一端与所述连接凸起固定连接，所述连接球头用于将模切主轴的旋转运动转换为模切机中上模座的往复位移运动；所述连接座的两端分别与一组连接压盖固定连接；所述连接座中的连接轴孔与模切主轴的外表面之间设有活动间隙，所述活动间隙内安装有第一轴承，所述第一轴承的外圈紧贴连接轴孔的内表面；所述连接压盖上设有导液接口，所述导液接口连通连接轴孔与模切主轴之间的活动间隙；

所述冷却循环组件包括制冷组件、储液箱、液泵以及冷却管路，所述冷却管路的一端与其中一组连接压盖的导液接口连通，冷却管路另一端依次连通液泵、储液箱、制冷组件后，冷却管路的末端与另一组连接压盖的导液接口连通。

2.根据权利要求1所述的液冷调压机构，其特征在于，所述连接压盖上靠近连接座的一侧面设有注液槽和导液槽，所述注液槽和导液槽在连接压盖侧表面上呈环形，且所述注液槽和导液槽同心设置，其中所述注液槽位于最内侧，所述注液槽的直径小于连接座上的安装轴孔直径，且注液槽的直径大于模切主轴上的最大直径；所述注液槽与导液槽之间设有多个导液通孔，且所述导液通孔环绕连接压盖的轴心均匀分布。

3.根据权利要求2所述的液冷调压机构，其特征在于，所述连接压盖与连接座的端面之间设有第一密封部，所述第一密封部用于密封连接压盖与连接座的安装间隙，所述第一密封部内设有第一密封圈，其中所述第一密封圈的直径大于连接压盖中导液槽的直径。

4.根据权利要求1所述的液冷调压机构，其特征在于，所述连接压盖的中部设有连接轴孔，所述连接轴孔的内侧面上设有第二密封部，所述第二密封部内设有第二密封圈，所述第二密封圈与模切主轴的外圆表面接触。

5.根据权利要求2所述的液冷调压机构，其特征在于，所述连接压盖的圆周表面上设有导液部，所述导液部内部设有导液通道，所述导液通道与连接压盖内的导液槽连通，所述导液接口安装于导液部上，且所述导液接口与导液通道连通。

6.根据权利要求1所述的液冷调压机构，其特征在于，所述连接座的外侧面设有至少一个的连接通孔，所述连接通孔延伸至连接座的连接轴孔，所述连接通孔内设有第一测温组件，所述第一测温组件用于检测连接轴孔与模切主轴之间的活动间隙中的液体介质温度。

7.根据权利要求2所述的液冷调压机构，其特征在于，所述第一轴承采用滚针轴承，所述滚针轴承包括套圈，所述套圈的外周表面与连接轴孔的内表面接触，且所述套圈内壁的直径小于导液槽的直径，所述套圈内壁的直径大于注液槽的直径。

8.根据权利要求1所述的液冷调压机构，其特征在于，所述模切主轴与下模座的轴承孔之间设有多个第二轴承，所述第二轴承采用深沟球轴承，所述第二轴承与轴承孔同轴固定，所述模切主轴贯穿第二轴承的内圈。

9.根据权利要求1所述的液冷调压机构，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置分别与第一测温组件、液泵、制冷组件电连接，所述控制装置用于接受第一测温组件的监测数据，并依据检测数据控制制冷组件的制冷功率以及液泵流速，进而控制连接轴孔与模切主轴之间的环境温度。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的液冷调压机构的液冷调压方法，其特征在于，包括如下步骤：

设定标准模切压力下，连接座与模切主轴进行运动时所对应的标准温度范围；

启动模切机，储液箱中的冷却介质通过连接管路流经制冷组件、连接座，并最终回流至储液箱中；

监测连接座与模切主轴之间活动间隙中冷却介质的当前温度；

比较冷却介质的当前温度与标准温度的差值；

根据差值控制制冷组件的制冷效率，使流经制冷组件的冷却介质保持标准温度流入连接座中；

通过冷却介质保持连接座与模切主轴之间的环境温度稳定在标准温度范围。