CN2182727Y - 变速螺母螺旋压力机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种具有新传动机构的螺旋压力 机。它改进了现有螺旋压力机的传动，提供了一种通 过控制螺母相对于螺杆的不同运动来实现滑块的不 同运动的变速螺母螺旋压力机。飞轮与螺杆单向转 动，并与机身上横梁转动连接，螺母装在螺杆下部螺 纹上，并与滑块转动连接。

本实用新型效率高，行程次数多，结构简单，可广 泛用于模锻，大型锻件自由锻、板料冲压自动生产线 上。

Description

本实用新型涉及一种锻压机械。

目前广泛生产与应用的螺旋压力机是双盘摩擦压力机：它存在三大缺点：一是总效率低，不超过38％，二是滑块每分钟行程次数不超过30次，行程和压力不能控制，不能用于大型锻件自由锻造，如船舰主轴锻造及钢锭开坯，不具有曲柄压力机的冲裁功能，三是制造成本高。

为解决这个问题有人曾提出用液压传动代替摩擦传动，各国曾先后制造出推缸式、付螺杆式、液压马达式等液压螺旋压力机，原苏联还曾研制出三种柱塞式液压螺旋压力机，实践证明这些压力机总效率并没有高于双盘摩擦压力机，反而增加了制造成本，原因在于滑块回程时飞轮仍需反转，有水击损失及液压系统供油速度满足不了滑块加速运动的要求，当供油速度低于运动系统按已有动能即可达到的速度时，液压系统内部产生压降及水击现象。西德某厂研制出直接电动螺旋压力机，这种压力机对电网的冲击是绝大多种国家不允许的，没有推广价值。西德另一工厂又研制出飞轮离合器式螺旋压力机，它的主飞轮不必反向旋转，总效率比前述各种压力机都高，但还没有超过50％，工作压力为千吨以上的这种压力机每分钟行程次数不超过30次，不能用于大型锻件自由锻造，另外这种压力机的制造成本是同能力的双盘摩擦压力机的两倍，没有达到降低制造成本的要求。

本实用新型的目的是提供一种新传动结构的螺旋压力机，能提高效率，增加行程次数，简化结构。它既可用于模锻也可用于大型锻件自由锻造，也可用于板料冲裁与锻造自动生产线上。

本实用新型的目的是这样实现的，飞轮与螺杆固定连接，螺杆与机身横梁转动连接并轴向固定，固于机身上的电机通过其皮带轮和皮带直接带动飞轮单向旋转，螺母旋入螺杆的下部螺纹上，螺母与滑块转动连接并轴向固定。滑块通过导轨在机身中滑动，螺杆中部装有螺母增速轮，它与螺母滑动连接与螺杆转动连接并轴向固定。螺母增速轮的上部是螺杆变速轮，它与螺杆固定连接。在上述两轮的外周装有与之对应的行星轮组，它具有能与螺杆变速轮及螺母增速轮同时    接触的上轮及下轮，上轮与下轮固于同一轴上并且通过其中间的轴承装在与机身滑动连接的轴承架上，通过轴承架的移动使行星轮组的上轮与下轮与螺杆变速轮及螺母增速轮同时以摩擦方式接触或脱开。在机身上装有一组予紧力可调的弹簧，其上端与机身固定下端和一个在机身上滑动的框架接触。框架与螺母增速轮之间有凸轮机构，凸轮的主动件与螺母增速轮固定，从动件与框架固定，框架上端通过一斜面高度调节机构再和其上的行星轮组的轴承架相接触。框架的下端装有可垫入或移出的垫块。本实用新型的传动过程中因飞轮不需反转，传动效率高，在打击过程中与现有螺旋压力机相比，多了一种在超载时顶开压力弹簧及螺杆相对螺母转动一微小角度的消耗。此项功不超过1.5％，然而由于螺母置于滑块上，润滑油供给充分可以形成半液体摩擦，使本实用新型的总效率比双盘摩擦压力机高50％，比飞轮离合器式螺旋压力机高12％，本实用新型滑块行程次数达60次／分，可以予选压力与行程，因此可以用于大型锻件自由锻及板料自动冲裁。

本实用新型没有双盘摩擦压力横轴系统中的各种另件，飞轮为一实体，没有作为动力转动的液压系统，所以结构简单。

实用新型的具体结构由以下的实施例及附图给出：

图1为本实用新型的总图，图2为图1中的点划线方框内的内容放大图，两图中各部分的另部件的位置是滑块停在上始点时空运转位置。在图1中，固于机身9上的电机1，通过皮带轮2及皮带3直接带动飞轮4，与飞轮4紧固连接的螺杆5通过向心轴承7，止推轴承6与8与机身9上横梁转动连接并轴向固定。螺母18旋入螺杆5的下部螺纹上，螺母18通过止推轴承20座于滑块21的支承面上，滑块21的压盖19通过止推轴承19a装在螺母18的凸缘上，通过螺栓19b与滑块18固定连接。螺母增速轮15通过轴承组16与螺杆5转动连接并轴向固定，螺母增速轮15的下部与螺母18滑动连接，螺母增速轮15的上部是螺杆变速轮13，它与螺杆5固定连接。在螺杆变速轮13和螺变速轮15之间有离合器14，离合器的下结合子14b与螺母增速轮15滑动连接并通过弹簧17a缓冲垫17与螺母上端面接触。离合器上结合子14a与螺杆变速轮13滑动连接中间有压缩弹簧14c，并以其凸缘悬挂在可在机身4内滑动的起落架12上，起落架12与和机身转动连接的横杆11之间用转动一滑动复合铰连连接。与机身转动连接的手柄22，通与其铰接的拉杆22a与横杆11连接。在机身上滑动的操纵杆10与横杆11以转动一滑动复合铰连连接。保证各个应润滑处有充分润滑油的润滑系统23，装于机身上或单独安置。

在图2中行星轮组25的中间轴承装在轴承架29上，轴承架29与机身滑动连接并以斜面形式在弹簧29的作用下压向在机身上滑动的斜块28，当斜块28上下运动时推动行星轮组25的上下轮分别与螺杆变速轮13，螺母增速轮15接触与脱开。件号13，15，25，为本实用新型的增速机构，其增速原理是当行星轮组的上下轮与螺杆变速轮13及螺母增速轮15接触时螺母获得的速度为。

$n_{Ⅱ}=\frac{R_{上}{r}_{下}}{R_{下}{r}_{上}}{n}_1$

式中n_Ⅱ为螺母转速n₁为螺杆转速，R_上为螺杆变速轮半径，R_下为螺母增速轮的半径r_上为行星轮组上轮半径，r_下为下轮半径，调整各半径尺寸使n_Ⅱ＞n₁即为螺母 沿螺杆同向超速旋转，

当 (R_上r_下)/(R_下r_上) ＝2时，滑块的上升与下降速度相等。斜块28的上、下移动是靠与机身9滑动连接的框架48的上下移动来完成的：框架48内含有压缩弹簧35和其予应力调节机构36，弹簧35的上端固于机身凸缘上，下端与予应力调节机构的上斜面接触，框架48的内侧下平面与予应力调节机构的下斜块接触，框架48的下面以斜面的形式（也可以平面形式）垫在垫块45上，垫块45的拉杆37在机身上滑动，压力弹簧38装于机身与垫45之间。其作用是当框架48的移动时立即把垫块45垫入框架48与机身9形成的下部空间中。框架48的上下移动是靠与其连接的凸轮机构49来实现的，凸轮机构49的主动件与螺母增速轮15固定，从动件与框架48固定，当螺母18相对于滑块21转动时，凸轮机构49的主动件顶开从动件，使框架48上升，通过装于框架48上部的高度调节斜块27顶起斜块28使行星轮组25工作，变速机构开始动作，从而使螺母18沿螺杆5同向超速旋转，随之滑块21上升。而螺母18相对于滑块21发生相对转动的原因是本实用新型的工作压力已达予选的压力值，件35、36、48、49为本实用新型的压力控制机构，其动作原理如下：本实用新型在锻击或冲压时产生的压力使螺母18受到两种方向相反的扭矩，第一种方向的扭矩是螺杆5对螺母18的扭矩M₁＝ (d₂)/2 tg（α＋tg^－1μ）P式中d₂为螺杆中径，α为螺杆螺旋升角，μ为螺杆与螺母之间的摩擦系数，P为工作压力，第二种方向的扭矩分两部分，第一部分是止推轴承20中的扭矩，M₂＝ 2/3 (r³ ₂-r³ ₁)/(r² _2-r² ₁) μ₁P式中r₂、r₁分别是止推轴承20的外径与内径，μ₁为止推轴承20内的摩擦系数。第二部分是凸轮机构49产生的扭矩，M₃是受予应力调节机构36控制的，旋转它的调节螺杆使其下斜块移动从而会改变弹簧35的高度，使弹簧35获得不同的予应力，也即是使框架48受到不同的压力，因此在凸轮机构49中对螺母产生了不同的扭矩M₃，因在本实用新型锻击或冲压时螺母不旋转，扭矩总和为零，因此M₁＝M₂＋M₃将以上各式代入得：

$M_3\mathrm{=〔}\frac{d_2}{2}\mathrm{tg(a+tg\mu )-}\frac{2}{3}\frac{r^3{}_2{\mathrm{-r}}^3{}_1}{r^2{}_2{\mathrm{-r}}^2{}_1}{\mu }_1\mathrm{〕p}$

式中压力P的系数是个常数，因此调节予应力调节机构36可以得到不同的工作压力P，此即本实用新型的工作压力可以予选的基本原理。

本实用新型的机身上装有杠杆42，其一端和与机身滑动连接的杠杆44通过滑动一转动铰连连接，另一端和在机身上滑动的撞杆43也通过转动一滑动铰链连接。行程杆40与滑块21螺旋连接，部件40、43、42、44组成了本实用新型的行程控制机构，其原理是滑块下行到予定位置时。行程杆40压向撞杆43通过杠杆42使顶杆44升起并通过与框架48固定的支块47顶起框架48，从而使凸轮机构49的主动件失去对主动件阻力，滑块21迅速上升。调节行程杆40的螺旋伸出长度，即调节滑块行程的大小。

立杆24与滑块21滑动连接，其下端的弹簧46能将其恢复原位，立杆24的中部固定有凸轮机构26的主动件，它的作用是当滑块达上始点时顶开高度调节机构斜块27，使行星轮组25的上轮与下轮与螺杆变速轮13及螺母变速轮15在弹簧29的作用下脱开，使滑块上升过程结束；滑动机构30装在立杆24上端，它可沿立杆24滑动并由立杆24的端部凸缘限定其左移的极限位置，它的内部弹簧可使它恢复原位；滑动机构30的外套上固定有凸轮机构31的主动件，其从运件与机身固定，滑动机构30的外套上还固定有单向机构32，它由内部的单向固定支杆，拉簧及一组凸轮机构组成，这个凸轮机构的主动件与固定支杆转动连接。单向机构的作用是在某一个方向上凸轮机构的主动件移近从动件并在固定支杆作用下可以顶开从动件，而在另一反方向上凸轮结构的主动件经过从动件时对从动件不起作用，在越过从动件后主动件在其内部的拉力弹簧作用下又恢复原位。单向机构32的从动件与在横杆10上滑动的并限止其下极限位置的滑动机构33的外套固定连接，外套33的内部有使其恢复原位的弹簧，其下面的下操作杆33a的端部有单向机构34，它可把拉杆37拉出；在高度调节机构斜块拉杆27a与拉杆37之间装有与机身转动连接的连动杆39，连动杆39的一端以滑动－转动复合铰链与拉杆37连接，另一端以单向机构41和拉杆27a接触。其作用是在拉出垫块45的同时把高度调节机构的斜块27推入。

本机操作规范共有空运转、寸动调模、单次打击、连续打击及程序控制变压力变行程自动连续打击等五种操作规范。

空运转：此时滑块停于上始点而飞轮4与螺杆5及螺母18空转。为此将手柄22置于中间位置或者说水平位置，此时起落架12处于下极限位置，离合器14的上结合子14a没有起落架12拉起，离合器14处于闭合状态，即螺杆5与螺母18同速同向旋转，滑块21停于上始点，此时滑块21顶起立杆24，固于其上的凸轮机构26的主动件顶开了从动件，从而将斜块27拉出，使行星轮与其他各轮之间的压紧力消失，从而使螺母增速机构停止工作，此时垫块45在弹簧38作用下仍然垫入框架48与机身9之间。

寸动调摸：将手柄22压到其全行程的一半左右（即不要压到下极限位置），当滑块21下降到调模位置后，再将手柄越过原平衡位置继续抬起并停止，使滑块停在予期的高度，即可进行模具的安装与调节。调模时控制元件的具体运动是当压下手柄22但没有压到下极限位置时起落架12被横杆10拉出，离合器14处于开启状态，而此时因手柄22没有压到下极限位置，斜块27仍被拉出，行星轮组25的各轮与其他轮之间没有压紧力变速机构不起作用，垫块45仍被垫入，螺母18可自由旋转，螺母18与滑块21可在其自重的作用下向下徐徐滑动，等滑动到予期的调模位置时因手柄抬起，并越过水平位置达上极限位置，起落架12下落，使被弹簧14C压下的上结合子14a仍然能和下结合子14b结合即进入上节的空运转状态，所以滑块可停于调模位置。

单次打击：将手柄22压到下极限位置等打击动作完成马上将手柄12恢复原位即完成一次单次打击。当手柄22压到下极限位置起落架12拉出上结合子14a，使离合器14处于开启状态，从而使螺杆5与螺母18脱离同向同速旋转状态。此时斜块27在开始时，仍同于在上始点时被拉出状态，使增速机构停止作用，而当垫块45被拉出时，在连动杆39的作用下垫块27又被垫入，于是螺母18被制动，不能再相对于滑块21旋转，在螺杆5的作用下滑块21向下运动；如当滑块打击时达到予选的行程时，行程杆40压向撞杆43通过杠杆42使顶杆44升起并通过与框架固定的支块47使框架48被顶起，螺母18受到的阻力矩小于螺杆5对其的主动矩，螺母18受到的阻力矩小于螺杆5对其的主动矩，螺母18立即相对于滑块旋转，同时增速机构启动，滑块21立刻向上始点运动，这就是本机的行程控制。如当打击过程中工作压力超过予选值时凸轮机构49的主动件压下从动件，此时因单向机构34的主动件已越过从动件拉杆37因此在弹簧38作用下垫块45马上垫入框架48与机身9之间，同时由于框架48上移，通过件27、28、29、25、13、15等使螺母18相对于螺杆5超速旋转，因此滑块上移，随之进入空运转状态，如此就完成一个单次打击。

连续打击：将本机手柄22自水平位置压到下极限位置后将手柄22压住不动本机即开始滑块按予选的行程或压力自动连续打击。这是因为当压下手柄22到下极限位置时滑块开始下行，如上所述滑块21到达予选的行程位置或本机压力超到予选压力后，滑块21自动返回上始点，但滑块上升到近于上始点时，由于杠杆24上的单向机构32将滑动机构33顶起使下操纵杆33a上升，使单向机构34恢复原位，滑块到达上始点时，在凸轮机构31的作用下又将单向机构32脱开，此时在滑套33内的弹簧的作用下，下操纵杆33a下行即又重复滑块下行运动，于是滑块周而复始进行自动连续打击。

程序控制变压力变行程自动连续打击：

本机变压力变行程连续自动打击可用单板机或用电脑来控制，控制的动作除有各种压力各种行程的连续自动打击之处尚需控制工件递进，尚需向电脑反馈压机工作压力及滑块行程的实际变化及反馈工件自模具取出的情况。

图3是程序控制变压力变行程自动连续打击控制图。

为实现这种控制必须把拉杆22的动作改由操纵缸54来控制，在控制本机压力的予应力调节机构36上装入步进电机56，把部件40改由步进电机57控制，在工件递进机构中装入步进电机50，在机身上装入压力传感器51及测量长度的传感器52和成品工件取出装置53（含向电脑反馈出料情况的光电计数器），参自附图2。

上述新加的控制部件中压力与长度传感器51与52工件取出装置中的光电计数器等的信号输出电缆直接与电脑连接，其实际结果直接反馈到电脑中，而气缸54则由气源经过空气分配阀来供气的，空气分配阀则由阀门内电磁线圈控制，电磁线圈直接与电控箱55内的双作用可控制硅控制线路相连接，步进电机56、57和50及工件取出装置中的动力部件所属的电器元件也与电控箱55内的双作用可控硅控制线路相连，都是由可控硅元件来控制其开启或闭合，而电控箱55中的双作用可控硅    控制线路中的可控硅元件则与控制电脑58连接，由电脑按予定程序控制其开启与闭合。

在本机上每进行一种自动操作都要予先编一套自动控制程序输入电脑中，比如说某种工件锻冲程序是：进料－按第一种行程和压力锻击或冲压－按第二种行程和压力锻击或冲压－按第三种行程和压力锻击或冲压－退料（或称取出工件）并由光电计数器反馈到控制电脑－下次进料。控制电脑不但能按程序控制本机自动操作，还可以根据实际反馈回来数值与标准数据相比较，按比较结果自动调节压力及行程等参数。

本实用新型的某些元件可用其他功能相同的元件替代，相互位置也可变换，压力控制元件45、48、49、35、36可放在滑块上，但其连接方式要变更，如凸轮机构49的主动件固定在螺母18上。

电机也可用摩擦方式或用齿轮带动飞轮，电机本身也可用液压马达代替。

压力控制元件、行星轮组及其他控制元件可以是一件也可以是几件，要因具体规格而定。

变速机构中的各轮也可以是锥形轮。

各凸轮可以是任何形式的。凸轮机构、斜面机构及操纵系统中的螺旋机构等可以互相代替，也可用偏心机构代替，其结合面上可以附加为减少摩擦及消除震动与噪音的其他元件。

各弹簧可用其他弹性物质代替，也可用气缸，液压缸等代替。

离合器14可以是各种形式的离合器，也可用气功或液压直接控制。

本实用新型采用的轴承可以是滑动的可以是滚动的，可以是调心的或不调心的。

Claims (5)

1、一种变速螺母螺旋压力机，包括电机、飞轮、机身、螺杆、滑块、润滑及操纵等部分，其特征是：电机1带动飞轮4及螺杆5单向转动、螺杆5机身9转动连接并轴向固定，装在螺杆5下部螺纹上的螺母18与滑块21转动连接。

2、如权利要求1所述的压力机，其特征在于螺母18旋入螺杆5的下部螺纹上，通过轴承20和19与滑块21连结。

3、如权利要求1、2所述的压力机，其特征在于螺母18上部装有螺母增速轮15，螺母增速轮15和螺杆5转动连接并轴向固定，螺母增速轮15的下部与螺母18滑动连接，在螺母增速轮15的上部有与螺杆5固定连接的螺杆变速轮13，在机身上装有与上述两轮对应的行星轮组25，行星轮组25的上轮与下轮是固于同一轴上的同轴轮，通过上、下轮的轴承装于在机身上滑动的轴承架上。

4、如权利要求3所述的压力机，其特征在于装在机身上的凸轮机构49，框架48、弹簧35、予应力调节机构36组成本实用新型的压力控制机构。

5、如权利要求1所述的压力机其特征在于：凸轮机构49，框架48、弹簧35、予应力调节机构36所组成的压力控制机构也可以装于滑块21上，电机1可由液压或气动马达代替。

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