CN116696886B - 一种用于大型压铸模的节能高效型液压缸 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大型压铸模的节能高效型液压缸，包括外缸体，包括外缸筒，外缸筒的内壁活动接触有外活塞，外活塞为两个，外缸体具备进出油液的油孔；内缸体，包括由两个外活塞共同密封固定的内缸筒，内缸筒内壁活动接触有内活塞，内活塞固定有活塞杆；外活塞呈环形，外活塞具备供内活塞穿入的镂空洞，活塞杆的一端与内活塞固定，活塞杆的另一端从一个外活塞的镂空洞中穿出，活塞杆始终从外缸体中穿出；外活塞的轴向投影面积大于内活塞轴向投影面积；外缸筒与内缸筒各自轴长的差小于内缸筒自身轴长。采用此发明适宜用在新能源汽车生产中，用于大尺寸压铸模具上。能减少液压油用量，节能环保。液压缸的运动更加智能，提升运动效率。
Description
技术领域
本发明涉及液压缸领域，具体涉及一种用于大型压铸模的节能高效型液压缸。
背景技术
传统的汽车白车身加工中会运用到大量的冲压钣金作业和焊接作用。现今以美国头号新能源车企业为首，开始使用大型一体式压铸模具来生产车身的主要部件，这样一整个新能源车的车身就单单依靠几个压铸件即可完成加工。制造成本大大降低，制造效率也得到提高。
这类大尺寸模具需要液压缸来直线驱动，但是模具所需的驱动力较大，如果使用大规格的液压缸来克服阻力，大规格的液压缸意味着大量液压油的使用与损耗。模具整体的制造成本也不低，同时这种液压缸运动也相对迟缓，不满足生产现场高效、智能生产的要求。
发明内容
本发明要解决的问题在于提供一种用于大型压铸模的节能高效型液压缸，适宜用在新能源汽车生产中，用于大尺寸压铸模具上。能减少液压油用量，节能环保。液压缸的运动更加智能，提升运动效率。
为解决上述问题，本发明提供一种用于大型压铸模的节能高效型液压缸，为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于大型压铸模的节能高效型液压缸，包括：外缸体，包括外缸筒，外缸筒的内壁活动接触有外活塞，外活塞为两个，外缸体具备进出油液的油孔；内缸体，包括由两个外活塞共同密封固定的内缸筒，内缸筒内壁活动接触有内活塞，内活塞固定有活塞杆；外活塞呈环形，外活塞具备供内活塞穿入的镂空洞，活塞杆的一端与内活塞固定，活塞杆的另一端从一个外活塞的镂空洞中穿出，活塞杆始终从外缸体中穿出；外活塞的轴向投影面积大于内活塞轴向投影面积；外缸筒与内缸筒各自轴长的差小于内缸筒自身轴长；两个外活塞呈镜像对称布置，两个外活塞的相背面上环形阵列有若干个径向槽。
采用上述技术方案的有益效果是：本技术方案主要应用在大型压铸模具中，作为驱动模具运动的液压缸。模具本身是用在新能源车大尺寸压铸件领域。
本技术方案通过内外嵌套的两个缸体，最终带来两个效果。一是液压油使用量相对少，因为液压油不是装满整个外缸筒，而是只要能驱动外活塞、内活塞即可，所以液压油用量少也起到节能环保的效果。二是根据压力等于压强乘以面积的公式，液压缸一个前伸周期中是外活塞先动，直至运动到极限位置，然后内活塞再动，因为内活塞、外活塞各自面积不同，这就使得外活塞的运动速度相对慢，但驱动力大，而外活塞的驱动力相对小，但是速度相对快。这种设计能起到两个优点，首先大型压铸件模具在整个运动过程所受力不是线性的，一般是启动的瞬间需要克服的摩擦阻力较大，所以外活塞正好适用这种工况；其次，液压缸已经在前伸过程中时，自身所受阻力已经较小，这时候内活塞驱动活塞杆快速前伸，使得液压缸能较快到达前伸的期限位置，这就缩短了液压缸的运动周期，便于提升压铸件模具的生产效率。
作为本发明的进一步改进，外活塞的轴端面边沿还具备沿轴向凹陷的环形槽，径向槽的两端分别与环形槽的侧壁、镂空洞的内壁连通。
采用上述技术方案的有益效果是：环形槽、径向槽是为了方便液压油快速扩散，便于液压油瞬间对整个外活塞进行施力作业。
作为本发明的更进一步改进，镂空洞为圆形洞，内活塞具备插入镂空洞的凸轴部，凸轴部的轴长不小于镂空洞的轴长。
采用上述技术方案的有益效果是：镂空洞的作用是为了液压油推完外活塞之后，从镂空洞中流出，再驱动内活塞前伸。内活塞与外活塞也是同轴嵌套的，长久使用后内活塞与外活塞依然同轴性较好。
作为本发明的又进一步改进，外活塞与内缸筒的外圆周面、轴端面均密封接触；凸轴部与镂空洞呈间隙配合。
采用上述技术方案的有益效果是：凸轴部与镂空洞之间摩擦力较小，可以灵活脱离或密封。
作为本发明的又进一步改进，内活塞背离凸轴部的一端具备与活塞杆固定的盲孔，盲孔为台阶孔。
采用上述技术方案的有益效果是：盲孔与台阶孔配合后牢固度较好，能承受更大的轴向压力。
作为本发明的又进一步改进，当活塞杆处于回缩的极限位置时，盲孔径向向外的投影与相邻外活塞的镂空洞存在相交。
采用上述技术方案的有益效果是：这样的设计目的是为了缩短占用的轴向尺寸，让液压缸结构更加紧凑。
作为本发明的又进一步改进，外缸体还包括分别与外缸筒两端固定的后座、前板，后座朝向外缸筒的一面凹陷有储油坑，油孔包括分别位于后座、前板上的后注油孔、前注油孔，储油坑的侧壁与后注油孔的一端连通。
采用上述技术方案的有益效果是：后座、前板、外缸筒构成了一个密封腔体，液压油从注油孔中进出。储油坑的作用是方便液压油从中心扩散开来。
作为本发明的又进一步改进，镂空洞的内壁与储油坑的侧壁沿轴线的投影相互重合。
采用上述技术方案的有益效果是：这样让液压缸的结构更加紧凑，凸轴部可以后退到更极限的位置。
作为本发明的又进一步改进，外缸体与内缸体之间的空间为外腔体，内缸筒与活塞杆之间的空间为内腔体，油孔还具备呈夹角的侧开孔，侧开孔与外腔体连通，侧开孔自身轴线与活塞杆自身轴线平行；活塞杆的外径小于镂空洞的内径，镂空洞内壁与活塞杆外壁之间构成间隙缝，间隙缝将外腔体与内腔体连通。
采用上述技术方案的有益效果是：侧开孔便于液压油进一步在缸内扩散。间隙缝的设计也是为了油液出入，这样液压缸也能按设计的预想回缩运动。
作为本发明的又进一步改进，前板还固定有油封套，油封套供活塞杆穿过；沿轴线的投影，后座的外圆周面与外缸筒的外圆周面重合，前板的沿轴线的投影轮廓为矩形，后座的轴线投影均落入前板内。
采用上述技术方案的有益效果是：尺寸较大的矩形前板便于与外部模具固定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施方式的主视图；
图2是本发明一种实施方式的立体图；
图3是本发明一种实施方式的A处局部放大图；
图4是本发明一种实施方式的立体图；
图5是本发明一种实施方式的爆炸图；
图6是本发明一种实施方式的外活塞的立体图；
图7是本发明一种实施方式的外活塞的立体图；
图8是本发明一种实施方式的外活塞、内缸筒、内活塞、活塞杆的装配图；
图9是本发明一种实施方式的内活塞的立体图；
图10是本发明一种实施方式的外活塞、内活塞的装配图；
图11是本发明一种实施方式的后座的立体图；
图12是本发明一种实施方式的应用示意图。
1-后座；2-活塞杆；3-油封套；4-外活塞；5-内缸筒；6-外缸筒；7-内活塞；8-前板；9-后注油孔；10-储油坑；11-镂空洞；12-径向槽；13-环形槽；14-第一周向槽；15-第二周向槽；16-凸轴部；17-第三周向槽；18-第四周向槽；19-盲孔；20-螺纹段；21-前注油孔；22-间隙缝；23-外腔体；24-内腔体；25-侧开孔；26-模具。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：
为了达到本发明的目的，一种用于大型压铸模的节能高效型液压缸，包括：外缸体，包括外缸筒6，外缸筒6的内壁活动接触有外活塞4，外活塞4为两个，外缸体具备进出油液的油孔；内缸体，包括由两个外活塞4共同密封固定的内缸筒5，内缸筒5内壁活动接触有内活塞7，内活塞7固定有活塞杆2；外活塞4呈环形，外活塞4具备供内活塞7穿入的镂空洞11，活塞杆2的一端与内活塞7固定，活塞杆2的另一端从一个外活塞4的镂空洞11中穿出，活塞杆2始终从外缸体中穿出；外活塞4的轴向投影面积大于内活塞7轴向投影面积；外缸筒6与内缸筒5各自轴长的差小于内缸筒5自身轴长；两个外活塞4呈镜像对称布置，如图6所示，两个外活塞4的相背面上环形阵列有若干个径向槽12。
采用上述技术方案的有益效果是：本技术方案主要应用在大型压铸模具中，作为驱动模具运动的液压缸。模具本身是用在新能源车大尺寸压铸件领域。本技术方案通过内外嵌套的两个缸体，最终带来两个效果。一是液压油使用量相对少，因为液压油不是装满整个外缸筒，而是只要能驱动外活塞、内活塞即可，所以液压油用量少也起到节能环保的效果。二是根据压力等于压强乘以面积的公式，液压缸一个前伸周期中是外活塞先动，直至运动到极限位置，然后内活塞再动，因为内活塞、外活塞各自面积不同，这就使得外活塞的运动速度相对慢，但驱动力大，而外活塞的驱动力相对小，但是速度相对快。这种设计能起到两个优点，首先大型压铸件模具在整个运动过程所受力不是线性的，一般是启动的瞬间需要克服的摩擦阻力较大，所以外活塞正好适用这种工况；其次，液压缸已经在前伸过程中时，自身所受阻力已经较小，这时候内活塞驱动活塞杆快速前伸，使得液压缸能较快到达前伸的期限位置，这就缩短了液压缸的运动周期，便于提升压铸件模具的生产效率。
在本发明的另一些实施方式中，外活塞4的轴端面边沿还具备沿轴向凹陷的环形槽13，径向槽12的两端分别与环形槽13的侧壁、镂空洞11的内壁连通。
采用上述技术方案的有益效果是：环形槽、径向槽是为了方便液压油快速扩散，便于液压油瞬间对整个外活塞进行施力作业。
在本发明的另一些实施方式中，镂空洞11为圆形洞，内活塞7具备插入镂空洞11的凸轴部16，凸轴部16的轴长不小于镂空洞11的轴长。
采用上述技术方案的有益效果是：镂空洞的作用是为了液压油推完外活塞之后，从镂空洞中流出，再驱动内活塞前伸。内活塞与外活塞也是同轴嵌套的，长久使用后内活塞与外活塞依然同轴性较好。
在本发明的另一些实施方式中，外活塞4与内缸筒5的外圆周面、轴端面均密封接触；凸轴部16与镂空洞11呈间隙配合。
采用上述技术方案的有益效果是：凸轴部与镂空洞之间摩擦力较小，可以灵活脱离或密封。
在本发明的另一些实施方式中，如图9所示，内活塞7背离凸轴部16的一端具备与活塞杆2固定的盲孔19，盲孔19为台阶孔。
采用上述技术方案的有益效果是：盲孔与台阶孔配合后牢固度较好，能承受更大的轴向压力。
在本发明的另一些实施方式中，当活塞杆2处于回缩的极限位置时，盲孔19径向向外的投影与相邻外活塞4的镂空洞11存在相交。
采用上述技术方案的有益效果是：这样的设计目的是为了缩短占用的轴向尺寸，让液压缸结构更加紧凑。
在本发明的另一些实施方式中，外缸体还包括分别与外缸筒6两端固定的后座1、前板8，后座1朝向外缸筒6的一面凹陷有储油坑10，油孔包括分别位于后座1、前板8上的后注油孔9、前注油孔21，如图11所示，储油坑10的侧壁与后注油孔9的一端连通。
采用上述技术方案的有益效果是：后座、前板、外缸筒构成了一个密封腔体，液压油从注油孔中进出。储油坑的作用是方便液压油从中心扩散开来。
在本发明的另一些实施方式中，镂空洞11的内壁与储油坑10的侧壁沿轴线的投影相互重合。
采用上述技术方案的有益效果是：这样让液压缸的结构更加紧凑，凸轴部可以后退到更极限的位置。
在本发明的另一些实施方式中，外缸体与内缸体之间的空间为外腔体23，内缸筒5与活塞杆2之间的空间为内腔体24，油孔还具备呈夹角的侧开孔25，侧开孔25与外腔体23连通，侧开孔25自身轴线与活塞杆3自身轴线平行；活塞杆3的外径小于镂空洞11的内径，如图8所示，镂空洞11内壁与活塞杆2外壁之间构成间隙缝22，间隙缝22将外腔体23与内腔体24连通。
采用上述技术方案的有益效果是：侧开孔便于液压油进一步在缸内扩散。间隙缝的设计也是为了油液出入，这样液压缸也能按设计的预想回缩运动。
在本发明的另一些实施方式中，如图2所示，前板8还固定有油封套3，油封套3供活塞杆2穿过；沿轴线的投影，后座1的外圆周面与外缸筒6的外圆周面重合，前板8的沿轴线的投影轮廓为矩形，后座1的轴线投影均落入前板8内。
采用上述技术方案的有益效果是：尺寸较大的矩形前板便于与外部模具固定。
在本发明的另一些实施方式中，每个外活塞4的外圆周面上凹陷有一条第一周向槽14、两条第二周向槽15，第二周向槽15位于第一周向槽14的两侧，第一周向槽14的深度大于第二周向槽15的深度，第一周向槽14内卡有密封圈，第二周向槽15内卡有导向圈。
密封圈、导向圈在附图中没有展现，是为了方便展示各周向槽的形态。
采用上述技术方案的有益效果是：周向槽的设计就是为了卡住环形零件，密封圈能阻挡油液，导向圈能提升直线运动的稳定性。
在本发明的另一些实施方式中，密封圈的外径大于导向圈的外径，密封圈的硬度小于导向圈的硬度。
采用上述技术方案的有益效果是：密封圈、导向圈两者作用不同，所以硬度不同。
在本发明的另一些实施方式中，内活塞的外圆周面上凹陷有一条第三周向槽17、两条第四周向槽18，第三周向槽17的深度大于第四周向槽18的深度，第三周向槽17与第四周向槽18各自侧壁连通，第四周向槽18的底面构成台阶面；第三周向槽17内卡有密封圈。
采用上述技术方案的有益效果是：根据实际选择，第三周向槽、第四周向槽构成的复杂断面的周向槽可以卡接不同宽度的密封圈。
在本发明的另一些实施方式中，如图3所示，与后座1相邻的一个外活塞4的内壁与内缸筒5的外圆周面之间通过外螺纹、内螺纹构成相互咬合的螺纹段20。
采用上述技术方案的有益效果是：外活塞与内缸筒实现牢固装配。
为了方便表现内部结构，图1至图12都是采用了四分之一剖视图，即隐藏了四分之一的部位，实际产品是完整的，图1至图12只是为了方便展示内部结构。
如图12所示，实际使用时，模具26需要装上成对的本液压缸产品。
作为实际产品时，外缸筒6内径为300mm，外缸筒5内径200mm，所需的液压油可以减少近一半。整个运行时间减少了，大概的启动时间从40秒变到20秒左右。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于大型压铸模的节能高效型液压缸，其特征在于，包括：
外缸体，包括外缸筒，所述外缸筒的内壁活动接触有外活塞，所述外活塞为两个，所述外缸体具备进出油液的油孔；
内缸体，包括由两个外活塞共同密封固定的内缸筒，所述内缸筒内壁活动接触有内活塞，所述内活塞固定有活塞杆；
所述外活塞呈环形，所述外活塞具备供内活塞穿入的镂空洞，所述活塞杆的一端与内活塞固定，所述活塞杆的另一端从一个外活塞的镂空洞中穿出，所述活塞杆始终从外缸体中穿出；
所述外活塞的轴向投影面积大于内活塞轴向投影面积；
所述外缸筒与内缸筒各自轴长的差小于内缸筒自身轴长；
两个外活塞呈镜像对称布置，两个外活塞的相背面上环形阵列有若干个径向槽；
所述外活塞的轴端面边沿还具备沿轴向凹陷的环形槽，所述径向槽的两端分别与环形槽的侧壁、镂空洞的内壁连通；
每个外活塞的外圆周面上凹陷有一条第一周向槽、两条第二周向槽，第二周向槽位于第一周向槽的两侧，第一周向槽的深度大于第二周向槽的深度，第一周向槽内卡有密封圈，第二周向槽内卡有导向圈；
密封圈的外径大于导向圈的外径，密封圈的硬度小于导向圈的硬度；
内活塞的外圆周面上凹陷有一条第三周向槽、两条第四周向槽，第三周向槽的深度大于第四周向槽的深度，第三周向槽与第四周向槽各自侧壁连通，第四周向槽的底面构成台阶面；第三周向槽内卡有密封圈。
2.根据权利要求1所述的用于大型压铸模的节能高效型液压缸，其特征在于：所述镂空洞为圆形洞，所述内活塞具备插入镂空洞的凸轴部，所述凸轴部的轴长不小于镂空洞的轴长。
3.根据权利要求2所述的用于大型压铸模的节能高效型液压缸，其特征在于：所述外活塞与内缸筒的外圆周面、轴端面均密封接触；所述凸轴部与镂空洞呈间隙配合。
4.根据权利要求2所述的用于大型压铸模的节能高效型液压缸，其特征在于：所述内活塞背离凸轴部的一端具备与活塞杆固定的盲孔，所述盲孔为台阶孔。
5.根据权利要求4所述的用于大型压铸模的节能高效型液压缸，其特征在于：当活塞杆处于回缩的极限位置时，所述盲孔径向向外的投影与相邻外活塞的镂空洞存在相交。
6.根据权利要求1所述的用于大型压铸模的节能高效型液压缸，其特征在于：所述外缸体还包括分别与外缸筒两端固定的后座、前板，所述后座朝向外缸筒的一面凹陷有储油坑，所述油孔包括分别位于后座、前板上的后注油孔、前注油孔，所述储油坑的侧壁与后注油孔的一端连通。
7.根据权利要求6所述的用于大型压铸模的节能高效型液压缸，其特征在于：所述镂空洞的内壁与储油坑的侧壁沿轴线的投影相互重合。
8.根据权利要求6所述的用于大型压铸模的节能高效型液压缸，其特征在于：所述外缸体与内缸体之间的空间为外腔体，所述内缸筒与活塞杆之间的空间为内腔体，所述油孔还具备呈夹角的侧开孔，所述侧开孔与外腔体连通，所述侧开孔自身轴线与活塞杆自身轴线平行；所述活塞杆的外径小于镂空洞的内径，所述镂空洞内壁与活塞杆外壁之间构成间隙缝，所述间隙缝将外腔体与内腔体连通。
9.根据权利要求6所述的用于大型压铸模的节能高效型液压缸，其特征在于：所述前板还固定有油封套，所述油封套供活塞杆穿过；沿轴线的投影，所述后座的外圆周面与外缸筒的外圆周面重合，所述前板的沿轴线的投影轮廓为矩形，所述后座的轴线投影均落入前板内。
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