專利名稱：可用于伺服壓力機的結點偏置式曲柄肘桿機構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于金屬成形加工領域中廣泛使用的鍛壓設備中的機械壓力機，廣泛的應用于汽車、航空航天、電子和家用電器等領域的金屬板殼零件，特別是汽車覆蓋件。屬于鍛壓工業自動化設備技術領域。
背景技術：
壓力機是金屬成形加工領域中廣泛使用的鍛壓設備，品種和數量繁多，其中以機械式壓力機應用最為普遍。現代制造技術的發展要求壓力機不僅能夠高速度、高精度、大負載的運轉，而且應具有更大的柔性，能迅速、方便的改變輸出運動規律。但傳統的機械式壓力機的運動特性單一、工藝適用性差。近年來隨著交流伺服電機驅動成形裝備技術的發展， 出現了滑塊運動曲線可調的各種交流伺服驅動壓力機，使得壓力機的工作性能和工藝適用性大大提高，設備朝著柔性化、智能化的方向發展。同時，伺服壓力機具有高效率、高精度、 低能耗和低噪音等優點。作為第三代沖床的伺服壓力機是汽車大型覆蓋件沖壓生產的最先進裝備，伺服壓力機與傳統壓力機不同，由于采用了伺服馬達驅動，壓力機可根據不同的生產需要設定不同的行程長度和速度；通過伺服壓力機標配的位置檢測裝置，能夠始終保證下死點的成形精度，可達到微米級，有效抑制了產品的毛刺及其他不合格品的出現；可超低速運行；模具振動小，大大提高了模具的使用壽命；沒有飛輪和離合器部分，節省了電力和潤滑油，降低了運轉成本。伺服壓力機具有復合性、高效性、高精度、高柔性、低噪環保性等，充分體現了鍛壓機床的發展趨勢。國內沖壓線制造技術水平與國外差距很大，目前在小型伺服壓力機設計制造方面剛剛開始，大型伺服壓力機的設計制造還是空白。與國外差距主要表現在缺乏伺服壓力機設計能力。
實用新型內容大型伺服壓力機生產線設計與制造技術是在傳統壓力機的基礎上，根據沖壓工藝發展的需求，將核心技術主傳動結構形式和驅動理念做了革命性的改造，滑塊的驅動動力由傳統壓力機的飛輪驅動改為電機直接驅動。研發制造出大型伺服壓力機，其中的關鍵技術就是桿系傳動結構能否適應伺服壓力機的傳動要求。本機構的實用新型技術可以直接應用于大型伺服壓力機的設計制造。伺服壓力機桿系機構應該滿足以下要求滿足伺服特性的要求、結構簡單、運動件轉動慣量小、主電機扭矩即主傳動軸上的扭矩要小、運動曲線接近沖壓工藝要求的最佳工藝曲線、能力曲線即滿足壓力機的噸位要求又要滿足拉伸工藝的要求、以上兩種特性曲線在實際應用中是反比例關系，因此要找出最佳綜合曲線，降低伺服電機的控制難度。為解決上述技術問題，本實用新型采用了以下技術方案一種可用于伺服壓力機的結點偏置式曲柄肘桿機構，它的桿系機構以0點與D點為固定點，曲柄(OA)順序鉸接調速桿(ABC)和搖桿(DB)，調速桿的C點與連桿(CS)上的C點鉸接，而連桿(CS)在S點與滑塊導柱連接。采用這種桿系機構設計的具體結構如下所述齒輪通過軸承支座在箱形上梁本體中，并與主齒輪相嚙合，該主齒輪與曲柄通過螺栓和銷固定為一體；曲柄為偏心輪結構，通過滑動軸承支承在主軸上；主軸也通過螺栓緊固在上梁本體上，調速桿與曲柄通過滑動軸承鉸接，搖桿通過滑動軸承支承在芯軸上，該芯軸也通過螺栓與上梁本體緊固，搖桿的另一端與調速桿鉸接；連桿的上端與調速桿鉸接而下端與滑塊導柱的上端鉸接，滑塊導柱與鑲嵌在上梁本體中的導套之間為滑動配合間隙。本實用新型完全滿足了伺服壓力機對桿系結構的特性要求，同時可以很容易的應用到壓力機的主傳動結構中，應用于設計制造。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是伺服壓力機桿系結構圖。圖2是本桿系實際應用的滑塊運動曲線和力學曲線。圖3、圖4、圖5是本實用新型研發設計出的伺服壓力機主傳動結構圖。
具體實施方式
具體桿系結構如附
圖1 :0點和D點為固定點。曲柄1 (OA)、調速桿3 (ABC)、和搖桿 2 (DB)構成一個曲柄搖桿機構。主動曲柄1繞0點逆時針轉動，帶動調速桿3和搖桿2做搖擺運動，調速桿3上的C點與連桿4 (SC)鉸接，并帶動連桿4擺動，連桿4在S點與滑塊導柱5聯接，帶動滑塊做上下運動，S點的運動特性即為滑塊的運動特性。此機構實際是由調速桿3、擺桿2、連桿4構成了一個結點偏置的肘桿機構，肘桿的原動力來源于曲柄1。此桿系特點是在沖壓力P確定時可以大大的降低曲柄所需要的驅動扭矩。工作過程中充分利用了肘桿機構的增力特性，使0點曲柄的驅動力矩經過肘桿機構的增力傳給滑塊。而且在此機構中D點主軸的受力也相應的減小，傳動機構也變的十分簡單。S點采用結點偏置之后，使傳動系統左右方向尺寸得以縮減，可以滿足實際應用機構尺寸要求。如果采用結點正置，此機構就只能應用于滑塊行程比較小的壓力機；或者壓力機上梁超出左右立柱以外，應用效果不好。由于此機構結構簡單，運動件慣量小，傳動扭矩小，適合伺服電機的變速控制。是一個很好的伺服壓力機桿系機構。在相同的技術參數條件下，主軸的扭矩只有傳統壓力機的40%左右。伺服電機的輸出扭矩是限制大型伺服壓力機設計制造的關鍵因素，因此本機構適合伺服電機的扭矩要求。此實用新型機構的運動特性如附圖2，同傳統的壓力機相比，工藝特性有了很大的提高，加上交流伺服電機的柔性控制，使壓力機可以根據工藝要求，完成各種曲線的程序運動。實施機構說明見圖3、圖4圖中序號9是壓力機的上梁本體，采用箱形焊接結構，強度高、剛性好。傳動機構安裝在上梁本體中。齒輪軸7的兩端分別聯接一個伺服電機，同時，齒輪軸7通過軸承支承在上梁本體9上，并且與主齒輪6相嚙合，主齒輪6與曲柄1通過螺栓和銷固接在一起。曲柄1采用偏心輪結構，通過滑動軸承支承在主軸8上，主軸8裝配在上梁本體9上，并通過螺栓緊固在上梁本體上。調速桿3與曲柄1通過滑動軸承鉸接。搖桿2通過滑動軸承支承在芯軸10上，芯軸10裝配在上梁本體9上，并通過螺栓與上梁本體緊固在一起。搖桿2的另一端與調速桿3鉸接。連桿4的上端與調速桿3鉸接，連桿4的下端與滑塊導柱的上端鉸接。滑塊導柱在導套11的導向下做上下運動，導套11鑲嵌在上梁本體上，并通過螺栓和銷固定在一起。工作時伺服電機帶動齒輪軸7做順時針轉動，齒輪軸7與主齒輪6相嚙合，通過主齒輪6帶動曲柄1繞主軸8做逆時針轉動，曲柄1驅動調速桿3運動，同時調速桿3在搖桿2的限制下沿固定的軌跡運動，并帶動連桿4的上端來回擺動，連桿4帶動滑塊導柱5在導套11的導向下做上下變速運動，完成壓力機的沖壓工作。
權利要求1.一種可用于伺服壓力機的結點偏置式曲柄肘桿機構，其特征在于其桿系機構以0 點與D點為固定點，曲柄(1)順序鉸接調速桿(3)和搖桿O)，所述調速桿(3)的C點與連桿⑷上的C點鉸接，而連桿⑷在S點與滑塊導柱(5)連接。
2.根據權利要求1所述的可用于伺服壓力機的結點偏置式曲柄肘桿機構，其特征在于齒輪(7)通過軸承支座在箱形上梁本體(9)中，并與主齒輪(6)相嚙合，該主齒輪(6) 與曲柄(1)通過螺栓和銷固定為一體；所述曲柄(1)為偏心輪結構，通過滑動軸承支承在主軸⑶上；主軸⑶也通過螺栓緊固在上梁本體(9)上，調速桿(3)與曲柄⑴通過滑動軸承鉸接，搖桿( 通過滑動軸承支承在芯軸(10)上，該芯軸(10)也通過螺栓與上梁本體 (9)緊固，搖桿O)的另一端與調速桿C3)鉸接；連桿的上端與調速桿C3)鉸接而下端與滑塊導柱(5)的上端鉸接，滑塊導柱(5)與鑲嵌在上梁本體(9)中的導套(11)之間為滑動配合間隙。
專利摘要一種可用于伺服壓力機的結點偏置式曲柄肘桿機構以O點與D點為固定點，曲柄順序鉸接調速桿和搖桿，調速桿與連桿鉸接，而連桿與滑塊導柱連接。這種機構的結構簡單，運動件慣量小，傳動扭矩小，在相同的技術參數條件下，主軸的扭矩只有傳統壓力機的40％左右，適合伺服電機的變速控制。滑塊由傳統壓力機的飛輪驅動改為電機直接驅動，是很好的伺服壓力機桿系機構方案。它運動特性同傳統的壓力機相比，工藝性能提高很大，加上交流伺服電機的柔性控制，使壓力機可以根據工藝要求完成各種曲線的程序運動，滿足伺服壓力機對桿系結構的特性要求。同時可應用到壓力機的主傳動結構中，直接用于大型伺服壓力機的設計制造。
文檔編號B21J9/18GK202162321SQ201020692648
公開日2012年3月14日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者喻寶林, 王建新 申請人:一重集團大連設計研究院有限公司, 中國第一重型機械股份公司