一种具有增压作用的液压机的制作方法

本发明涉及成形设备，特别适用于大行程且具有增压作用的液压机。

背景技术：

液压机工作压力大，运行平稳，工作行程可以自由控制且调节范围大，工作空间较大，效率适中，适用面广，本体结构简单，制造容易。但液压机配置较为复杂，吨位大的液压机一般都配有独立的泵站、控制系统和较为复杂的液压回路，造价较高。采用液压装置配合机械加力机构，可以由较小的液压装置产生很大的工作压力。

如申请公布号为cn106182861a、申请公布日为2016.12.07的中国发明专利申请公开了一种用于复合传动液压机的油缸-连杆驱动系统，包括对称连杆增压机构和液压机油缸，其中对称连杆增压机构由左右对称的两组连杆机构组成，每一组连杆机构由肘杆、肘销、出力杆、出力销、驱动杆、驱动销、铰接销构成，肘杆通过肘销连接液压机的上横梁，驱动杆通过驱动销连接液压机的小滑座，出力杆通过出力销与液压机的滑块连接，肘杆、驱动杆和出力杆又通过铰链销连接组成曲肘连杆机构，通过液压机的油缸的运动带动液压机的滑块实现液压机的往复运动。

上述曲肘连杆机构在接近下死点位置（极限位置）时具有6-8倍的增力系数，相对同吨位同速度的传统液压机可以减小油缸的出力，装机容量降低，设备造价会大幅度下降。出力杆相当于肘杆，驱动杆相当于连杆，两肘杆组成曲肘机构，其中一肘杆与连杆组成连杆机构，两肘杆与连杆共同组成曲肘连杆机构。但上述曲肘连杆机构的两肘杆均与连杆铰接，液压机的最大开模空间为两肘杆的长度，模具开模空间小，操作空间小，影响成形后零部件的取放，且不能用于加工较厚的工件，只能用于像注射机锁模机构一类较小行程的设备，而对于挤压成形、液态模锻等需要较大操作空间的情况，则无法使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有增压作用的液压机，以解决现有技术中的带曲肘连杆机构的成形设备受曲肘连杆机构的影响导致行程较小，无法具有较大操作空间的问题，以适应轮毂挤压成形的大压力，大开模空间，较小的加压行程的工艺需要。

本发明的一种具有增压作用的液压机采用如下技术方案：

具有增压作用的液压机包括机架，机架上设有液压缸，液压缸的活塞杆上连接有合模施压机构，所述合模施压机构包括连接器和固定器，连接器与活塞杆连接，在使用时上模安装在固定器上，下模安装在机架上，所述连接器与固定器之间设有至少两组对称布置的连杆机构，所述固定器通过连杆机构吊装在连接器的下方，连杆机构包括与固定器铰接的第一肘杆、与连接器铰接的连杆，连杆与第一肘杆之间相互铰接；合模施压机构还包括用于在合模前在连杆机构受拉力状态下，保证被铰接的第一肘杆和连杆间具有一定角度而不会被拉直的摆动限位结构；第一肘杆在和连杆的铰接位置或靠近铰接位置处设有铰接配合结构，所述机架上铰接有第二肘杆，第二肘杆与机架之间设有弹性保持件，以使第二肘杆的自由端悬伸在设定位置，第二肘杆的自由端设有卡接结构，所述卡接结构在活塞杆下行合模时与所述铰接配合结构相连并形成铰接关系而使连杆机构与第二肘杆共同构成曲肘连杆机构，所述卡接结构在活塞杆上行时与所述铰接配合结构相对分离。

本发明的有益效果是：通过活塞杆带动合模施压机构快速下行，使上模、下模顺利合模；合模完成后，活塞杆继续下行，连杆机构受压力向外摆动，第一肘杆上的铰接配合结构与处于设定位置的第二肘杆的卡接结构相连并形成铰接关系，使连杆机构与第二肘杆共同构成曲肘连杆机构，通过曲肘连杆机构能够对液压机的压力进行放大，极大地增加成形力，可以采用较小的液压装置，生产较大尺寸的挤压产品；在液压机回程时，连杆机构和第二肘杆可通过卡接结构与铰接配合结构实现分离，设备的工作行程较大不受曲肘连杆机构的约束，为挤压成形提供了更大的操作空间，可满足需要大成形力和大操作空间的成形工艺的需要。

为简化液压机的结构，本方案中所述第一肘杆上设有机构铰接轴，所述第二肘杆的自由端上设有轴槽，在第一肘杆向外摆动时机构铰接轴滑入轴槽中并形成铰接关系而使连杆机构与第二肘杆形成曲肘连杆机构，所述机构铰接轴构成所述铰接配合结构，所述轴槽构成所述卡接结构。

为进一步简化液压机的结构，本方案中所述连杆与第一肘杆的铰接轴线与机构铰接轴的轴线一致。

为方便设计加工，本方案中所述连杆上设有弧形挡槽，第一肘杆上设有限位销，所述连杆机构受拉力时限位销与弧形挡槽的一侧槽壁挡止配合使第一肘杆与连杆之间具有一定角度、受压力时第一肘杆可以绕与固定器的铰接轴向外摆动，所述弧形挡槽与限位销构成所述摆动限位结构。

为简化液压机的结构，本方案中所述弹性保持件为扭簧。

为更好的对合模施压机构进行导向，本方案中所述连接器与机架之间导向配合。

为简化机架结构，本方案中所述机架包括上梁、中梁和下梁，上梁上安装有液压缸，中梁上具有供合模施压机构穿过的通孔，所述第二肘杆铰接在通孔的内侧壁上。

为使液压机适应不同尺寸产品的成形工艺，本方案中所述中梁与下梁之间通过下拉杆及螺纹连接在下拉杆上的螺母连接，以通过旋拧螺母实现对中梁与下梁之间距离的调节；由于不同尺寸产品的模具尺寸也不同，因此通过调整中梁与下梁之间的距离可以使中梁与下梁之间的间距以适应不同尺寸模具的安装要求。

附图说明

图1为本发明的一种具有增压作用的液压机用于轮毂成形时的开模状态图（图中未示出扭簧及导轨导向机构）；

图2为本发明的一种具有增压作用的液压机用于轮毂成形时刚合模时的状态图；

图3为本发明的一种具有增压作用的液压机用于轮毂成形时合模、连杆机构与第二肘杆刚铰接构成曲肘连杆机构时的状态图；

图4为本发明的一种具有增压作用的液压机用于轮毂成形时曲肘连杆机构接近于极限位置时的状态图；

图5为本发明的一种具有增压作用的液压机的摆动限位结构示意图。

图中：11-连接器；12-导柱；13-铰接轴；14-导柱孔；21-连杆；22-第一肘杆；23-铰接轴；24-弧形挡槽；25-限位销；31-固定器；32-铰接轴；41-第二肘杆；42-铰接轴；43-轴槽；51-上模；52-顶出器；53-型芯；54-凹模；55-固定板；56-顶杆；61-液压缸；62-活塞杆；71-上梁；72-中梁；73-下梁；81-上拉杆；82-下拉杆；83-螺母；9-毛坯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的一种具有增压作用的液压机的具体实施例，如图1至图4所示，液压机包括机架和液压系统。机架包括上梁71、中梁72和下梁73，上梁71和中梁72之间设有上拉杆81，中梁72和下梁73之间设有下拉杆82，上拉杆81与上梁71、中梁72间采用螺纹固定连接，下拉杆82与中梁72间采用螺纹固定连接，下拉杆82下端为螺杆结构，下梁73配合安装有螺母83，下拉杆82与下梁73间转动配合连接，使用时，通过转动螺母83可以调节中梁72和下梁73间的距离。

本实施例中上梁71与中梁72采用了相同的横向尺寸，上拉杆81的间距也和下拉杆82相同，在其他实施例中，也可以缩小上梁71的横向尺寸及上拉杆81的间距，使其结构更紧凑；进一步的，上拉杆81也可以为其他结构如框架支撑结构，只要能够将液压缸61支撑固定在中上梁71上即可。

上梁71上安装有液压缸61，液压缸61上装配有活塞杆62，活塞杆62的下端上设有合模施压机构。合模施压机构包括连接器11和固定器31，连接器11连接在活塞杆62的下端，固定器31用于安装固定模具的上模51，使用时，上模51安装在固定器31上，下模通过固定板55固定在下梁73上。本实施例中的上模51和下模为用于轮毂成形的轮毂成形模具，通过转动螺母83调节中梁72和下梁73间的距离，可以适应不同尺寸的模具。本实施例中的液压缸61及液压系统和普通液压机相同。

本实施例中连接器11和固定器31的横截面为矩形，中梁72的中部具有与之相符的矩形通孔。矩形通孔的内侧壁与连接器11的外侧面间采用导轨导向机构（图中未画出）导向。连接器11和固定器31之间设有四组左右对称布置的连杆机构，固定器31通过连杆机构吊装在连接器11的下方。

连杆机构包括通过铰接轴13与连接器11铰接的连杆21、通过铰接轴32与固定器31铰接的第一肘杆22，连杆21与第一肘杆22通过铰接轴23铰接。当然，在其他实施例中，四组连杆机构也可前后对称布置在连接器与固定器之间。中梁72上通过铰接轴42铰接有第二肘杆41，本实施例中的第二肘杆41设有四个，四个第二肘杆41与四组连杆机构一一对应，上述各铰接轴的轴线均相互平行。在其他实施例中，连杆机构可设置两组或其他数量的组数。

使用时，第二肘杆41与连杆机构配合组成曲肘连杆机构，第一肘杆22和第二肘杆41组成曲肘机构，曲肘连杆机构、连接器11和固定器31组成液压机的增压机构。

定义靠近连杆机构对称轴线的一侧为内侧，远离对称轴线的一侧为外侧。如图5所示，第一肘杆22上设有限位销25，连杆21上设有角度为α的弧形挡槽24。连杆机构受拉力状态下，通过限位销25与弧形挡槽24的一侧槽壁挡止配合，保证连杆21和第一肘杆22间具有一定角度而不会被拉直，设计目的是，在连杆21和第一肘杆22间受压力时，可以使第一肘杆22向外摆动。其中，铰接轴23处于铰接轴32与铰接轴13连线的外侧，以使连杆21、第一肘杆22能够向外摆动。本实施例中的限位销25为方便加工的圆柱销，在其他实施例中，限位销可以是方形等其他形状。进一步的，限位销25和弧形挡槽24可以调换，将限位销25设在连杆21上、弧形挡槽24设在第一肘杆22上。

第二肘杆41与中梁72之间设有将第二肘杆41的自由端悬伸在设定位置的弹性保持件，本实施例中的弹性保持件为扭簧（图中未显示）。

第二肘杆41的自由端上设有轴槽43，本实施例中的轴槽43为开口半圆槽，轴槽43的直径应满足能够与铰接轴23转动配合，以在第一肘杆22、连杆21向外摆动时，铰接轴23进入轴槽43中配合形成卡接结构，使连杆机构与第二肘杆41共同构成曲肘连杆机构。在其他实施例中，可以在第二肘杆41的自由端上设置一铰接轴，同时在第一肘杆22上设置轴槽43，在连杆机构向外摆动时，设置在第二肘杆41上的铰接轴进入轴槽43中配合形成卡接结构。

为保证上模51、下模对中合模，本实施例中的连接器11上固定有导柱12，固定器31上设有与导柱12适配的导柱孔14，固定器31与连接器11通过导柱12实现导向。

本实施例中的下模包括凹模54，凹模54的内腔中同轴固定安装有型芯53，凹模54和型芯53间形成间隙，用于成形轮毂的筒形轮辋部分，型芯53上滑动配合安装有带有顶杆56的顶出器52。凹模54和型芯53固定在固定板55上，顶杆56与下梁73间滑动配合，顶出器52上的顶杆56与液压机下顶出缸连接。

定义如图1和图2所示的连杆21和第一肘杆22的轴线间具有一定角度时的状态为初始状态，即连杆机构没有向外摆动时的状态为初始状态；在塑性成形结束，第一肘杆22与第二肘杆41配合形成的曲肘机构的轴线接近重合时的状态为终了状态，此时曲肘连杆机构处于极限位置。

挤压成形前，将上模51和下模分别安装在固定器31和下梁73上，在凹模54中放入毛坯9，检测上模51下端面到铰接轴23的高度距离和铰接轴23的回转半径，然后通过转动螺母83调节下梁73与中梁72间的距离，使中梁72上安装的第二肘杆41的轴槽43的圆心处于铰接轴23的转动路径上。也可以根据满足该路径要求时固定器31与固定板55间的距离设计模具的高度。

液压机的工作过程包括活塞杆带动合模施压机构及固定在合模施压机构上的上模51下行的合模过程和合模后的增压过程。工作时，活塞杆62带动合模施压机构及上模51下行，模具闭合后，能够使铰接轴23滑入第二肘杆41的轴槽中，而使第二肘杆41与连杆机构形成曲肘连杆机构，并在连杆21的压力的作用下，使曲肘机构逐步伸直，从而产生增力作用，对模具施压，使模具中的金属坯料产生塑性变形成为轮毂筒形件。

液压机的具体工作过程如下：如图1所示，在开模状态下，凹模54中放入饼状金属毛坯9；由图1到图2，液压机工作，活塞杆62带动合模施压机构及上模51迅速下行，当上模51进入凹模54并接近毛坯9时，液压机转换成慢速下行，使上模51压住毛坯9，处于图2所示合模状态，在这一过程中，快速下行是为了提高效率，慢速下行是为了减小对坯料的冲击；合模后活塞杆62继续下行，如图3所示，毛坯9对模具产生的反作用力传给连杆机构，第一肘杆22向外摆动，并致使铰接轴23进入第二肘杆41的轴槽43中，连杆机构与第二肘杆41形成曲肘连杆机构，第一肘杆22和第二肘杆41形成曲肘机构；活塞杆62继续下行，如图4所示，通过连杆21迫使合体后的曲肘机构逐步趋于伸直，对模腔中的坯料慢速加压，使坯料先镦粗变形再逐步沿凹模54和型芯53间的环形间隙向下流动，最终形成筒形挤压件，在此过程中，模具的上模51的下行速度远低于活塞杆62的下行速度，且速度由快到慢，非常适合轮毂成形工艺的要求。

形成筒形挤压件之后，液压机回程，在回程拉力作用下，第一肘杆22和连杆21组成的连杆机构向内摆动复位，此过程又分为曲肘机构弯曲阶段和从第二肘杆41复位完成第一肘杆22的铰接轴23与第二肘杆41的轴槽43分离，到连杆21、第一肘杆22完全复位的阶段，其中，前一阶段上模51缓慢卸压并分离，后一阶段模具暂停运动；当连杆机构复位后停止摆动而具有轴向拉力作用，液压机继续回程，通过连杆机构带动上模51继续快速上行；液压机回程后，液压机顶出缸工作，通过顶出器52将挤压件从凹模54中顶出脱模，完成一个轮毂的成形；此后，顶出缸回程，并重复上述动作，进行下一次成形。在轴槽43与铰接轴23分离前，上模51慢速上行，为慢速卸压过程；当连杆机构复位后，连杆机构带动上模51随液压机快速回程。

在图4所示状态，曲肘连杆机构接近于极限位置，此时，第一肘杆22、第二肘杆41的轴线接近重合，具有较大的轴向刚性，连杆21的中心线（轴线）与合模运动方向具有较大的夹角（接近垂直状态），对液压缸的压力具有很大的轴向放大作用；连杆21的加力方向与曲肘机构的轴线接近垂直，能够对曲肘连杆机构伸直具有最大的加压效果；曲肘机构的轴线与液压机作用力方向具有较小的夹角，在模具受力方向具有大的分力。因此，该曲肘连杆机构具有较大的增压效果，增压倍数可达数十倍。

在液压机回程过程，由于连杆机构和第二肘杆41可通过卡接结构与铰接配合结构实现分离，使带动上模51的合模施压机构能够与中梁72上的第二肘杆41分离，从而使模具的开模空间不受曲肘连杆机构的行程限制，达到增加开模空间的目的，为大尺寸工件的提供足够大的操作空间。解决了现有技术中带曲肘连杆机构的液压机行程较小，无法具有足够大操作空间的问题。

需要说明的是，本实施例中曲肘连杆机构的各配合面为间隙配合，具有可靠的润滑。为减少模具内毛坯9热量向外传递，本实施例中的固定器31上还设有隔热结构。

本发明的液压机具有以下优点：

1）由于采用了可分离的曲肘连杆机构，液压机的工作行程较大，不受曲肘连杆机构的约束，为挤压成形提供了更大的操作空间；

2）该液压机具有快速下行、慢速加压、慢速卸压和快速回程的特点，有利于提高生产效率和节能降耗；

3）通过曲肘连杆机构实现增压，具有很大的增压作用，可以采用较小的液压装置，生产较大尺寸的挤压产品。

本实施例中的液压机用于轮毂挤压成形，在其他实施例中，该液压机还可用于成形类似的大压力、小挤压行程的挤压件，也可以用于液态模锻、低压铸造等开合模行程大、压力行程短且合模力很大的场合。

本实施例中，铰接轴23构成机构铰接轴，第一肘杆22、第二肘杆41与连杆21均铰接在铰接轴23上，实现连杆21与第一肘杆22的铰接轴线与机构铰接轴的轴线一致；在其他实施例中，第一肘杆上可设置两个铰接轴，分别为第一铰接轴和第二铰接轴，其中第一铰接轴与连杆铰接配合，第二铰接轴用于在活塞杆导向合模时与第二肘杆铰接，第二肘杆构成铰接配合结构。

本实施例中，弧形挡槽24和限位销25构成摆动限位结构；在其他实施例中，也可在固定器上增设限位销，通过限位销对来限制第一肘杆的初始位置，在受拉力的情况下，连杆和第一肘杆的轴线间具有一定角度，而在受压力时可以使第一肘杆、连杆绕第一肘杆与固定器铰接的铰接轴相对摆动，此时，限位销构成摆动限位结构。

本实施例中的弹性保持件为扭簧，在其他实施例中弹性保持件也可为拉簧、压簧等弹性件。本实施例中的中梁72和下梁73之间通过下拉杆82和螺母83连接，通过旋拧螺母83实现中梁72和下梁73之间的距离调节；在其他实施例中，机架也可采用框架连接结构，此时，通过调整垫板的厚度，适应液压机的闭合高度。

在其他实施例中，可在固定器上设置导柱，同时在连接器上设置与导柱适配的导柱孔，连接器与固定器通过导柱实现导向；固定器上也可不设置隔热结构，而在模具上设置隔热结构，用于冷压时固定器上不需要设置隔热结构；下梁上也可不设置固定板，直接将下模安装在下梁上。