专利名称：电磁丝杠驱动式精冲压力机的制作方法
技术领域：
本发明属于机电技术领域，涉及
机，可广泛应用于精密冲裁设备中。
种采用电磁丝杆驱动冲头或滑块的精冲压力
背景技术：
精密冲裁(精冲)是一种技术经济效果较好的先进加工成形工艺，可直接获得剪 切面粗糙度和尺寸公差较小的成品零件。精冲压力机为了满足精冲工艺的要求而具有以 下主要特点快速闭模和回程，冲裁合模速度低且可调；精冲模间隙小，高导向精度；终点 位置准确，以延长模具寿命。目前精冲压力机的主传动形式一般为机械式和液压式。机械 式压力机多利用旋转电动机带动飞轮，再通过肘杆机构驱动滑块，滑块上受力有水平分量， 会影响导向精度，行程曲线不能按照工艺要求任意改变，而且传动结构环节过多，积累误差 大。液压式使用较为普遍，但其结构复杂，封闭高度的重复精度不高，不适合尺寸小，厚度薄 的精冲件，液压式压力机功率较大，液压系统维修也较麻烦，行程次数低。目前也有由直线 电机驱动的电磁式压力机，其驱动电机主要为直线感应电机和永磁直线同步电机。采用直 线感应电机驱动的压力机，效率不高，电流冲击大，控制精度不高；而采用永磁直线同步电 机驱动的压力机，冲压轴上装有永磁体，永磁体在工作过程中容易受损，使用寿命不长。
发明内容
本发明提供一种电磁丝杠驱动式精冲压力机，该压力机速度和冲压力可调，响应
快速，导向和定位精度高，结构简单，控制方便，零部件损耗小，噪声小，维修方便，使用寿命 长的精冲压力机。 —种电磁丝杠驱动式精冲压力机，包括机身、工作平台、控制器和机架，机身固定 在工作平台上，机架位于工作平台上方，通过联接板与机身活动连接，所述的机架上安装有 包括电磁螺母和冲压轴的电磁丝杠系统；所述的电磁螺母固定在机架上，包括两个环形铁 心，每个环形铁心被线圈分割为上下两个部分，两个铁心中间夹有一环形永磁体；所述的冲
压轴贯穿机架和电磁螺母，与电磁螺母留有空隙；环形铁心的内孔侧的和冲压轴在机架内
的部分加工有相同螺距的螺纹(冲压轴加工有螺纹的部分构成丝杠)；所述的控制器控制
线圈中的电流的大小、频率和相位，从而控制压力机的冲压速度和公称压力，以满足不同零
件的加工要求。通过控制器对电流的细分控制，可以提高压力机的定位精度。 所述的工作平台上设有T形槽，用于固定夹持凹模的装置和压边系统、反压系统
等部件。 环形铁心被线圈分割成的上下两个部分的间距为N+1/2(N二0，1，2……)倍螺距， 即n/2倍螺距，n为正奇数。此时，环形铁心上下两部分的磁导差异最大，在线圈中电流的 作用下，电磁螺母对丝杠产生最大推力。 两环形铁心之间的距离为N±1/4(N = 0， 1，2……)倍螺距且距离不为负，即n/4 倍螺距，n为正奇数。此时两个环形铁心与丝杠的相对位置相差1/4螺距，配合两个线圈中电流的变化规律，对丝杠产生连续推力。 所述的冲压轴顶部呈T形，T形下侧设有缓冲片，在机械上设置了最大行程量，防 止特殊情况下的冲击损坏冲头和模具。 所述的冲压轴下方带有模柄座，可用于固定凸模进行直线冲压。
冲压轴的螺纹的凹槽用环氧树脂填充。 所述的冲压轴和机架之间设有过盈配合的直线滑动轴承，使得电磁螺母和丝杠之 间保持有均匀空隙。 所述的冲压轴的下方与机架连接处设有导向槽，防止冲压轴发生旋转，并且可以 提高精冲压力机的导向刚度，使压力机在多工位连续精冲时具有承受偏心裁荷的能力。
本发明压力机的工作原理为电磁螺母线圈内通入正向电流时(两组线圈内电流 相位相差90度)，丝杠直接驱动凸模进行垂直方向的直线运动，向下冲压，每个线圈通电周 期，丝杆沿直线移动一个螺距；冲压动作完成后，电磁螺母线圈内通入反向电流，丝杠垂直 向上运动，带动凸模快速提升到预定高度，完成一个工作循环。通过对电磁螺母线圈内电流 大小、频率和相位的精确控制，可以实现对丝杠亦即凸模的速度、位置控制，从而保证实现 对工件的精密冲裁。断电后，电磁螺母的永磁体部分对丝杠产生锁定力，使丝杠亦即凸模维 持在固定位置。
这种电磁丝杠驱动的精冲压力机具有以下优点
(1)结构简单，成本低 该压力机没有任何中间传动机构，丝杆也直接在冲压轴上加工而成，结构简单，零 部件少，维护量小。而且该压力机零部件加工方便，成本低。此外，冲压轴上没有永磁体或 其他结构部件，整体性更好，不易损坏，使用寿命长。
(2)无极调速 丝杠的直线运动速度可以通过电磁螺母线圈中电流频率加以控制，可以方便地实 现无极调速。保证在冲压过程中，凸模快速下降，慢速合模剪切和凸模快速回程，凸模运动 速度曲线可以精确控制，提高了精冲压力机的生产效率和加工精度，并能够适应不同厚度 和材质的零件加工。
(3)精确定位 每个电流周期，电磁丝杠直线移动一个螺距，通过对电流的细分控制，就可以实现 对丝杠的精确定位，保证工件的加工精度。同时，对冲压轴位置的精确控制，可以使凸模恰 好停在凹模的圆弧刃口处，延长模具的使用寿命。
(4)具有自锁能力 断电后，电磁螺母中永磁体部分仍然对丝杠产生锁定力，使丝杠亦即凸模维持在 固定位置。去掉了复位弹簧，避免了弹簧老化带来的不可靠性，并解决了以往电磁冲床在断 电后凸模会掉回最低点的问题，避免了冲床突然断电引起的滑块快速下滑可能引起的冲裁 失败和人身安全问题。
(5)行程可调 该压力机无需对机械结构进行任何调整，就可方便地改变上死点和下死点位置， 改变封闭高度和行程量，以适应不同的精密冲裁件。
图1为本发明精冲压力机的结构示意图。
具体实施例方式
如图1所示的精冲压力机主体结构由机身1、工作平台2、控制器3和机架4组成。 工作平台2上设有T形槽，用于固定夹持凹模的装置和压边系统、反压系统等部件。机架4 通过联接板5与机身l相连，其高度可随封闭高度的要求进行调整。电磁丝杠系统安装在机 架4上。电磁螺母6通过螺栓固定在机架4上，电磁螺母6包括两个环形铁心7，每个环形 铁心7被线圈8分割为上下两个部分，两部分间距为n/2(n为正奇数)倍螺距。两个铁心 7中间夹有一环形永磁体9，两铁心之间的距离为n/4(n为正奇数)倍螺距。冲压轴11贯 穿机架4和电磁螺母6，冲压轴11在机架4内的部分加工有螺纹，构成丝杠10，丝杠10螺 纹的凹槽用环氧树脂填充。冲压轴11下方带有模柄座12，可用于固定冲模进行直线冲压。 冲压轴ll顶部呈T形，T形的下侧有缓冲片13，在机械上设置了最大行程量，防止特殊情况 下的冲击损坏冲头和模具。冲压轴11和机架4之间装用过盈配合的直线滑动轴承14，使得 电磁螺母和丝杠之间保持有均匀空隙，同时冲压轴11下方，与机架4的连接处加工有导向 槽15，防止冲压轴发生旋转，提高精冲压力机的导向刚度，使压力机在多工位连续精冲时具 有承受偏心裁荷的能力。 电磁螺母6的线圈8内通入正向电流时(两组线圈内电流相位相差90度)，丝杠
10直接驱动凸模进行垂直方向的直线运动，向下冲压，每个线圈8通电周期，丝杆10沿直线
移动一个螺距；冲压动作完成后，电磁螺母6的线圈8内通入反向电流，丝杠10垂直向上运
动，带动凸模快速提升到预定高度，完成一个工作循环。控制器控制线圈中电流的大小、频
率和相位，从而控制压力机的冲压速度和公称压力，以满足不同零件的加工要求。通过控制
器对电流的细分控制，可以提高压力机的定位精度。 根据压力机公称压力不同，可以调整电磁螺母的个数。
权利要求
一种电磁丝杠驱动式精冲压力机，包括机身、工作平台、控制器和机架，机身固定在工作平台上，机架位于工作平台上方，通过联接板与机身活动连接，其特征在于所述的机架上安装有包括电磁螺母和冲压轴的电磁丝杠系统；所述的电磁螺母固定在机架上，包括两个环形铁心，每个环形铁心被线圈分割为上下两个部分，两个铁心中间夹有一环形永磁体；所述的冲压轴贯穿机架和电磁螺母，与电磁螺母留有空隙；环形铁心的内孔侧的和冲压轴在机架内的部分加工有相同螺距的螺纹；所述的控制器控制线圈中电流的大小、频率和相位。
2. 如权利要求1所述的电磁丝杠驱动式精冲压力机，其特征在于所述的工作平台上 设有T形槽。
3. 如权利要求1所述的电磁丝杠驱动式精冲压力机，其特征在于环形铁心被线圈分 割成的上下两个部分的间距为n/2倍螺距，n为正奇数。
4. 如权利要求1所述的电磁丝杠驱动式精冲压力机，其特征在于两环形铁心之间的 距离为n/4倍螺距，n为正奇数。
5. 如权利要求1所述的电磁丝杠驱动式精冲压力机，其特征在于所述的冲压轴顶部 呈T形，T形下侧设有缓冲片。
6. 如权利要求1所述的电磁丝杠驱动式精冲压力机，其特征在于所述的冲压轴下方 带有模柄座。
7. 如权利要求1所述的电磁丝杠驱动式精冲压力机，其特征在于冲压轴的螺纹的凹槽用环氧树脂填充。
8. 如权利要求1所述的电磁丝杠驱动式精冲压力机，其特征在于所述的冲压轴和机 架之间设有过盈配合的直线滑动轴承。
9. 如权利要求1所述的电磁丝杠驱动式精冲压力机，其特征在于所述的冲压轴的下 方与机架连接处设有导向槽。
全文摘要
本发明公开了一种电磁丝杠驱动式精冲压力机，包括机身、工作平台、控制器和机架，机身固定在工作平台上，机架位于工作平台上方，通过联接板与机身活动连接，所述的机架上安装有包括电磁螺母和冲压轴的电磁丝杠系统；所述的电磁螺母固定在机架上，包括两个环形铁心，每个环形铁心被线圈分割为上下两个部分，两个铁心中间夹有一环形永磁体；所述的冲压轴贯穿机架和电磁螺母，与电磁螺母留有空隙；环形铁心的内孔侧的和冲压轴在机架内的部分加工有相同螺距的螺纹；控制器控制线圈中电流的大小、频率和相位。该压力机速度和冲压力可调，响应快速，导向和定位精度高，结构简单，控制方便，零部件损耗小，噪声小，维修方便，使用寿命长。
文档编号B30B15/14GK101758631SQ201010039689
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者刘晓, 叶云岳, 张玉秋, 黄敏强 申请人:浙江大学