一种高速冲压设备的制作方法

本技术涉及冲压领域，特别设计一种高速冲压设备。

背景技术：

1、目前冲压设备是常用的机械设备，具有用途广泛，生产效率高等特点，冲压设备可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。通过对金属坯件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件。常见的液压冲压设备工作时，由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮（通常兼作飞轮），经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构，使滑块和凸模直线下行。

2、但是，现有的冲压设备存在以下缺陷，急需本领域技术人员解决：

3、（1）机械冲压设备速度快，但是调整冲压力非常不方便；液压冲压设备虽然调整冲压力大小方便，但是响应速度慢，很难达到快速冲压的目的；

4、（2）无论是机械冲压设备还是液压冲压设备，在高速高压的工况下，表现较差都具有耐用性差，可靠性差的问题。

技术实现思路

1、本技术的一个目的在于提供一种耐用性好，方便针对高速高压的工况进行工作的高速冲压设备。

2、为达到以上目的，本技术采用的技术方案为：

3、一种冲压设备，包括滑块组件和工作台，所述滑块组件适于沿竖直方向运动，所述滑块组件和工作台之间适于安装冲压模具，所述滑块组件的上部沿竖直方向设置有活动腔，所述活动腔内设置有连接组件和锁紧组件，所述连接组件与所述活动腔的内壁沿竖直方向可活动地连接，所述锁紧组件适于可分离地连接所述连接组件与所述滑块组件，所述冲压设备为机械式冲压设备，且所述冲压设备具有驱动组件，所述驱动组件适于驱动所述连接组件沿竖直方向运动，当所述连接组件向上运动至零位时，所述锁紧组件适于连接所述连接组件和所述滑块组件；当所述连接组件向下运动至零位时，所述滑块组件适于进行冲压动作，所述锁紧组件适于分离所述连接组件和所述滑块组件。机械式冲压设备指的是利用曲柄滑块结构或者曲柄连杆结构使驱动组件驱动连接组件运动的冲压设备，而不是液压式冲压设备，即利用液压原件实现冲压工序。本文中的上止点、下止点、零位均为连接组件的运动位置。

4、易于理解的是，冲压模具包括上模和下模，其中上模安装在滑块组件的底部，下模安装在工作台的顶部。进行冲压动作指的是上模和下模闭合并对工件形成冲压，常规的冲压工序包括下降冲程、冲压动作和上升冲程，下降冲程即指的是从连接组件从上止点下降运动到下止点，上升冲程指的是从连接组件下止点上升运动到上止点，零位指的是上止点和下止点之间的中间位置，也可以解释为在该位置时，驱动组件对滑块组件的沿竖直方向作用力为零。设置锁紧组件有两点作用除了锁紧连接组件和滑块组件以外，还可以控制在冲压动作时，连接组件受到的沿竖直方向向上的冲击力的作用，即当该作用力过大时，锁紧组件可以分离连接组件和滑块组件，从而避免连接组件的断裂失效。

5、进一步分析传统的冲压设备在高速高压的工况下不耐用的原因：（1）传统的冲压设备通常在下止点附近进行冲压动作，并且利用下止点附近冲压动作造成的竖直向上的反作用力，越过下止点（如果为机械设备设备即为死点），从而实现冲压机的连续运转，但是该反作用力会造成液压缸的漏油、销轴的断裂、曲轴的断裂等机械故障，造成其在高速高压的负载下失效，无法满足该工况的使用。

6、（2）传统的冲压设备其冲压原理是通过驱动组件加速滑块组件，在滑块组件的自身重力和驱动力的双重作用下，使滑块组件进一步加速，从而获得较大的冲压力，但实际使用中，虽然这种方法大大增加了冲压力，但是在到达下止点附近后，其受到的冲击力也会变大，并且要依靠驱动组件（比如曲轴、连杆或者液压缸）使滑块组件向下运动的速度在极短时间内下降为零，并且越过该下止点，因此驱动组件受到的负载就会出现极大的波动，而越精密的驱动组件（比如电机），较大的负载波动会使该驱动组件失效，从而造成冲压设备的失效。

7、（3）相较于液压驱动的连接组件，由电机转动驱动的连接组件，其结构更简单，不需要额外加设油箱、控制阀、密封件等，因此耐用性也会好于液压驱动的冲压设备，机械冲压设备响应速度更快，工作效率更高，当然其最大的问题是曲轴受到的作用力较大，对于曲轴的材料、加工、精度等提出了进一步的要求，其大大增加了冲压设备的制造成本，不利于市场的进一步推广，特别在高速高压的冲击作用下，对曲轴的要求更高，因此很难在成本有限的基础上，开发出耐用稳定的曲轴，造成了对高速高压工况下便宜耐用的冲压机的缺失。

8、因此本技术的发明人开发了一种冲压设备，其具有滑块组件和工作台，滑块组件适于沿竖直方向运动，滑块组件和工作台之间适于安装冲压模具，滑块组件的上部沿竖直方向设置有活动腔，活动腔内设置有连接组件和锁紧组件，连接组件与活动腔的内壁沿竖直方向可活动地连接，锁紧组件适于可分离地连接连接组件与滑块组件，冲压设备具有驱动组件，驱动组件适于驱动连接组件沿竖直方向运动。容易理解的是，下降冲程包括下降加速冲程和下降减速冲程，在下降加速冲程时，所述锁紧组件适于锁紧所述连接组件和所述滑块组件，所述驱动组件适于驱动所述连接组件和所述滑块组件一同向下运动，并在所述连接组件位于零位时进行冲压动作，随后进入下降减速冲程，此时所述锁紧组件适于分离所述连接组件和所述滑块组件，从而使连接组件在所述活动腔中向下运动，直到其速率为零；上升冲程包括上升加速冲程和上升减速冲程，在上升加速冲程时，所述连接组件在所述活动腔中加速向上运动，并在所述连接组件位于零位时，通过所述锁紧组件连接所述连接组件和所述滑块组件上，并在上升减速冲程时，带动所述滑块组件一起向上运动。在这个具体的实施例中，连接组件向下运动速率为零的位置为下止点；连接组件向上运动速率为零的位置为上止点。

9、另外，值得一提的是，当锁紧组件分离连接组件和滑块组件时，此时连接组件和滑块组件处于分离状态，连接组件在驱动组件的作用下继续在活动腔中向下运动，而由于安装在滑块组件和工作台上的冲压模具其上模和下模闭合，滑块组件此时由于冲压模具处于静止状态，因此滑块组件会保持其在竖直方向处于静止，而连接组件脱离滑块组件并发生相对于滑块组件向下的运动，当越过下止点后，驱动组件带动连接组件向上运动，从而使连接组件在活动腔中向上运动，而在向上运动的零位时，使锁紧组件重新锁紧连接组件和滑块组件，从而使连接组件能带动滑块组件同步向上运动，进而进行下一次的冲压工序。

10、本技术的冲压设备具有以下几个优点：（1）相较于传统冲压设备的冲压工序，本发明开发的冲压设备，其冲压动作发生在连接组件向下越过零位时，此时（由于滑块重力的作用）虽然滑块组件向下运动速率此时并不是最大，但是此时，连接组件作用于滑块组件沿竖直方向向下的分力为零（当然针对采用的不同驱动组件以及传动组件，连接组件还具有作用于滑块组件其他方向的分力并不为零），而在此时进行冲压动作，造成反向冲击力沿竖直方向向上直接作用在连接组件上（相较于传统冲压动作在下止点时，反向冲击力和连接组件沿竖直方向向上的合力会相互叠加，并且在下止点时，连接组件向上的作用力最大），因此在该位置进行冲压动作，其连接组件受到的冲击力会更小，其负载也会更小，因此连接组件的耐用性、驱动组件的耐用性都会得到进一步的提高；并且位于零位时，相对于位于下止点附近，其速率较快，动能较大，转化的冲击力的也较大。

11、（2）传统的冲压设备，由于其连接组件和滑块组件通常为不可分离地连接，因此在冲压动作时，其冲击力不可避免地通过滑块组件作用在连接组件上，从而造成连接组件的瞬间负载增加（冲击力和滑块组件对连接组件的反作用力的叠加），造成连接组件断裂，严重的还会造成驱动组件的失效；而采用本技术的冲压设备，由于连接组件和滑块组件通过锁紧组件可分离的连接，因此在冲压动作时，首先承受冲击力的是锁紧组件，而一旦锁紧组件无法锁止连接组件和滑块组件，连接组件和滑块组件就会直接分离，从而控制了连接组件受到的最大负载冲击力，避免了连接组件的断裂。

12、（3）传统的冲压设备其冲压力来源于滑块组件自身重力及下降冲程时滑块组件自身的速度带来的冲击力，即该冲压动作发生在下止点偏上位置，对于连接组件的负载较大，并且冲压力也偏小，而且难以控制；本发明的冲压设备，利用锁紧组件使冲压动作发生在零位，该位置的滑块组件向下运动的速度虽然不是最快的，但此时反作用力对于连接组件的负载却是最小的，不容易出现连接组件断裂的问题。

13、（4）另外采用该结构制成的冲压设备，提升负载能力极其容易，通过增加锁紧组件的锁紧力来增加锁紧组件限制连接组件沿竖直方向的位移，从而增加冲压力，在此基础上，也可以通过增加驱动组件的转速，从而实现滑块组件过零位时的速度增加，从而增加冲压效果，避免增加滑块行程或者增加滑块负载，造成的驱动能力的浪费，在面对高速高压的冲压工况时，耐用性、稳定性都会大大提高。

14、（5）本发明的冲压设备在保持高速高压运行工况下，还能够进一步缩小该冲压设备的体积和重量，其原因在于其进行冲压动作时，滑块位置和传统冲压设备滑块位置不同，传统冲压设备如果想要提升冲压力，需要增加滑块组件的行程，从而增加在冲压动作发生时，滑块组件的具有的速度；而无法单靠提升驱动组件的转速来提升冲压力的大小，原因在于虽然驱动组件的转速提升了，滑块组件在冲压动作发生时的速度也一并得到了提升，但是该位置时的反向冲击力也增大，造成曲柄、连杆或者驱动组件的损坏，因此对于传统的冲压设备想要提升冲压力需要增加整体设备的体积仅靠增加电机功率或增加滑块组件的行程会导致连接组件的强度不够而断裂；而本发明的冲压设备，其在冲压动作发生时，滑块组件与连接组件分离，连接组件在惯性力的作用下依旧继续前进，而滑块组件受到沿竖直方向向上的冲击力影响，其会发生向上的窜动，从而减少冲击力对锁紧组件以及连接组件的影响，因此当需要增加冲压力时，仅靠增加滑块重量或者电机转速就可以提升冲压力大小并避免连接组件的断裂；在这个具体的实施例中，在冲压动作发生的瞬间，锁紧组件松开连接组件和滑块组件，滑块组件所具备的动能转化为冲压力，并且此时滑块组件与连接组件分离，连接组件受到的冲击力进一步减少，增加了该冲压设备能在高速高压工况下使用的可能性。

15、进一步优选，所述锁紧组件与所述滑块组件分体设置，且所述锁紧组件固定安装在所述滑块组件上，所述锁紧组件包括锁舌、壳体和复位弹簧，所述锁舌可活动地设置在所述壳体内并适于侵入所述活动腔内，所述复位弹簧的一端连接在所述壳体上，所述复位弹簧的另一端连接在所述锁舌上，所述锁舌上沿前后方向凸出设置有滑动柱，所述壳体的内壁上与所述滑动柱匹配的设置有滑动槽，所述滑动槽沿斜向下设置，且所述复位弹簧沿所述滑动槽开设方向设置，当所述锁紧组件锁紧所述连接组件和所述滑块组件时，所述锁舌适于抵触所述连接组件的外壁，并连接所述连接组件与所述滑块组件；当所述锁紧组件分离所述连接组件和所述滑块组件时，所述滑动柱适于沿所述滑动槽沿斜向下运动，所述锁舌适于与所述连接组件的外壁分离。

16、进一步优选，所述壳体内沿左右方向水平设置有锁舌活动腔，所述锁舌沿左右方向可活动的设置在所述锁舌活动腔内，且所述锁舌活动腔的内壁与所述锁舌沿竖直方向具有间隙，所述复位弹簧沿左右方向设置于所述壳体和所述锁舌之间，且所述滑动槽和所述滑动柱均只有一组。

17、另一种优选，所述冲压设备还包括限位组件，所述限位组件安装在所述锁紧组件的上部，且所述限位组件的头部适于侵入所述活动腔内，所述连接组件包括连接杆和连接头，所述连接杆沿竖直方向设置，且所述连接杆的下端设置有连接头，所述限位组件头部的下端适于抵触所述连接头的顶部，所述锁舌的上端适于抵触所述连接头的底部，所述限位组件适于与所述锁舌配合并锁紧所述连接组件与所述滑块组件。

18、进一步优选，所述连接头从上至下依次设置有限位部和锁紧部，所述限位部的顶部适于抵触所述限位组件头部的下端，所述限位部的底部适于抵触所述锁舌的上端，所述锁紧部的侧壁开设有与所述锁舌匹配的锁紧槽，当处于锁紧状态时，所述锁舌适于插入所述锁紧槽内。

19、进一步优选，所述限位部的截面形状为圆台形，且上部直径小于下部直径；所述锁紧组件具有两组，且对向设置在所述连接组件的左右两侧，所述限位组件具有两组，且对向设置在所述连接组件的左右两侧，对向设置的所述限位组件的头部界定有一让位腔，所述让位腔适于通过所述连接杆。

20、进一步优选，所述冲压设备还具有传动组件，所述驱动组件的动力适于通过所述传动组件传递到所述连接组件上，所述传动组件包括曲轴和连杆组件，所述曲轴可转动地安装在机架上，所述连杆组件安装在所述曲轴的连杆轴颈处，所述活动腔包括第一活动腔和第二活动腔，所述第一活动腔设置在所述第二活动腔的顶部，且所述第一活动腔连通所述第二活动腔，所述第一活动腔的内壁适于抵触所述连接杆的内壁，所述连接头适于沿竖直方向可活动地安装在所述第二活动腔内，所述曲轴、所述连杆组件、所述连接组件和所述第一活动腔的内壁组成曲柄滑块组件结构，所述驱动组件适于驱动所述曲轴转动并驱动所述连接组件在所述第一活动腔内沿竖直方向滑动；所述曲轴包括分体设置的传动轴、曲柄组件和动平衡组件，所述曲柄组件和所述动平衡组件均套设在所述传动轴上，所述曲柄组件、所述连杆组件、所述连接组件和所述第一活动腔的内壁组成曲柄滑块组件结构，所述动平衡组件适于平衡所述曲轴的转动力矩，所述传动轴的轴线与所述曲柄组件和所述动平衡组件的回转轴线重合，且所述传动轴、所述曲柄组件和所述动平衡组件均具有两组且分别设置在所述连接组件的左右两侧，左右两侧的所述动平衡组件之间设置有标志连接轴，所述标志连接轴适于控制所述左右两侧的动平衡组件同步转动。

21、进一步优选，左右两侧的曲柄组件之间设置有曲柄连接轴，所述曲柄连接轴适于可转动地连接所述连杆组件与所述曲柄组件，所述动平衡组件设置在所述曲柄组件的外侧，且所述标志连接轴的长度长于所述曲柄连接轴的长度，所述标志连接轴的强度抗扭低于所述曲柄连接轴的抗扭强度。

22、进一步优选，所述传动组件具有两组并沿前后方向排列，且所述传动组件中的所述曲轴的转动方向相反；所述连接组件具有两组，并沿前后方向排列，且分别与各个所述传动组件连接，所述连接组件沿前后方向排列并平行于y轴设置。

23、进一步优选，所述滑块组件包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块安装在所述第二滑块的顶部，且所述第一滑块适于和所述第二滑块配合并控制所述滑块组件的重量。

24、与现有技术相比，本技术的有益效果在于：

25、（1）相较于传统冲压设备的冲压工序，本发明开发的冲压设备，其冲压动作发生在连接组件向下越过零位时，此时（由于滑块重力的作用）虽然滑块组件向下运动速率此时并不是最大，但是此时，连接组件作用于滑块组件沿竖直方向向下的分力为零（当然针对采用的不同驱动组件以及传动组件连接组件还具有作用于滑块组件其他方向的分力并不为零），而在此时进行冲压动作，造成反向冲击力沿竖直方向向上直接作用在连接组件上（相较于传统冲压动作在下止点时，反向冲击力和连接组件沿竖直方向向上的合力会相互叠加，并且在下止点时，连接组件向上的作用力最大），因此在该位置进行冲压动作，其连接组件受到的冲击力会更小，其负载也会更小，因此连接组件的耐用性、驱动组件的耐用性都会得到进一步的提高，并且位于零位时，相对于位于下止点附近，其速率较快，动能较大，转化的冲击力的也较大；

26、（2）传统的冲压设备，由于其连接组件和滑块组件通常为不可分离的连接，因此在冲压动作时，其冲击力不可避免地通过滑块组件作用在连接组件上，从而造成连接组件的瞬间负载增加（冲击力和滑块组件对连接组件的反作用力的叠加），造成连接组件断裂，严重的还会造成驱动组件的失效；而采用本技术的冲压设备，由于连接组件和滑块组件通过锁紧组件可分离的连接，因此在冲压动作时，首先承受冲击力的是锁紧组件，而一旦锁紧组件无法锁止连接组件和滑块组件，连接组件和滑块组件就会直接分离，从而控制了连接组件受到的最大负载冲击力，避免了连接组件的断裂。