CN115488210A - 一种高强度钢热成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于加工模具领域，特别是涉及一种高强度钢热成型设备。本发明的高强度钢热成型设备主要包括上模具、下模具、助力电机、锁定机构和助力机构，助力机构包括助力弹簧，助力电机压缩助力弹簧以顶推上模具，助力机构能够翻转以使助力弹簧下压或抬升上模具，锁定机构用于锁定助力弹簧。本发明的高强度钢热成型设备采用助力弹簧为上模具提供助力，通过助力机构翻转使助力弹簧在两种助力状态之间切换，利用下压上模具的力抬升上模具，降低了模压成型过程的能耗。

Description

一种高强度钢热成型设备

技术领域

本发明属于加工模具领域，特别是涉及一种高强度钢热成型设备。

背景技术

一般地，在采用高强度钢作为原材料批量生产机械构件时，通常采用的是冲压成型技术，冲压成型技术的加工过程是采用冲压设备和模具对金属原料进行加工，以成型所需的高强度钢构件。其中，模具作为保证工件成型的主要机构，对冲压成型的加工起到非常重要的作用。例如授权公告号为CN110238289B的中国发明专利所公开的一种高强度钢板热成型模具，该设备主要包括相互匹配的上模座和下模座，下模座具有成型腔，上模座在压力缸的作用下压入成型腔内，使成型腔内的构件快速压紧成型，操作简单，构件成型效率高。

但是，在生产过程中，构件的成型质量与模压成型的压紧力紧密相关，为保证构件的成型质量，驱动机构（压力缸）在模具的压紧和打开阶段需要输出足够的功率，而高强度钢构件的模压成型过程对驱动机构的输出功率要求更高，且能耗较大，导致构件的生产成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术所存在的问题，提供一种高强度钢热成型设备，以解决现有技术中的冲压设备的冲压成型过程的能耗较大的问题。

上述目的通过下述技术方案实现：一种高强度钢热成型设备，包括设备主体以及设置在设备主体上的模压加工装置和助力装置，模压加工装置包括上模具、下模具以及升降机构，所述升降机构用于向下顶推上模具以使上模具压紧下模具，所述助力装置包括助力电机、传动机构、锁定机构以及助力机构，助力机构转动装配在上模具的侧壁上，助力电机通过所述传动机构与助力机构传动连接以带动所述助力机构转动，助力机构的转动轴线沿水平方向延伸，助力机构包括助力弹簧，所述传动机构能够带动助力机构压缩所述助力弹簧，所述助力弹簧在被压缩后能够顶推所述上模具，以对上模具的上升行程和下降行程提供助力，所述锁定机构能够将压缩后的助力弹簧锁定以阻止助力弹簧释放；在使用时，所述助力装置具有下压状态和抬升状态，当助力装置处于下压状态时，助力电机通过传动机构压缩所述助力机构的助力弹簧以向下顶推所述上模具，为上模具向下压紧下模具提供助力，当构件模压成型后，利用锁定机构将助力弹簧锁定，传动机构带动助力机构转动半周，锁定机构解除对助力弹簧的锁定，以使助力装置切换至抬升状态，当助力装置处于抬升状态时，助力弹簧向上顶推上模具，为上模具向上移动脱离下模具提供助力。

进一步地，所述助力机构还包括支撑杆和调节齿轮，所述上模具的侧壁上设置有转轴，所述调节齿轮和支撑杆均转动装配在转轴上，所述传动机构与调节齿轮传动配合以带动调节齿轮转动，调节齿轮转动能够带动整个助力机构同步围绕所述转轴转动。

进一步地，所述传动机构包括竖直延伸的传动齿柱，传动齿柱上设置有第一齿带和第二齿带，所述助力电机与第一齿带传动配合以带动所述传动齿柱竖直移动，第二齿带与调节齿轮对应啮合，第二齿带的长度等于调节齿轮的周长的一半，以使第二齿带能够带动调节齿轮转动半周。

进一步地，所述助力机构还包括翻转架和伸缩杆，所述伸缩杆包括第一杆段和第二杆段，第一杆段伸缩导向装配在第二杆段中，所述翻转架与第一杆段连接，所述支撑杆与第二杆段连接，以使翻转架能够相对于所述支撑杆移动，所述助力弹簧套设在伸缩杆上，助力弹簧支撑在翻转架和支撑杆之间，翻转架向支撑杆靠近能够压缩所述助力弹簧。

进一步地，所述翻转架上设置有避让长孔，所述转轴穿过所述避让长孔，所述调节齿轮上对应设置有配合凸起，配合凸起与所述避让长孔的孔壁止转配合以使所述调节齿轮能够带动翻转架同步转动，当助力装置处于下压状态或抬升状态时，配合凸起与避让长孔相对移动以使所述翻转架与支撑杆能够相对移动。

进一步地，所述传动机构包括挡台，当助力装置处于下压状态时，所述挡台向下推动所述翻转架向支撑杆移动以压缩所述助力弹簧。

进一步地，所述第一杆段远离第二杆段的一端以及所述第二杆段远离第一杆段的一端均铰接在翻转架上，所述支撑杆铰接在第二杆段上。

进一步地，所述翻转架上设置有导向长孔，所述伸缩杆的第一杆段与翻转架的铰接轴在所述导向长孔内导向移动，所述传动机构还包括托板，所述第一杆段与翻转架的铰接轴上对应于托板的位置设置有托块，当助力装置处于抬升状态时，所述托板向上顶推所述托块，以使所述第一杆段与翻转架的铰接轴在导向长孔内导向移动，进而压缩所述助力弹簧。

进一步地，所述第二杆段上设置有滑槽，滑槽的延伸方向与第二杆段的延伸方向平行，所述支撑杆与第二杆段的铰接轴导向装配在滑槽内，所述支撑杆上位于所述第二杆段与转轴之间的部分能够伸缩。

进一步地，所述升降机构包括活塞缸和驱动杆，活塞缸推动所述驱动杆向下移动以将所述上模具顶压在下模具上。

本发明的有益效果是：本发明通过压缩助力弹簧来为构件的模压成型过程提供助力，压缩的助力弹簧能够为上模具和下模具的压紧提供稳定助力，以保证构件的成型质量，同时，助力弹簧自身也能够储存一定的弹性势能，在构件压紧成型后，通过锁定机构使助力弹簧保持压缩状态以避免助力弹簧储存的弹性势能浪费，此时将整个助力机构反转，使锁定机构在解除对助力弹簧的锁定之后，压缩的助力弹簧能够向上顶推上模具，利用助力弹簧在压紧成型构件的过程中所储存的弹性势能为上模具和下模具脱离提供助力，充分利用压紧成型过程的能量为模具的打开过程提供助力，有效地降低了打开模具所需要的力，大大降低了整个模压成型过程的能耗。并且，助力弹簧向上抬起上模具后还能使上模具产生加速度，使构件之间碰撞产生冲击振动，以清除上模具中的残留物。

附图说明

图1为本发明的高强度钢热成型设备的立体图；

图2为图1的剖视图；

图3为上模具与助力机构的装配结构示意图；

图4为调节齿轮与转轴的装配结构示意图；

图5为传动机构与助力机构的装配结构示意图；

图6为翻转架与调节齿轮的装配结构示意图；

图7为本发明一实施例的高强度钢热成型设备的结构示意图；

图8为图7中A区域的结构放大图。

其中：100、加工平台；110、立柱；120、横梁；130、上模具；140、下模具；150、活塞缸；160、驱动杆；170、转轴；200、助力电机；210、传动齿柱；211、第一齿带；212、第二齿带；213、挡台；214、托板；220、翻转架；221、横杆；222、中间杆；223、竖杆；224、避让长孔；225、导向长孔；230、调节齿轮；240、伸缩杆；241、第一杆段；242、第二杆段；243、托块；244、滑槽；250、助力弹簧；261、配合凸起；262、垫圈；263、配合套；264、扭簧；270、支撑杆；280、锁止销；290、锁止孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合说明书附图及具体实施方式，对本发明的高强度钢热成型设备进行详细说明。

本发明的高强度钢热成型设备的实施例一：参照图1至图8所示，本发明的高强度钢热成型设备包括设备主体、模压加工装置以及助力装置，设备主体包括加工平台100、立柱110和横梁120，立柱110有两根，两根立柱110竖直延伸并左右间隔地设置在加工平台100上，横梁120沿左右方向水平延伸并固定安装在两根立柱110的上端。

模压加工装置包括上模具130、下模具140以及升降机构，上模具130和下模具140设置在两根立柱110之间，下模具140放置在加工平台100上，升降机构包括活塞缸150和驱动杆160，活塞缸150设置在横梁120上，活塞缸150推动驱动杆160向下移动，驱动杆160将上模具130压紧在下模具140上以压紧成型构件。

助力装置对称地设置在模压加工装置的左、右两侧，助力装置包括助力电机200、传动机构、锁定机构以及助力机构，助力机构转动装配在上模具130的左、右侧壁上，助力机构的转动轴线沿左右方向水平延伸，助力电机200固定设置在机架的横梁120上并通过传动机构与助力机构传动连接。

助力机构为对称结构，助力机构包括翻转架220、伸缩杆240、支撑杆270、调节齿轮230以及助力弹簧250，上模具130的左、右两侧壁上设置有沿左右方向水平延伸的转轴170，支撑杆270的中部转动装配在转轴170上，翻转架220包括一根横杆221、一根中间杆222和两根竖杆223，横杆221与支撑杆270相互平行，两根竖杆223对称设置在中间杆222的两侧并与中间杆222相互平行，竖杆223上设置有导向长孔225。

伸缩杆240包括第一杆段241和第二杆段242，第一杆段241伸缩导向装配在第二杆段242中，第一杆段241远离第二杆段242的一端与竖杆223铰接，第二杆段242远离第一杆段241的一端与中间杆222远离横杆221的一端铰接，第一杆段241与竖杆223的铰接轴穿过竖杆223上的导向长孔225并设置有托块243。

支撑杆270的两端均可相对于其中部伸缩移动，第二杆段242上设置有滑槽244，支撑杆270的两端铰接在第二杆段242上的滑槽244内，支撑杆270与第二杆段242的铰接轴能够沿滑槽244导向移动，以使伸缩杆240能够相对于支撑杆270整体移动。

助力弹簧250套设在伸缩杆240上，助力弹簧250的两端分别顶压在第一杆段241与竖杆223的铰接轴上以及支撑杆270上，伸缩杆240的第一杆段241向支撑杆270的方向收缩能够压缩助力弹簧250，进而顶推支撑杆270，助力弹簧250的两端还设有垫圈262，以保证顶压配合的可靠性。

翻转架220的中间杆222上延伸设置有避让长孔224，避让长孔224的延伸方向与导向长孔225的延伸方向相互平行，调节齿轮230转动装配在上模具130侧壁的转轴170上，调节齿轮230上对应与避让长孔224的位置设置有配合凸起261，配合凸起261能够沿避让长孔224导向移动，以使翻转架220能够相对于转轴170移动，配合凸起261还与避让长孔224的孔壁止转配合，以使调节齿轮230能够带动翻转架220同步转动。锁定机构具体为锁止销280，配合凸起261和中间杆222上相互对应设置有锁止孔290，锁止销280依次穿过中间杆222和配合凸起261上的锁止孔290实现调节齿轮230相对于翻转架220的锁定，进而实现支撑杆270相对于翻转架220的位置锁定。

传动机构包括传动齿柱210、托板214以设置在传动齿柱210上的挡台213，传动齿柱210竖直延伸，传动齿柱210上设置有第一齿带211和第二齿带212，第一齿带211与第二齿带212在传动齿柱210上上下间隔设置，第一齿带211设置在第二齿带212上方并与助力电机200传动配合，以使助力电机200能够带动传动齿柱210上下移动，第二齿带212与调节齿轮230传动配合以使传动齿柱210在上下移动时能够带动调节齿轮230转动，第二齿带212的长度对应等于调节齿轮230半圈啮合齿的分布长度，以使传动齿柱210通过第二齿带212仅能够带动调节齿轮230转动半圈，以准确完成翻转架220对应的翻转过程。

托板214设置在传动齿柱210的下端，托板214用于与伸缩杆240上的托块243对应顶推配合，以推动与托块243连接的铰接轴在导向长孔225内导向移动。挡台213设置在传动齿柱210上位于翻转架220上方的位置，挡台213用于与翻转架220的横杆221顶推配合，以顶推横杆221向支撑杆270靠近，进而压缩助力弹簧250。

其中，在传动齿柱210上，第二齿带212的上端与挡台213之间以及下端与托板214之间均预留有足够的避让距离，以使第二齿带212在与调节齿轮230啮合以带动翻转架220转动时，传动齿柱210上的挡台213以及与托板214均不会对翻转架220的转动过程产生干涉。

助力装置具有下压状态和抬升状态，当助力装置处于下压状态时，翻转架220的横杆221位于支撑杆270的上方，传动齿柱210上的挡台213下压翻转架220使助力弹簧250被压缩，以向下顶推支撑杆270，为上模具130向下压紧下模具140提供助力，构件成型后，锁止销280插入锁止孔290以将翻转架220与支撑杆270相对锁定，使助力弹簧250在翻转过程中能够保持压缩状态而不释放，传动齿柱210带动翻转架220转动半周，解除锁止销280，助力装置切换至抬升状态，当助力装置处于抬升状态时，助力弹簧250向上顶推上模具130，为上模具130向上移动脱离下模具140提供助力。

另外，调节齿轮230可以是仅设置有半周啮合齿的不完全齿轮，调节齿轮230包括齿圈、配合套263和扭簧264，配合套263转动装配在转轴170上，配合凸起261固定设置在配合套263上，齿圈装配在配合套263上，齿圈与配合套263之间通过扭簧264连接，以使齿圈能够相对于配合套263做小角度相对转动并能够自动复位，以保证齿圈上的啮合齿能够与传动齿柱210上的第二齿带212啮合。

下面以本实施例的高强度钢热成型设备的使用过程为例，结合图1至图8所示，对本发明的上述高强度钢热成型设备进一步描述。

（一）复位过程：本发明的高强度钢热成型设备在加工完上一构件后，翻转架220中的横杆221位于支撑杆270的下方，此时，先在上模具130和下模具140中重新装填好坯料，活塞缸150推动驱动杆160，驱动杆160将上模具130压紧在下模具140上以进行模压成型过程，启动助力电机200，驱动电机带动传动齿柱210向下移动，传动齿柱上的第二齿带212跟随移动一段距离后与调节齿轮230啮合，托板214也脱离对翻转架的挡止，第二齿带212带动调节齿轮230转动，以带动翻转架220绕转轴170翻转半周，使横杆221位于支撑杆270上方，助力装置切换至下压状态。

（二）下压助力过程：助力电机200带动传动齿柱210继续向下移动，第二齿带212与调节齿轮230脱离配合，传动齿柱210继续向下移动一段距离后，传动齿柱210上的挡台213与横杆221挡止配合，以向下推动横杆221向支撑杆270移动，中间杆222相对于配合凸起261向下移动，套设在伸缩杆240上的助力弹簧250被压缩，产生向下顶压支撑杆270的弹性力并通过转轴170传递给上模具130，为上模具130向下压紧下模具140提供助力，辅助上模具130完成构件的压紧成型过程，并且，助力弹簧250提供的弹性力较为稳定，有利于提高构件的成型质量。

（三）翻转过程：构件压紧成型后，冷却一段时间，使构件冷却定型，然后利用锁止销280依次穿过翻转架220的中间杆222和调节齿轮230的配合凸起261上的锁止孔290，将翻转架220相对于支撑杆270锁定，使助力弹簧250在翻转过程中保持压缩状态，然后反转助力电机200，带动传动齿柱210向上移动，挡台213与横杆221脱离配合，传动齿柱210继续向上移动一端距离后，第二齿带212与调节齿轮230啮合，带动调节齿轮230转动半周，翻转架220同步翻转半周，使翻转架220的横杆221位于支撑杆270下方。

（四）抬升过程：将锁止销280从锁止孔290中拔出，解除对助力弹簧250的锁定，助力弹簧250向上顶推支撑杆270，传动齿柱210继续向上移动，托板214与伸缩杆240上的托块243挡止配合，托板214通过推动托块243使伸缩杆240的第一杆段241继续向上收缩，以进一步压缩助力弹簧250，伸缩杆240在收缩的同时绕第二杆段242与中间杆222的铰接轴摆动，使伸缩杆240形成一个“杠杆结构”，托板214对伸缩杆240施加的作用力通过伸缩杆240的摆动传递给支撑杆270，通过伸缩杆240的摆动放大了托板214对支撑杆270施加的抬升作用力；当助力装置所提供的抬升力到达一定程度，上模具130脱离下模具140，在助力弹簧250的持续顶推作用下，上模具130脱离下模具140后加速向上移动，支撑杆270与伸缩杆240的铰接轴在滑槽244内向上移动，配合凸起261在避让长孔224内向上移动，最终使转轴170与助力机构撞击产生振动，能够有效清除上模具130中的残留物。

当然，本发明的高强度钢热成型设备不仅限于上述的实施方式，下列提供几种与上述实施例中的高强度钢热成型设备不同的其它实施方式。

在本发明的高强度钢热成型设备的其它实施例中，与上述实施例不同的是：调节齿轮也可以是完全齿轮，不再设置配合套和扭簧等机构，配合凸起直接固定设置在齿轮的端面上。

在本发明的高强度钢热成型设备的其它实施例中，与上述实施例不同的是：翻转架也可以采用一个整体的板状结构，在板面上对应的位置开设导向长孔和避让长孔。

在本发明的高强度钢热成型设备的其它实施例中，与上述实施例不同的是：伸缩杆上可以不设置滑槽，支撑杆也可以不设置为伸缩结构，直接将支撑杆固定铰接在伸缩杆的第二杆段上。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，也可以做出若干变形和改进，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高强度钢热成型设备，其特征在于：包括设备主体以及设置在设备主体上的模压加工装置和助力装置，模压加工装置包括上模具、下模具以及升降机构，所述升降机构用于向下顶推上模具以使上模具压紧下模具，所述助力装置包括助力电机、传动机构、锁定机构以及助力机构，助力机构转动装配在上模具的侧壁上，助力电机通过所述传动机构与助力机构传动连接以带动所述助力机构转动，助力机构的转动轴线沿水平方向延伸，助力机构包括助力弹簧，所述传动机构能够带动助力机构压缩所述助力弹簧，所述助力弹簧在被压缩后能够顶推所述上模具，以对上模具的上升行程和下降行程提供助力，所述锁定机构能够将压缩后的助力弹簧锁定以阻止助力弹簧释放；

在使用时，所述助力装置具有下压状态和抬升状态，当助力装置处于下压状态时，助力电机通过传动机构压缩所述助力机构的助力弹簧以向下顶推所述上模具，为上模具向下压紧下模具提供助力，当构件模压成型后，利用锁定机构将助力弹簧锁定，传动机构带动助力机构转动半周，锁定机构解除对助力弹簧的锁定，以使助力装置切换至抬升状态，当助力装置处于抬升状态时，助力弹簧向上顶推上模具，为上模具向上移动脱离下模具提供助力。

2.根据权利要求1所述的高强度钢热成型设备，其特征在于，所述助力机构还包括支撑杆和调节齿轮，所述上模具的侧壁上设置有转轴，所述调节齿轮和支撑杆均转动装配在转轴上，所述传动机构与调节齿轮传动配合以带动调节齿轮转动，调节齿轮转动能够带动整个助力机构同步围绕所述转轴转动。

3.根据权利要求2所述的高强度钢热成型设备，其特征在于，所述传动机构包括竖直延伸的传动齿柱，传动齿柱上设置有第一齿带和第二齿带，所述助力电机与第一齿带传动配合以带动所述传动齿柱竖直移动，第二齿带与调节齿轮对应啮合，第二齿带的长度等于调节齿轮的周长的一半，以使第二齿带能够带动调节齿轮转动半周。

4.根据权利要求3所述的高强度钢热成型设备，其特征在于，所述助力机构还包括翻转架和伸缩杆，所述伸缩杆包括第一杆段和第二杆段，第一杆段伸缩导向装配在第二杆段中，所述翻转架与第一杆段连接，所述支撑杆与第二杆段连接，以使翻转架能够相对于所述支撑杆移动，所述助力弹簧套设在伸缩杆上，助力弹簧支撑在翻转架和支撑杆之间，翻转架向支撑杆靠近能够压缩所述助力弹簧。

5.根据权利要求4所述的高强度钢热成型设备，其特征在于，所述翻转架上设置有避让长孔，所述转轴穿过所述避让长孔，所述调节齿轮上对应设置有配合凸起，配合凸起与所述避让长孔的孔壁止转配合以使所述调节齿轮能够带动翻转架同步转动，当助力装置处于下压状态或抬升状态时，配合凸起与避让长孔相对移动以使所述翻转架与支撑杆能够相对移动。

6.根据权利要求5所述的高强度钢热成型设备，其特征在于，所述传动机构包括挡台，当助力装置处于下压状态时，所述挡台向下推动所述翻转架向支撑杆移动以压缩所述助力弹簧。

7.根据权利要求4-6中任意一项所述的高强度钢热成型设备，其特征在于，所述第一杆段远离第二杆段的一端以及所述第二杆段远离第一杆段的一端均铰接在翻转架上，所述支撑杆铰接在第二杆段上。

8.根据权利要求7所述的高强度钢热成型设备，其特征在于，所述翻转架上设置有导向长孔，所述伸缩杆的第一杆段与翻转架的铰接轴在所述导向长孔内导向移动，所述传动机构还包括托板，所述第一杆段与翻转架的铰接轴上对应于托板的位置设置有托块，当助力装置处于抬升状态时，所述托板向上顶推所述托块，以使所述第一杆段与翻转架的铰接轴在导向长孔内导向移动，进而压缩所述助力弹簧。

9.根据权利要求7所述的高强度钢热成型设备，其特征在于，所述第二杆段上设置有滑槽，滑槽的延伸方向与第二杆段的延伸方向平行，所述支撑杆与第二杆段的铰接轴导向装配在滑槽内，所述支撑杆上位于所述第二杆段与转轴之间的部分能够伸缩。

10.根据权利要求1所述的高强度钢热成型设备，其特征在于，所述升降机构包括活塞缸和驱动杆，活塞缸推动所述驱动杆向下移动以将所述上模具顶压在下模具上。

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