CN203876252U - 双工位气动冲压机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双工位气动冲压机，由气泵、二位四通阀、单轴向伸缩气缸、两套推杆机构和两个冲头组成，其中单轴向伸缩气缸具有活塞杆和由活塞杆划分的上腔室和下腔室，气泵连接二位四通阀且二位四通阀的进气口和抽气口分别对应连接下腔室和上腔室，任一套所述推杆机构包括各自一端相铰接的肘杆和恒増力杠杆，该肘杆的另一端铰接于活塞杆，该恒増力杠杆的另一端固定且恒增力杠杆的中段处外接冲头；活塞杆的力输出方向与冲压方向一致。应用本实用新型的冲压机，利用肘杆和恒増力杠杆的角度和长度力放大效应，满足了冲压机对气缸结构紧凑性的要求，同时增大了冲压力，显著提升了冲压效果。

Description

双工位气动冲压机

技术领域

本实用新型涉及一种气动驱动的双工位冲压机，尤其涉及一种冲头输出行程短且输出力较大的双工位冲压机。

背景技术

冲压技术是目前被广泛应用的金属压力加工方法之一，它具有效率高、质量好、能量省、成本低的特点，广泛适用于各种小型零部件的压装和装配。出于环境保护的理念，现在气动冲压机克服液压装置污染严重的不足而使用越来越广泛。

一般情况下，冲压机垂直输出，实现对单个零件的冲压。但实际生产中，很多零件需要进行批量生产，这种情况下如果能同时冲压多个工件势必会提高生产效率。常见双工位冲压机原理如图1所示：压缩气体从二位四通阀2的左工位21进入气缸中部13，推动两个气缸活塞11、12同时向左右移动，利用装接在气缸活塞外端的冲头3同时对两工位上的零件进行冲压；此后压缩空气再由二位四通阀2的右工位22进入气缸两端部14，拉动两个气缸活塞并带动冲头3返回。

上述冲压机虽然能够实现对两个零件同时加工，但是冲压机常用于小型零件(板材)的压装过程，所以需要冲头输出的行程较短而力较大，而为了实现这个要求必然要以牺牲气缸的体积为代价，造成冲压设备整体占空的庞大。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提出一种双工位气压冲压机，解决冲压压力与气缸体积的矛盾。

本实用新型的上述目的，其得以实现的技术解决方案是：双工位气动冲压机，其特征在于所述冲压机由气泵、二位四通阀、单轴向伸缩气缸、两套推杆机构和两个冲头组成，其中所述单轴向伸缩气缸具有活塞杆和由活塞杆划分的上腔室和下腔室，所述气泵连接二位四通阀且二位四通阀的进气口和抽气口分别对应连接下腔室和上腔室，任一套所述推杆机构包括各自一端相铰接的肘杆和恒増力杠杆，所述肘杆的另一端铰接于活塞杆，所述恒増力杠杆的另一端固定且恒增力杠杆的中段处外接冲头；活塞杆的力输出方向与冲压方向一致。

进一步地，所述恒増力杠杆自固定端至铰接端的三分之一处外接冲头。

进一步地，所述恒増力杠杆自固定端至铰接端的二分之一处外接冲头。

进一步地，所述单轴向伸缩气缸的径向形状为圆形。

应用本实用新型的冲压机，利用肘杆和恒増力杠杆的角度和长度力放大效应，满足了冲压机对气缸结构紧凑性的要求，同时增大了冲压力，显著提升了冲压效果。

附图说明

图1是现有常见双工位冲压机的原理结构示意图。

图2是本实用新型双工位气动冲压机的原理结构示意图。

具体实施方式

本实用新型创新提出了一种双工位气压冲压机，解决气动冲压机冲压压力与气缸体积的矛盾与难题。

如图2所示，该双工位气动冲压机，由气泵(未图示)、二位四通阀2、单轴向伸缩气缸4、两套推杆机构和两个冲头3组成，其中该单轴向伸缩气缸具有活塞杆41和由活塞杆划分的上腔室43和下腔室42。该气泵连接二位四通阀2且二位四通阀的进气口21和抽气口22分别对应连接下腔室42和上腔室43。通过在下腔室42中充入或外排压缩空气使气缸做功输出工作力。为满足双工位作业的要求，该气动冲压机设有与活塞杆分别相连的两套推杆机构及其相连接的冲头，该任一套推杆机构包括各自一端通过铰链副62相铰接的肘杆51和恒増力杠杆52，肘杆51的另一端通过铰链副61铰接于活塞杆，而恒増力杠杆52的另一端可以固定于地面或其它设备支架上。并且上述冲头3外接于该恒增力杠杆的中段处，活塞杆的力输出方向与冲压方向一致。

作为可选的实施方案，上述单轴向伸缩气缸的径向形状为圆形。当然本实用新型在实际应用中不限于此，可以是任何径向形状，只需满足气缸的上、下腔室能相隔、密封。

图2所示实施例的气动冲压机在实际工作时，气泵中的压缩空气从二位四通阀的左工位进入气缸的下腔室，推动活塞杆向上运动，活塞杆同时推动两边肘杆运动，随着活塞杆的逐步上升，活塞杆的力输出方向与肘杆的夹角α逐渐减小且恒増力杠杆与肘杆相铰接的一端向冲压方向位移顶出，利用角度效应将两个恒增力(以下简称杠杆)杠杆转动的力放大，并在连杆的作用下进一步带动冲头对两个工位上的零件进行冲压。

以下便通过建立力学模型的方式，来进一步分析图1和图2所示两种双工位冲压机的冲压性能。

首先，图1所示的常用双工位冲压机的理论输出力和实际输出力的计算公式分别为： $F_{1t}=\frac{\mathrm{\π}{D}^{2}p}{4}---\left(1\right),$ $F_{1o}=\frac{\mathrm{\π}{D}^{2}p}{4}{\mathrm{\η}}_1---\left(2\right).$ 式中，F_1t为冲头理论冲压力；F_1o为冲头实际冲压力；D为活塞直径；p为压缩空气压力；η₁为活塞杆传递效率，常取0.97。

其次，图2所示的本实用新型双工位冲压机优选实施例的理论输出力和实际输出力的计算公式分别为：

$F_{2t}=\frac{\mathrm{\π}{D}^{2}p}{8}\frac{l_1}{l_2\tan \mathrm{\α}}---\left(3\right),$ 式中，F_2t为冲头理论冲压力；F_2o为冲头实际冲压力；l₁为杠杆主动臂长度；l₂为杠杆被动臂长度；α为活塞杆力输出方向与肘杆间夹角；为铰链副的当量摩擦角；(l为两铰链间中心距；r为铰链轴的半径；f为铰链轴与孔间的摩擦系数)；η₂为杠杆效率，常取0.97；η₃为肘杆效率，常取0.9。

通过计算比较，在相同的空气压力下，如取杠杆主动臂长度与被动臂长度的比为l₁/l₂＝3:1，α＝6°；则图2所示冲压机的理论冲压力为图1所示冲压机的14倍多，而即使实际增力效果也有10倍之多。当然l₁/l₂＝2:1或其它比例也是可以的，可见本创作的该气动冲压机具有较大范围的输出力可调节性。

由此可见，本实用新型的冲压机利用肘杆和恒増力杠杆的角度和长度力放大效应，满足了冲压机对气缸结构紧凑性的要求，仅使用一个气缸作为力输入源，在不增加气缸尺寸的条件下，在一定的行程中，能够显著提升输出的冲压力幅度，更有利于工件的冲压效果。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.双工位气动冲压机，其特征在于所述冲压机由气泵、二位四通阀、单轴向伸缩气缸、两套推杆机构和两个冲头组成，其中所述单轴向伸缩气缸具有活塞杆和由活塞杆划分的上腔室和下腔室，所述气泵连接二位四通阀且二位四通阀的进气口和抽气口分别对应连接下腔室和上腔室，任一套所述推杆机构包括各自一端相铰接的肘杆和恒増力杠杆，所述肘杆的另一端铰接于活塞杆，所述恒増力杠杆的另一端固定且恒增力杠杆的中段处外接冲头；活塞杆的力输出方向与冲压方向一致。

2.根据权利要求1所述双工位气动冲压机，其特征在于：所述恒増力杠杆自固定端至铰接端的三分之一处外接冲头。

3.根据权利要求1所述双工位气动冲压机，其特征在于：所述恒増力杠杆自固定端至铰接端的二分之一处外接冲头。

4.根据权利要求1所述双工位气动冲压机，其特征在于：所述单轴向伸缩气缸的径向形状为圆形。