【具体实施方式】
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型,其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本实用新型,但并不作为对本实用新型的限定。
如图1所示,本具体实施方式所述的用蓄能器驱动活塞杆和冲击锤的冲击充液复合成形装置,它包括移动式工作平台1,该移动式工作平台1上设置模具2,模具2上设置有工件板料3;工件板料3上方设置有水液室4,水液室4上设置有液压室8,液压室8上设置有若干蓄能器9;所述液压室8内设置有油缸筒7,油缸筒7内设置有活塞杆6,活塞杆6穿插至水液室4中,活塞杆6的杆体底端设置有冲击锤5。
进一步地,所述水液室4与液压室8之间设置有缓冲器11。
进一步地,所述缓冲器11包括设置在油缸筒上的缓冲器固定套20,缓冲器固定套20下方设置有缓冲套21,缓冲套21的两侧分别设置有下液控单向阀27和上液控单向阀23;下液控单向阀27和上液控单向阀23安装在单向阀座上;油缸筒7下部两侧设置有限程孔22,两个限程孔22的外侧分别设置有排油排气孔26,两限程孔22分别与下液控单向阀27和上液控单向阀23相对应;所述单向阀座内下部从上至下依次设置有缓冲孔24、回程进油口28,活塞杆6穿插过缓冲孔24、回程进油口28,活塞杆6的底端设置有活塞杆套25。
进一步地,所述液压室8包括高压油室35,高压油室35内设置有油缸筒7,油缸筒7内设置有活塞杆6;活塞杆6的顶端设置有限位棒34,限位棒34的顶端设置有防松套33;高压油室35安装在插装阀座29内;插装阀座29与蓄能器9相连;限位棒34下部两侧对应设置有插装阀31,其中左侧插装阀31上方设置有排油阀30;插装阀座29上设置有压盖32。
如图2所示是本设计的整体外形图;主机10上设置有减缓器11,减缓器11上设置有液压室8。
如图3、图4所示,是主机的外形图和结构图;主机包括下梁12,下梁12两侧对应设置有侧柱13,两侧柱13上部之间设置有上梁油缸体14,下梁12上设置有移动式工作平台1,移动式工作平台1一侧设置有带导轨水槽15,移动式工作平台1另一侧设置有推模油缸16;上梁油缸体14内设置有油缸内筒17,油缸内筒17内设置有水液室筒18,水液室筒18内设置有水液室4。移动式工作平台1上设置有模具2,模具2上设置有模具压板19。
如图8、图9所示是液压室外形图和结构图:在用高强度合金钢制造的插装阀座两旁装有两组共四个高压蓄能器(最高工作压力20MPa),蓄能器由两组插装阀控制与高压油室的通断;高压油室的上方设置有御荷插装阀,控制与油箱的通断;高压油室内设一个防松套,由压盖将它紧压在油缸筒的端面上,防止油缸筒在冲击时返松;在防松套的中央安装有一个限程棒,防止活塞杆回程时超程。
如图5-图7所示是缓冲器的结构图:缓冲器固定套固定在主机机体上。缓冲器上设有限程孔22、排油排气孔26和缓冲孔24。限程孔22与两个液控单向阀(下液控单向阀27和上液控单向阀23)连接,以便当其与高压油缸上腔连通时能快速将油排到油箱,并在需要时将限程孔与油箱断开,让油缸回程。排油排气孔也与两个液控单向阀连接,且在单向阀座上设置通气阀,当设备处在准备工作程序时,液控单向阀打开,通过通气阀将内在的油和气快速排清;高压油缸冲击行程结束时,液控单向阀和通气阀立即关闭。缓冲孔下部设有油缸回程进油口,当活塞杆和冲击锤由缓冲孔刹车后,回程进油口进油让油缸回程。
本实用新型的工作原理如下:由插装阀31控制的蓄能器9(最高工作压力可达20MPa,本设计采用的工作压力为12MPa)提供的液压油进入到高压油室35,推动油缸活塞杆7带动冲击锤5作加速度运动向下推进,当活塞杆7和冲击锤5的行程达到规定值时,活塞杆7和冲击锤5的速度达到设定的最大值,并以此速度向水液室4的水猛烈撞击,借此达到冲击充液复合成形工件的目的。
本实用新型的理论根据如下:
物体运动产生的动能(做功)
式中W——单位是焦耳(J);
M——运动物体的质量,单位是千克(kg);
V——运动速度,单位是米/秒(M/S)。
对于匀加速垂直向下运动,有V=(g+a)t--------(2)
式中g——重力加速度,9.8米/秒2;
a——运动物体在外力作用下获得的加速度,单位是米/秒2(M/S2);
t——运动时间,单位是秒(S)。
因为对于匀加速垂直向下运动有
式中L——物体运动的距离,单位米(m)。
又因为有
F是外作用力,单位是牛(N)。
对于油缸活塞杆而言,F=F1-F2-F3
式中F1——油缸上腔的液体压力,F2——油缸筒和活塞之间产生的摩擦力,
F3——油缸下腔和冲击锤产生的阻力。在本实用新型装置中,F2和F3很小,可以忽略不计,因此F=F1。
因为有
式中D——油缸筒内径,单位是厘米(cm);
p——油的工作压力,单位是牛/每平方厘米(N/cm2)。
本实用新型设定,在冲击速度达到30M/S时,装置的动能要达到27000J。用公式(1)计算,得出质量M=60kg;本实用新型设定油缸筒内径为D=70mm,油的工作压力为12MPa≈120kgf/cm2≈1200N/cm2,用公式(5)和(4)进行计算,得出加速度a≈769.3米/秒2(m/s2);用公式(2)进行计算,得出冲击锤的运动时间t≈0.0372秒(S);用公式(3)进行计算,得出冲击锤需要运动的距离L≈0.558米(m)。为结构设计方便,取L=0.6M。
本实用新型的工作过程如下:
A、冲击准备:
1)高压油缸活塞杆带和冲击锤上升到最高位置(复位);
2)勾机油缸活塞向外伸出,将停在最高位置的冲击锤锁住;
3)推模油缸复位,带动模具和工件板材进入被冲击位置;
4)主机油缸油口1进油,推动复合油缸活动杆下行,让与它连体的水液室下行封压住工件板材;同时打开安装在缓冲器上的液控单向阀,并通以空气排清高压油缸下腔的油;
5)进水孔向水液室注水,直至将水注满到排气孔的下边沿,或者,通过设定水泵的注水时间设定注水量;
6)关闭控制高压油室与油箱连接的插装阀。
B、冲击:
1)打开控制蓄能器的插装阀,让蓄能器中的高压油进入到高压油室;
2)勾机油缸活塞杆缩回,高压油缸活塞杆连同冲击锤瞬时向下冲击;
3)高压油缸下腔的空气(挟杂有部分油珠)通过液控单向阀排回油箱,冲击锤下方的空气通过排气孔排出;
4)冲击走完设定的行程后,高压油缸上腔通过限程口和液控单向阀与油箱相通,同时,打开控制高压油室与油箱连接的插装阀,关闭控制蓄能器的插装阀,活塞杆和冲击锤御荷,靠惯性向下冲击;
5)高压油缸活塞杆的活塞向下运动进入缓冲套上的缓冲孔后,开始刹车,直至冲击停止。
C、冲击回程:
1)液控单向阀关闭;
2)缓冲套下端油孔进油(图中没有画出),将高压活塞杆连同冲击锤向上推,实现复位;
D、取出工件:
1)主机油缸油口2进油,水液室与模具分离,水排到工作台水槽内;
2)推模油缸向外推出,将固定在移动工作台上的模具及做好的工作移出;
3)取下工件(如需脱模,可使用装置备有的脱模油缸),再放入下一工件的板材,装置进入下一循环动作。
本实用新型所述的用蓄能器驱动活塞杆和冲击锤的冲击充液复合成形装置,它采用高压蓄能器驱动高压油缸的活塞杆和冲击锤,代替直接采用压缩空气驱动冲击锤,可以大幅度提高打击能,同时,蓄能器中的压缩气体不会消耗,取消了专用的空气压缩机。因此要获得相同的打击能时,本装置具有体积小,成本低,工作效率高等优点。
以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式,故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均包括于本实用新型专利申请范围内。