专利名称：多连杆高速精密压力机的制作方法
技术领域：
本发明用于金属或非金属材料的高速冲压加工领域，是一种多连杆高速精密压力机。
背景技术：
冲压生产中，提高生产率而不必增加投资或劳动力是我们的目标，一个简单的方法就是提高压机速度。然而，由于要冲压成形的工件受材料机械性能等条件的限制，欲提高成形速度是很难甚至是不可能的。使用多连杆驱动技术的机械压力机，不用改变压机的工作行程速度，即可达到提高生产率、延长模具寿命并降低噪声的目的。如今连杆冲床的发展走向高速化与微冲压加工，因而产生的问题很多，尤其是动态效应上的问题。冲床转动的过程中，各零部件会产生惯性力，这些惯性力沿着元件间的接 触传递到机身上，当转速较大时，机身会因为惯性力的持续作用产生摇晃和振动现象，这种现象即为连杆冲床的动态不平衡，而连杆冲床的动态不平衡又可以分为两种曲柄轴所受的摇撼力与冲头的侧向推力。理论上造成动态不平衡的主要因素有两种
I、因设计、制造、组装等因素；使机械系统中有不适当的质量分布，动态下产生惯性力作用于机架上，即竖直方向的惯性力。2、连杆与冲头运转方向不平行，连杆除了使冲头产生冲压力，亦会产生一分力，SP侧向推力。侧向推力在机床作动时即存在，在冲头运动行程的上死点与下死点，侧向推力变化最剧烈。当冲头接触工件进行冲压时，会因侧向推力使上下模具的闭合动作产生误差，影响模具定位，如上下模具接触面的平行度、上下模具中心对准，甚至使冲头偏转造成刃边偏移过大而刮伤冲头与引导侧壁。现有的动平衡方法均是针对基本动态平衡的探讨，面临高速问题和多连杆冲床，则必须考虑更多设计因素，并避免侧向推力作用在冲头刀刃侧面上，对冲头产生力矩。且因空间配置成本、实际连杆设计等问题，不容易建立另一对机构以达到动态平衡。作用在滑块上的侧向推力作用在冲头刀刃侧面上，对冲头产生力矩。当冲头接触工件进行冲压加工时，会因为侧向推力使上下模的闭合动作产生误差，影响模具定位，如上下模的平行度，上下模中心对准，甚至使冲头偏转造成刃边偏移过大而刮伤冲头与引导侧壁。但是因为空间配置及成本等问题，不易建立另一对平衡机构。如图2所示，瑞士博瑞达精密冲床产品BSTA，使用独特的连杆系统，其连杆安排有左右对称的特性，并在二侧之平衡机构上配重，当马达带动曲柄运动进行冲压动作时，平衡机构随着曲柄转动而左右偏摆，连杆水平方向的惯性力会自然平衡，并可大幅降低冲头之侧向推力。但其竖直方向未能得到动平衡
发明内容
本发明目的在于提供一种水平方向和竖直方向均能实现动平衡的多连杆高速精密压力机。一种多连杆高速精密压力机，其特征为包括驱动电机、曲柄、主连杆、运动滑块、副连杆、冲压滑块；还包括由四根连杆依次铰接形成的菱形连杆结构，四个铰接点按顺时针依次称为第一铰接点、第二铰接点、第三铰接点、第四铰接点；上述曲柄的第一端安装于于驱动电机，曲柄的第二端与主连杆的第一端铰接，主连杆的第二端与运动滑块在菱形连杆结构的第一铰接点铰接，运动滑块安装于竖直导轨内，副连杆的第一端与菱形连杆结构在第三铰接点铰接，副连杆的第二端与冲压滑块铰接，冲压滑块安装于竖直导轨内；上述驱动电机、运动滑块、冲压滑块位于同一条竖直线上；上述菱形连杆结构的第二铰接点、第四铰接点分别与结构相同的摆杆机构铰接，且两个摆杆机构沿上述竖直线左右对称；该摆杆机构包括摆杆和高度调节装置，其中摆杆的第一端与菱形连杆结构铰接于上述第二铰接点或第四铰接点，摆杆的第二端铰接于高度调节装置，高度调节装置安装于与上述竖直线垂直的水平面上；上述运动滑块和冲压滑块的质量相等。本发明利用菱形结构实现竖直方向的动平衡。针对现有压力机侧向力和竖直方向 惯性力难以平衡的问题，在瑞士博瑞达精密冲床产品BSTA的基础上做了改进，设计了两个左右对称的摆杆，随着曲柄转动而左右偏摆，连杆水平方向的惯性力会自然平衡，并可大幅降低冲头侧向推力，并且采用独特的菱形结构使得竖直方向的惯性力也得到了平衡。本发明的优点在于(1)采用菱形结构使得运动滑块与冲压滑块的运动趋势相反，实现了竖直方向动平衡。而且运动滑块采用了固定在导轨内，由于菱形的特性，不需要导轨便能使得冲压滑块实现直线运动，再给冲压滑块辅助以导轨就提高了冲压滑块的导向精度。(2)菱形两侧增加摆杆，由于其左右对称的特性，当电机带动曲柄运动进行冲压动作时，摆杆随着曲柄转动而左右偏摆，水平方向的惯性力会自然平衡，可大幅降低冲头之侧向推力。(3)通过两个高度调节装置，可以调节压力机的装模高度，又可以保证冲压滑块保持水平姿态。
图I为本发明多连杆高速精密压力机的结构简 图2为瑞士博瑞达精密冲床产品BSTA的结构简 图I中标号名称1、曲柄，2、主连杆，3、运动滑块，4、连杆，5、摆杆，6、高度调节装置，7、副连杆，8、冲压滑块，9、驱动电机。
具体实施方案本发明采用一种菱形结构使得运动滑块与冲压滑块的运动趋势相反，实现了竖直方向动平衡。菱形两侧增加摆杆，摆杆随着曲柄转动而左右偏摆，水平方向的惯性力得到平衡。通过两个高度调节装置，可以调节压力机的装模高度，又可以保证冲压滑块保持水平姿态。结合图1，工作时，曲柄I在电机驱动下作旋转运动，为压力机提供动能。在曲柄I的旋转运动作用下通过一系列传动带动冲压滑块8进行往复运动。曲柄I与冲压滑块8的运动传递经过曲柄I通过主连杆2与运动滑块3相连，运动滑块3由导轨限定实现直线运动；运动滑块3与四根等长连杆4组成的菱形结构的上端相连；菱形结构的左右两端对称布置一摆杆5和一个高度调节装置6 ;菱形结构的下端通过副连杆7与冲压滑块8相连，冲压滑块8由导轨限定实现直线运动。曲柄I通过主连杆2带动运动滑块3上下往复运动运动，运动滑块3使得菱形结构作“张合”运动，菱形结构下端通过副连杆7带动冲压滑块8上下往复运动，运动滑块与冲压滑块的运动趋势相反，实现了竖直方向动平衡。两个摆杆4在菱形结构的带动下作小幅摆动，由于其左右对称的特性，当电机带动曲柄运动进行冲压动作时，摆杆随着曲柄转动而左右偏摆，水平方向的惯性力会自然平衡，可大幅降低冲头之侧向推力。通过两个高度调节装置，可以调节压力机的装模高度，又可以保证冲压滑块保持水平姿态。工件放置于冲压滑块8下方，从而实现对工件的冲压。9为驱动电机。驱动电机9、运动滑块3、冲压滑块8的中心处于同一竖直平面内。为实现竖直方向的动平衡，需要运动滑块3和冲压滑块8的质量相等才能得到更加的动平衡效果。证明如下
将整个机构视为一个系统，该系统在竖直方向的作用力为Fy,由牛顿定理可知办等于系统所有构件惯性力之和，即
式中，,为构件质量，Xj为构件加速度矢量。
除了运动滑块3和冲压滑块8，其他部件均为连杆，其质量相对运动滑块3和冲压滑块8可以忽略。因而 今只需考虑运动滑块3和冲压滑块8的惯性力。由菱形特性可知，运动滑块3和冲压滑块8的加速度大小相等，方向相反，因此在 运动滑块3和冲压滑块8质量相等的情况下，它们产生的惯性力也是加速度大小相等，方向 相反，即办=0。
权利要求
1.一种多连杆高速精密压力机，其特征为 包括驱动电机(9 )、曲柄(I)、主连杆(2 )、运动滑块(3 )、副连杆(7 )、冲压滑块(8 );还包括由四根连杆(4)依次铰接形成的菱形连杆结构，四个铰接点按顺时针依次称为第一铰接点、第二铰接点、第三铰接点、第四铰接点； 上述曲柄(I)的第一端安装于于驱动电机(9)，曲柄(I)的第二端与主连杆(2)的第一端铰接，主连杆(2)的第二端与运动滑块(3)在菱形连杆结构的第一铰接点铰接，运动滑块(3)安装于竖直导轨内，副连杆(7)的第一端与菱形连杆结构在第三铰接点铰接，副连杆(7)的第二端与冲压滑块(8)铰接，冲压滑块(8)安装于竖直导轨内； 上述驱动电机(9)、运动滑块(3)、冲压滑块(8)位于同一条竖直线上； 上述菱形连杆结构的第二铰接点、第四铰接点分别与结构相同的摆杆机构铰接，且两个摆杆机构沿上述竖直线左右对称；该摆杆机构包括摆杆(5)和高度调节装置(6)，其中摆杆(5)的第一端与菱形连杆结构铰接于上述第二铰接点或第四铰接点，摆杆(5)的第二端铰接于高度调节装置(6)，高度调节装置(6)安装于与上述竖直线垂直的水平面上； 上述运动滑块(3)和冲压滑块(8)的质量相等。
全文摘要
本发明公开了一种多连杆高速精密压力机，属于高速冲压加工技术领域。曲柄通过主连杆与运动滑块相连，在运动滑块下方是四根等长连杆，这四根连杆组成一个菱形。菱形上端与运动滑块相连，左右两端通过摆杆与一高度调节装置相连。菱形下端通过副连杆与冲压滑块相连。本发明菱形机构使得运动滑块与冲压滑块的运动趋势相反，实现了动平衡。同时，当电机带动曲柄运动进行冲压动作时，左右对称的摆杆随着曲柄转动而左右偏摆，连杆水平方向的惯性力会自然平衡，并可大幅降低冲头侧向推力。而两个高度调节装置既可以调节装模高度，又可以保证冲压滑块保持水平姿态。
文档编号B30B1/14GK102794916SQ201210273580
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者赵宇, 吴洋洋, 吴洪涛, 郑基瑞, 何光军 申请人:南京航空航天大学