專利名稱：多連桿高速精密壓力機的制作方法
技術領域：
本發明用于金屬或非金屬材料的高速沖壓加工領域，是一種多連桿高速精密壓力機。
背景技術：
沖壓生產中，提高生產率而不必增加投資或勞動力是我們的目標，一個簡單的方法就是提高壓機速度。然而，由于要沖壓成形的工件受材料機械性能等條件的限制，欲提高成形速度是很難甚至是不可能的。使用多連桿驅動技術的機械壓力機，不用改變壓機的工作行程速度，即可達到提高生產率、延長模具壽命并降低噪聲的目的。如今連桿沖床的發展走向高速化與微沖壓加工，因而產生的問題很多，尤其是動態效應上的問題。沖床轉動的過程中，各零部件會產生慣性力，這些慣性力沿著元件間的接 觸傳遞到機身上，當轉速較大時，機身會因為慣性力的持續作用產生搖晃和振動現象，這種現象即為連桿沖床的動態不平衡，而連桿沖床的動態不平衡又可以分為兩種曲柄軸所受的搖撼力與沖頭的側向推力。理論上造成動態不平衡的主要因素有兩種
I、因設計、制造、組裝等因素；使機械系統中有不適當的質量分布，動態下產生慣性力作用于機架上，即豎直方向的慣性力。2、連桿與沖頭運轉方向不平行，連桿除了使沖頭產生沖壓力，亦會產生一分力，SP側向推力。側向推力在機床作動時即存在，在沖頭運動行程的上死點與下死點，側向推力變化最劇烈。當沖頭接觸工件進行沖壓時，會因側向推力使上下模具的閉合動作產生誤差，影響模具定位，如上下模具接觸面的平行度、上下模具中心對準，甚至使沖頭偏轉造成刃邊偏移過大而刮傷沖頭與引導側壁。現有的動平衡方法均是針對基本動態平衡的探討，面臨高速問題和多連桿沖床，則必須考慮更多設計因素，并避免側向推力作用在沖頭刀刃側面上，對沖頭產生力矩。且因空間配置成本、實際連桿設計等問題，不容易建立另一對機構以達到動態平衡。作用在滑塊上的側向推力作用在沖頭刀刃側面上，對沖頭產生力矩。當沖頭接觸工件進行沖壓加工時，會因為側向推力使上下模的閉合動作產生誤差，影響模具定位，如上下模的平行度，上下模中心對準，甚至使沖頭偏轉造成刃邊偏移過大而刮傷沖頭與引導側壁。但是因為空間配置及成本等問題，不易建立另一對平衡機構。如圖2所示，瑞士博瑞達精密沖床產品BSTA，使用獨特的連桿系統，其連桿安排有左右對稱的特性，并在二側之平衡機構上配重，當馬達帶動曲柄運動進行沖壓動作時，平衡機構隨著曲柄轉動而左右偏擺，連桿水平方向的慣性力會自然平衡，并可大幅降低沖頭之側向推力。但其豎直方向未能得到動平衡
發明內容
本發明目的在于提供一種水平方向和豎直方向均能實現動平衡的多連桿高速精密壓力機。一種多連桿高速精密壓力機，其特征為包括驅動電機、曲柄、主連桿、運動滑塊、副連桿、沖壓滑塊；還包括由四根連桿依次鉸接形成的菱形連桿結構，四個鉸接點按順時針依次稱為第一鉸接點、第二鉸接點、第三鉸接點、第四鉸接點；上述曲柄的第一端安裝于于驅動電機，曲柄的第二端與主連桿的第一端鉸接，主連桿的第二端與運動滑塊在菱形連桿結構的第一鉸接點鉸接，運動滑塊安裝于豎直導軌內，副連桿的第一端與菱形連桿結構在第三鉸接點鉸接，副連桿的第二端與沖壓滑塊鉸接，沖壓滑塊安裝于豎直導軌內；上述驅動電機、運動滑塊、沖壓滑塊位于同一條豎直線上；上述菱形連桿結構的第二鉸接點、第四鉸接點分別與結構相同的擺桿機構鉸接，且兩個擺桿機構沿上述豎直線左右對稱；該擺桿機構包括擺桿和高度調節裝置，其中擺桿的第一端與菱形連桿結構鉸接于上述第二鉸接點或第四鉸接點，擺桿的第二端鉸接于高度調節裝置，高度調節裝置安裝于與上述豎直線垂直的水平面上；上述運動滑塊和沖壓滑塊的質量相等。本發明利用菱形結構實現豎直方向的動平衡。針對現有壓力機側向力和豎直方向 慣性力難以平衡的問題，在瑞士博瑞達精密沖床產品BSTA的基礎上做了改進，設計了兩個左右對稱的擺桿，隨著曲柄轉動而左右偏擺，連桿水平方向的慣性力會自然平衡，并可大幅降低沖頭側向推力，并且采用獨特的菱形結構使得豎直方向的慣性力也得到了平衡。本發明的優點在于(1)采用菱形結構使得運動滑塊與沖壓滑塊的運動趨勢相反，實現了豎直方向動平衡。而且運動滑塊采用了固定在導軌內，由于菱形的特性，不需要導軌便能使得沖壓滑塊實現直線運動，再給沖壓滑塊輔助以導軌就提高了沖壓滑塊的導向精度。(2)菱形兩側增加擺桿，由于其左右對稱的特性，當電機帶動曲柄運動進行沖壓動作時，擺桿隨著曲柄轉動而左右偏擺，水平方向的慣性力會自然平衡，可大幅降低沖頭之側向推力。(3)通過兩個高度調節裝置，可以調節壓力機的裝模高度，又可以保證沖壓滑塊保持水平姿態。
圖I為本發明多連桿高速精密壓力機的結構簡 圖2為瑞士博瑞達精密沖床產品BSTA的結構簡 圖I中標號名稱1、曲柄，2、主連桿，3、運動滑塊，4、連桿，5、擺桿，6、高度調節裝置，7、副連桿，8、沖壓滑塊，9、驅動電機。
具體實施方案本發明采用一種菱形結構使得運動滑塊與沖壓滑塊的運動趨勢相反，實現了豎直方向動平衡。菱形兩側增加擺桿，擺桿隨著曲柄轉動而左右偏擺，水平方向的慣性力得到平衡。通過兩個高度調節裝置，可以調節壓力機的裝模高度，又可以保證沖壓滑塊保持水平姿態。結合圖1，工作時，曲柄I在電機驅動下作旋轉運動，為壓力機提供動能。在曲柄I的旋轉運動作用下通過一系列傳動帶動沖壓滑塊8進行往復運動。曲柄I與沖壓滑塊8的運動傳遞經過曲柄I通過主連桿2與運動滑塊3相連，運動滑塊3由導軌限定實現直線運動；運動滑塊3與四根等長連桿4組成的菱形結構的上端相連；菱形結構的左右兩端對稱布置一擺桿5和一個高度調節裝置6 ;菱形結構的下端通過副連桿7與沖壓滑塊8相連，沖壓滑塊8由導軌限定實現直線運動。曲柄I通過主連桿2帶動運動滑塊3上下往復運動運動，運動滑塊3使得菱形結構作“張合”運動，菱形結構下端通過副連桿7帶動沖壓滑塊8上下往復運動，運動滑塊與沖壓滑塊的運動趨勢相反，實現了豎直方向動平衡。兩個擺桿4在菱形結構的帶動下作小幅擺動，由于其左右對稱的特性，當電機帶動曲柄運動進行沖壓動作時，擺桿隨著曲柄轉動而左右偏擺，水平方向的慣性力會自然平衡，可大幅降低沖頭之側向推力。通過兩個高度調節裝置，可以調節壓力機的裝模高度，又可以保證沖壓滑塊保持水平姿態。工件放置于沖壓滑塊8下方，從而實現對工件的沖壓。9為驅動電機。驅動電機9、運動滑塊3、沖壓滑塊8的中心處于同一豎直平面內。為實現豎直方向的動平衡，需要運動滑塊3和沖壓滑塊8的質量相等才能得到更加的動平衡效果。證明如下
將整個機構視為一個系統，該系統在豎直方向的作用力為Fy,由牛頓定理可知辦等于系統所有構件慣性力之和，即
式中，,為構件質量，Xj為構件加速度矢量。
除了運動滑塊3和沖壓滑塊8，其他部件均為連桿，其質量相對運動滑塊3和沖壓滑塊8可以忽略。因而 今只需考慮運動滑塊3和沖壓滑塊8的慣性力。由菱形特性可知，運動滑塊3和沖壓滑塊8的加速度大小相等，方向相反，因此在 運動滑塊3和沖壓滑塊8質量相等的情況下，它們產生的慣性力也是加速度大小相等，方向 相反，即辦=0。
權利要求
1.一種多連桿高速精密壓力機，其特征為 包括驅動電機(9 )、曲柄(I)、主連桿(2 )、運動滑塊(3 )、副連桿(7 )、沖壓滑塊(8 );還包括由四根連桿(4)依次鉸接形成的菱形連桿結構，四個鉸接點按順時針依次稱為第一鉸接點、第二鉸接點、第三鉸接點、第四鉸接點； 上述曲柄(I)的第一端安裝于于驅動電機(9)，曲柄(I)的第二端與主連桿(2)的第一端鉸接，主連桿(2)的第二端與運動滑塊(3)在菱形連桿結構的第一鉸接點鉸接，運動滑塊(3)安裝于豎直導軌內，副連桿(7)的第一端與菱形連桿結構在第三鉸接點鉸接，副連桿(7)的第二端與沖壓滑塊(8)鉸接，沖壓滑塊(8)安裝于豎直導軌內； 上述驅動電機(9)、運動滑塊(3)、沖壓滑塊(8)位于同一條豎直線上； 上述菱形連桿結構的第二鉸接點、第四鉸接點分別與結構相同的擺桿機構鉸接，且兩個擺桿機構沿上述豎直線左右對稱；該擺桿機構包括擺桿(5)和高度調節裝置(6)，其中擺桿(5)的第一端與菱形連桿結構鉸接于上述第二鉸接點或第四鉸接點，擺桿(5)的第二端鉸接于高度調節裝置(6)，高度調節裝置(6)安裝于與上述豎直線垂直的水平面上； 上述運動滑塊(3)和沖壓滑塊(8)的質量相等。
全文摘要
本發明公開了一種多連桿高速精密壓力機，屬于高速沖壓加工技術領域。曲柄通過主連桿與運動滑塊相連，在運動滑塊下方是四根等長連桿，這四根連桿組成一個菱形。菱形上端與運動滑塊相連，左右兩端通過擺桿與一高度調節裝置相連。菱形下端通過副連桿與沖壓滑塊相連。本發明菱形機構使得運動滑塊與沖壓滑塊的運動趨勢相反，實現了動平衡。同時，當電機帶動曲柄運動進行沖壓動作時，左右對稱的擺桿隨著曲柄轉動而左右偏擺，連桿水平方向的慣性力會自然平衡，并可大幅降低沖頭側向推力。而兩個高度調節裝置既可以調節裝模高度，又可以保證沖壓滑塊保持水平姿態。
文檔編號B30B1/14GK102794916SQ201210273580
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月3日 優先權日2012年8月3日
發明者趙宇, 吳洋洋, 吳洪濤, 鄭基瑞, 何光軍 申請人:南京航空航天大學