雙工位數(shù)控沖壓的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙工位數(shù)控沖壓機(jī)，由伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、絲桿、螺母、兩套推桿機(jī)構(gòu)和兩個(gè)沖頭組成，其中伺服電機(jī)受驅(qū)連接伺服驅(qū)動(dòng)器，絲桿通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)的輸出軸同步聯(lián)動(dòng)，螺母套接于絲桿且隨絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)上下位移；任一套所述推桿機(jī)構(gòu)包括各自一端相鉸接的肘桿和恒増力杠桿，肘桿的另一端鉸接于螺母，恒増力杠桿的另一端固定且恒增力杠桿的中段處通過連桿外接沖頭；螺母的力輸出方向與沖壓方向一致。應(yīng)用本發(fā)明的沖壓機(jī)，它利用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，結(jié)合肘桿-杠桿增力機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了輸出沖力的大幅提升，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率和同步性高、定位精度好且運(yùn)行平穩(wěn)等突出優(yōu)勢，并且顯著提升了沖壓效果和適用范圍。
【專利說明】 雙工位數(shù)控沖壓機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙工位沖壓機(jī)，尤其涉及一種數(shù)控驅(qū)動(dòng)且沖頭輸出行程短、輸出力較大的雙工位沖壓機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]沖壓技術(shù)是目前被廣泛應(yīng)用的金屬壓力加工方法之一，它具有效率高、質(zhì)量好、能量省、成本低的特點(diǎn)，廣泛適用于各種小型零部件的壓裝和裝配。出于環(huán)境保護(hù)的理念，現(xiàn)在氣動(dòng)沖壓機(jī)克服液壓裝置污染嚴(yán)重的不足而使用越來越廣泛。一般情況下，沖壓機(jī)垂直輸出，實(shí)現(xiàn)對單個(gè)零件的沖壓。但實(shí)際生產(chǎn)中，很多零件需要進(jìn)行批量生產(chǎn)，這種情況下如果能同時(shí)沖壓多個(gè)工件勢必會(huì)提高生產(chǎn)效率。
[0003]常見雙工位氣動(dòng)沖壓機(jī)原理如圖1所示:壓縮氣體從二位四通閥2的左工位21進(jìn)入氣缸中部13，推動(dòng)兩個(gè)氣缸活塞11、12同時(shí)向左右移動(dòng)，利用裝接在氣缸活塞外端的沖頭3同時(shí)對兩工位上的零件進(jìn)行沖壓；此后壓縮空氣再由二位四通閥2的右工位22進(jìn)入氣缸兩端部14，拉動(dòng)兩個(gè)氣缸活塞并帶動(dòng)沖頭3返回。
[0004]上述沖壓機(jī)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對兩個(gè)零件同時(shí)加工，但是沖壓機(jī)常用于小型零件(板材)的壓裝過程，所以需要沖頭輸出的行程較短而力較大，而為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求必然要以犧牲氣缸的體積為代價(jià)，造成沖壓設(shè)備整體占空的龐大。
[0005]通常沖壓的動(dòng)力來源有手動(dòng)、液壓、氣動(dòng)、電磁、真空、離心力等多種形式。其中，液壓系統(tǒng)由于輸出效果好且技術(shù)成熟得到廣泛使用。但當(dāng)前，隨著“綠色環(huán)保、健康作業(yè)” 口號的提出，很多情況下用運(yùn)動(dòng)速度快、動(dòng)作平穩(wěn)、成本較低、無污染的氣動(dòng)裝置來代替污染嚴(yán)重的液壓傳動(dòng)。但氣壓傳動(dòng)的明顯缺點(diǎn)是其系統(tǒng)工作壓力低(一般P = 0.4?0.7MPa)，因而為達(dá)到夾緊效果易使氣缸體積過大。這種以犧牲氣缸體積為代價(jià)的沖壓效果，造成機(jī)床整體占空的龐大，且能耗無法降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種雙工位數(shù)控沖壓機(jī)，解決沖壓機(jī)動(dòng)力源、精度和雙工位協(xié)同作業(yè)一體化整合的問題。
[0007]本發(fā)明的上述目的，其得以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)解決方案是:雙工位數(shù)控沖壓機(jī)，其特征在于所述沖壓機(jī)由伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、絲桿、螺母、兩套推桿機(jī)構(gòu)和兩個(gè)沖頭組成，其中所述伺服電機(jī)受驅(qū)連接伺服驅(qū)動(dòng)器，所述絲桿通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)的輸出軸同步聯(lián)動(dòng)，所述螺母套接于絲桿且隨絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)上下位移；任一套所述推桿機(jī)構(gòu)包括各自一端相鉸接的肘桿和恒増力杠桿，所述肘桿的另一端鉸接于螺母，所述恒増力杠桿的另一端固定且恒增力杠桿的中段處通過連桿外接沖頭；螺母的力輸出方向與沖壓方向一致。
[0008]進(jìn)一步地，所述恒増力杠桿自固定端至鉸接端的三分之一處外接沖頭。
[0009]進(jìn)一步地，所述恒増力杠桿自固定端至鉸接端的二分之一處外接沖頭。
[0010]進(jìn)一步地，所述絲桿與螺母間布置有沿絲桿的螺紋滾道滾動(dòng)的滾珠，且螺母設(shè)有返回流道，所述返回流道與螺紋滾道構(gòu)成滾珠在螺紋內(nèi)的循環(huán)通路。
[0011]應(yīng)用本發(fā)明的沖壓機(jī)，其顯著優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)為:該沖壓機(jī)利用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，結(jié)合肘桿-杠桿增力機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了輸出沖力的大幅提升，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率和同步性高、定位精度好且運(yùn)行平穩(wěn)等突出優(yōu)勢，并且顯著提升了沖壓效果和適用范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有常見雙工位沖壓機(jī)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明雙工位數(shù)控沖壓機(jī)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明創(chuàng)新提出了一種雙工位數(shù)控沖壓機(jī)，沖壓機(jī)動(dòng)力源、精度和雙工位協(xié)同作業(yè)一體化整合的難題。
[0015]如圖2所示，該雙工位數(shù)控沖壓機(jī)，由伺服電機(jī)61、聯(lián)軸器63、絲桿62、螺母64、兩套推桿機(jī)構(gòu)和兩個(gè)沖頭3組成，其中該伺服電機(jī)61受驅(qū)連接伺服驅(qū)動(dòng)器(未圖示，其實(shí)現(xiàn)方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知)，絲桿62通過聯(lián)軸器64與伺服電機(jī)61的輸出軸同步聯(lián)動(dòng)，螺母64套接于絲桿62且隨絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)上下位移，籍此實(shí)現(xiàn)通過伺服電機(jī)角位移精確可控的輸出，調(diào)節(jié)螺母的上下行程和對應(yīng)的輸出力。為滿足雙工位作業(yè)的要求，該數(shù)控沖壓機(jī)設(shè)有與螺母分別相連的兩套推桿機(jī)構(gòu)及其相連接的沖頭，該任一套推桿機(jī)構(gòu)包括各自一端相鉸接的肘桿51和恒増力杠桿52，肘桿51的另一端通過鉸鏈副鉸接于螺母，而恒増力杠桿52的另一端可以固定于地面或其它設(shè)備支架上。并且上述沖頭3外接于該恒增力杠桿的中段處，螺母的力輸出方向與沖壓方向一致。
[0016]作為可選的優(yōu)化實(shí)施方案，上述絲桿與螺母間布置有沿絲桿的螺紋滾道滾動(dòng)的滾珠，且螺母設(shè)有返回流道，返回流道與螺紋滾道構(gòu)成滾珠在螺紋內(nèi)的循環(huán)通路，同時(shí)放置滾珠沿螺紋滾道滾出。
[0017]圖2所示實(shí)施例的數(shù)控沖壓機(jī)在實(shí)際工作時(shí)，當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號后，它就驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。而伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與絲桿連接在一起，電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)。絲桿與螺母間布置的滾珠依次沿螺紋滾道滾動(dòng)(有效降低絲桿螺紋驅(qū)動(dòng)的能量傳遞損失)，同時(shí)滾珠促使螺母作向上的直線運(yùn)動(dòng)。這里特別地螺母上設(shè)有返回流道，防止?jié)L珠沿螺紋滾道滾出，通過借助返回流道，構(gòu)成一個(gè)滾珠循環(huán)通路，可以使?jié)L珠沿螺紋滾道面運(yùn)動(dòng)后，經(jīng)返回流道自動(dòng)地返回其循環(huán)起始處，從而使?jié)L珠能在螺紋滾道上持續(xù)不斷地參與工作，從而推動(dòng)固連在螺母上的兩邊推桿機(jī)構(gòu)，利用其角度效應(yīng)將力放大后帶動(dòng)兩個(gè)恒增力杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并在連桿的作用下帶動(dòng)沖頭對兩個(gè)工位上的零件進(jìn)行高精度沖壓。
[0018]伺服電機(jī)的回轉(zhuǎn)是由設(shè)計(jì)好的程序控制的，以固定的步距角脈沖式運(yùn)行的。此機(jī)構(gòu)可應(yīng)用于機(jī)床夾具或壓力機(jī)等方面。這種機(jī)構(gòu)與齒條齒輪機(jī)構(gòu)相比傳動(dòng)的精度和效率都大大提高，可應(yīng)用在精度要求較高的場合。
[0019]為體現(xiàn)本創(chuàng)作力輸出顯著增大的性能，以下便通過建立力學(xué)模型的方式，來進(jìn)一步分析。圖2所示的雙工位數(shù)控沖壓機(jī)的理論輸出力和實(shí)際輸出力的計(jì)算公式分別為:
g-, a it /|., X
Γ /Λ/Λ 0/ΛΠ/■* ****** -η --1111111111Ij^ ?
' s 2.I2 tan a
[0021]
JTI
F0=^^ -^-η,η,η, (2) D

0 s2/2tan(a+f>) ' ^ Λ
[0022]式中，F(xiàn)t為沖頭理論沖壓力；F。為沖頭實(shí)際沖壓力；M為電機(jī)扭矩；i為減速比；S為滾珠絲杠機(jī)構(gòu)導(dǎo)程山為杠桿主動(dòng)臂長度；12為杠桿被動(dòng)臂長度；α為螺母力輸出方向與肘桿間夾角；？為鉸鏈副的當(dāng)量摩擦角;φ = BKSin(I為兩鉸鏈間中心距；r為鉸鏈軸的半徑；f為鉸鏈軸與孔間的摩擦系數(shù))；Jl1為滾珠絲桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率，取0.95 ; 112為杠桿效率，常取0.97 ； η 3為肘桿效率，常取0.9。
[0023]通過計(jì)算比較，在相同的驅(qū)動(dòng)力下，如取杠桿主動(dòng)臂長度與被動(dòng)臂長度的比為I1/I2 = 3:1, α =6° ;則圖2所示沖壓機(jī)的理論沖壓力為圖1所示普通沖壓機(jī)的14倍多，而即使實(shí)際增力效果也有10倍之多。當(dāng)然I1Zl2 = 2:1或其它比例也是可以的，可見本創(chuàng)作的該氣動(dòng)沖壓機(jī)具有較大范圍的輸出力可調(diào)節(jié)性。
[0024]另一方面，用液壓系統(tǒng)作為動(dòng)力來源能夠滿足輸出力的要求，但其污染大，效率低，同時(shí)，由于需要液壓泵、油箱等輔助裝置，使得系統(tǒng)龐大。在數(shù)控沖壓機(jī)加工過程中，除了要求沖壓力足夠以外，還要求定位精確、可靠，運(yùn)行穩(wěn)定等。伺服電機(jī)的回轉(zhuǎn)是由設(shè)計(jì)好的程序控制的，以固定的步距角脈沖式運(yùn)行，定位精度好。另外，滾珠絲桿傳動(dòng)存在諸如摩擦力小、傳動(dòng)效率高、使用壽命長、工作平穩(wěn)、同步性能好等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合增力機(jī)構(gòu)，使得整個(gè)機(jī)構(gòu)不僅能夠滿足各項(xiàng)要求，同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊。
[0025]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其它實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.雙工位數(shù)控沖壓機(jī)，其特征在于所述沖壓機(jī)由伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、絲桿、螺母、兩套推桿機(jī)構(gòu)和兩個(gè)沖頭組成，其中所述伺服電機(jī)受驅(qū)連接伺服驅(qū)動(dòng)器，所述絲桿通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)的輸出軸同步聯(lián)動(dòng)，所述螺母套接于絲桿且隨絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)上下位移；任一套所述推桿機(jī)構(gòu)包括各自一端相鉸接的肘桿和恒増力杠桿，所述肘桿的另一端鉸接于螺母，所述恒増力杠桿的另一端固定且恒增力杠桿的中段處通過連桿外接沖頭；螺母的力輸出方向與沖壓方向一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙工位數(shù)控沖壓機(jī)，其特征在于:所述恒増力杠桿自固定端至鉸接端的三分之一處外接沖頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙工位數(shù)控沖壓機(jī)，其特征在于:所述恒増力杠桿自固定端至鉸接端的二分之一處外接沖頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙工位數(shù)控沖壓機(jī)，其特征在于:所述絲桿與螺母間布置有沿絲桿的螺紋滾道滾動(dòng)的滾珠，且螺母設(shè)有返回流道，所述返回流道與螺紋滾道構(gòu)成滾珠在螺紋內(nèi)的循環(huán)通路。
【文檔編號】B30B1/10GK104162999SQ201410207141
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】鹿霖, 鐘康民 申請人:蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院