專利名稱：電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及
機(jī)，可廣泛應(yīng)用于精密沖裁設(shè)備中。
種采用電磁絲桿驅(qū)動(dòng)沖頭或滑塊的精沖壓力
背景技術(shù)：
精密沖裁(精沖)是一種技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果較好的先進(jìn)加工成形工藝，可直接獲得剪 切面粗糙度和尺寸公差較小的成品零件。精沖壓力機(jī)為了滿足精沖工藝的要求而具有以 下主要特點(diǎn)快速閉模和回程，沖裁合模速度低且可調(diào)；精沖模間隙小，高導(dǎo)向精度；終點(diǎn) 位置準(zhǔn)確，以延長模具壽命。目前精沖壓力機(jī)的主傳動(dòng)形式一般為機(jī)械式和液壓式。機(jī)械 式壓力機(jī)多利用旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪，再通過肘桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑塊，滑塊上受力有水平分量， 會(huì)影響導(dǎo)向精度，行程曲線不能按照工藝要求任意改變，而且傳動(dòng)結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)過多，積累誤差 大。液壓式使用較為普遍，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，封閉高度的重復(fù)精度不高，不適合尺寸小，厚度薄 的精沖件，液壓式壓力機(jī)功率較大，液壓系統(tǒng)維修也較麻煩，行程次數(shù)低。目前也有由直線 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電磁式壓力機(jī)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要為直線感應(yīng)電機(jī)和永磁直線同步電機(jī)。采用直 線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓力機(jī)，效率不高，電流沖擊大，控制精度不高；而采用永磁直線同步電 機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓力機(jī)，沖壓軸上裝有永磁體，永磁體在工作過程中容易受損，使用壽命不長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，該壓力機(jī)速度和沖壓力可調(diào)，響應(yīng)
快速，導(dǎo)向和定位精度高，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，零部件損耗小，噪聲小，維修方便，使用壽命 長的精沖壓力機(jī)。 —種電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，包括機(jī)身、工作平臺(tái)、控制器和機(jī)架，機(jī)身固定 在工作平臺(tái)上，機(jī)架位于工作平臺(tái)上方，通過聯(lián)接板與機(jī)身活動(dòng)連接，所述的機(jī)架上安裝有 包括電磁螺母和沖壓軸的電磁絲杠系統(tǒng)；所述的電磁螺母固定在機(jī)架上，包括兩個(gè)環(huán)形鐵 心，每個(gè)環(huán)形鐵心被線圈分割為上下兩個(gè)部分，兩個(gè)鐵心中間夾有一環(huán)形永磁體；所述的沖
壓軸貫穿機(jī)架和電磁螺母，與電磁螺母留有空隙；環(huán)形鐵心的內(nèi)孔側(cè)的和沖壓軸在機(jī)架內(nèi)
的部分加工有相同螺距的螺紋(沖壓軸加工有螺紋的部分構(gòu)成絲杠)；所述的控制器控制
線圈中的電流的大小、頻率和相位，從而控制壓力機(jī)的沖壓速度和公稱壓力，以滿足不同零
件的加工要求。通過控制器對(duì)電流的細(xì)分控制，可以提高壓力機(jī)的定位精度。 所述的工作平臺(tái)上設(shè)有T形槽，用于固定夾持凹模的裝置和壓邊系統(tǒng)、反壓系統(tǒng)
等部件。 環(huán)形鐵心被線圈分割成的上下兩個(gè)部分的間距為N+1/2(N二0，1，2……)倍螺距， 即n/2倍螺距，n為正奇數(shù)。此時(shí)，環(huán)形鐵心上下兩部分的磁導(dǎo)差異最大，在線圈中電流的 作用下，電磁螺母對(duì)絲杠產(chǎn)生最大推力。 兩環(huán)形鐵心之間的距離為N±1/4(N = 0， 1，2……)倍螺距且距離不為負(fù)，即n/4 倍螺距，n為正奇數(shù)。此時(shí)兩個(gè)環(huán)形鐵心與絲杠的相對(duì)位置相差1/4螺距，配合兩個(gè)線圈中電流的變化規(guī)律，對(duì)絲杠產(chǎn)生連續(xù)推力。 所述的沖壓軸頂部呈T形，T形下側(cè)設(shè)有緩沖片，在機(jī)械上設(shè)置了最大行程量，防 止特殊情況下的沖擊損壞沖頭和模具。 所述的沖壓軸下方帶有模柄座，可用于固定凸模進(jìn)行直線沖壓。
沖壓軸的螺紋的凹槽用環(huán)氧樹脂填充。 所述的沖壓軸和機(jī)架之間設(shè)有過盈配合的直線滑動(dòng)軸承，使得電磁螺母和絲杠之 間保持有均勻空隙。 所述的沖壓軸的下方與機(jī)架連接處設(shè)有導(dǎo)向槽，防止沖壓軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，并且可以 提高精沖壓力機(jī)的導(dǎo)向剛度，使壓力機(jī)在多工位連續(xù)精沖時(shí)具有承受偏心裁荷的能力。
本發(fā)明壓力機(jī)的工作原理為電磁螺母線圈內(nèi)通入正向電流時(shí)(兩組線圈內(nèi)電流 相位相差90度)，絲杠直接驅(qū)動(dòng)凸模進(jìn)行垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)，向下沖壓，每個(gè)線圈通電周 期，絲桿沿直線移動(dòng)一個(gè)螺距；沖壓動(dòng)作完成后，電磁螺母線圈內(nèi)通入反向電流，絲杠垂直 向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)凸?？焖偬嵘筋A(yù)定高度，完成一個(gè)工作循環(huán)。通過對(duì)電磁螺母線圈內(nèi)電流 大小、頻率和相位的精確控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)絲杠亦即凸模的速度、位置控制，從而保證實(shí)現(xiàn) 對(duì)工件的精密沖裁。斷電后，電磁螺母的永磁體部分對(duì)絲杠產(chǎn)生鎖定力，使絲杠亦即凸模維 持在固定位置。
這種電磁絲杠驅(qū)動(dòng)的精沖壓力機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)簡單，成本低 該壓力機(jī)沒有任何中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，絲桿也直接在沖壓軸上加工而成，結(jié)構(gòu)簡單，零 部件少，維護(hù)量小。而且該壓力機(jī)零部件加工方便，成本低。此外，沖壓軸上沒有永磁體或 其他結(jié)構(gòu)部件，整體性更好，不易損壞，使用壽命長。
(2)無極調(diào)速 絲杠的直線運(yùn)動(dòng)速度可以通過電磁螺母線圈中電流頻率加以控制，可以方便地實(shí) 現(xiàn)無極調(diào)速。保證在沖壓過程中，凸?？焖傧陆担俸夏＜羟泻屯鼓？焖倩爻?，凸模運(yùn)動(dòng) 速度曲線可以精確控制，提高了精沖壓力機(jī)的生產(chǎn)效率和加工精度，并能夠適應(yīng)不同厚度 和材質(zhì)的零件加工。
(3)精確定位 每個(gè)電流周期，電磁絲杠直線移動(dòng)一個(gè)螺距，通過對(duì)電流的細(xì)分控制，就可以實(shí)現(xiàn) 對(duì)絲杠的精確定位，保證工件的加工精度。同時(shí)，對(duì)沖壓軸位置的精確控制，可以使凸模恰 好停在凹模的圓弧刃口處，延長模具的使用壽命。
(4)具有自鎖能力 斷電后，電磁螺母中永磁體部分仍然對(duì)絲杠產(chǎn)生鎖定力，使絲杠亦即凸模維持在 固定位置。去掉了復(fù)位彈簧，避免了彈簧老化帶來的不可靠性，并解決了以往電磁沖床在斷 電后凸模會(huì)掉回最低點(diǎn)的問題，避免了沖床突然斷電引起的滑塊快速下滑可能引起的沖裁 失敗和人身安全問題。
(5)行程可調(diào) 該壓力機(jī)無需對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行任何調(diào)整，就可方便地改變上死點(diǎn)和下死點(diǎn)位置， 改變封閉高度和行程量，以適應(yīng)不同的精密沖裁件。


圖1為本發(fā)明精沖壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示的精沖壓力機(jī)主體結(jié)構(gòu)由機(jī)身1、工作平臺(tái)2、控制器3和機(jī)架4組成。 工作平臺(tái)2上設(shè)有T形槽，用于固定夾持凹模的裝置和壓邊系統(tǒng)、反壓系統(tǒng)等部件。機(jī)架4 通過聯(lián)接板5與機(jī)身l相連，其高度可隨封閉高度的要求進(jìn)行調(diào)整。電磁絲杠系統(tǒng)安裝在機(jī) 架4上。電磁螺母6通過螺栓固定在機(jī)架4上，電磁螺母6包括兩個(gè)環(huán)形鐵心7，每個(gè)環(huán)形 鐵心7被線圈8分割為上下兩個(gè)部分，兩部分間距為n/2(n為正奇數(shù))倍螺距。兩個(gè)鐵心 7中間夾有一環(huán)形永磁體9，兩鐵心之間的距離為n/4(n為正奇數(shù))倍螺距。沖壓軸11貫 穿機(jī)架4和電磁螺母6，沖壓軸11在機(jī)架4內(nèi)的部分加工有螺紋，構(gòu)成絲杠10，絲杠10螺 紋的凹槽用環(huán)氧樹脂填充。沖壓軸11下方帶有模柄座12，可用于固定沖模進(jìn)行直線沖壓。 沖壓軸ll頂部呈T形，T形的下側(cè)有緩沖片13，在機(jī)械上設(shè)置了最大行程量，防止特殊情況 下的沖擊損壞沖頭和模具。沖壓軸11和機(jī)架4之間裝用過盈配合的直線滑動(dòng)軸承14，使得 電磁螺母和絲杠之間保持有均勻空隙，同時(shí)沖壓軸11下方，與機(jī)架4的連接處加工有導(dǎo)向 槽15，防止沖壓軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，提高精沖壓力機(jī)的導(dǎo)向剛度，使壓力機(jī)在多工位連續(xù)精沖時(shí)具 有承受偏心裁荷的能力。 電磁螺母6的線圈8內(nèi)通入正向電流時(shí)(兩組線圈內(nèi)電流相位相差90度)，絲杠
10直接驅(qū)動(dòng)凸模進(jìn)行垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)，向下沖壓，每個(gè)線圈8通電周期，絲桿10沿直線
移動(dòng)一個(gè)螺距；沖壓動(dòng)作完成后，電磁螺母6的線圈8內(nèi)通入反向電流，絲杠10垂直向上運(yùn)
動(dòng)，帶動(dòng)凸模快速提升到預(yù)定高度，完成一個(gè)工作循環(huán)?？刂破骺刂凭€圈中電流的大小、頻
率和相位，從而控制壓力機(jī)的沖壓速度和公稱壓力，以滿足不同零件的加工要求。通過控制
器對(duì)電流的細(xì)分控制，可以提高壓力機(jī)的定位精度。 根據(jù)壓力機(jī)公稱壓力不同，可以調(diào)整電磁螺母的個(gè)數(shù)。
權(quán)利要求
一種電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，包括機(jī)身、工作平臺(tái)、控制器和機(jī)架，機(jī)身固定在工作平臺(tái)上，機(jī)架位于工作平臺(tái)上方，通過聯(lián)接板與機(jī)身活動(dòng)連接，其特征在于所述的機(jī)架上安裝有包括電磁螺母和沖壓軸的電磁絲杠系統(tǒng)；所述的電磁螺母固定在機(jī)架上，包括兩個(gè)環(huán)形鐵心，每個(gè)環(huán)形鐵心被線圈分割為上下兩個(gè)部分，兩個(gè)鐵心中間夾有一環(huán)形永磁體；所述的沖壓軸貫穿機(jī)架和電磁螺母，與電磁螺母留有空隙；環(huán)形鐵心的內(nèi)孔側(cè)的和沖壓軸在機(jī)架內(nèi)的部分加工有相同螺距的螺紋；所述的控制器控制線圈中電流的大小、頻率和相位。
2. 如權(quán)利要求1所述的電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，其特征在于所述的工作平臺(tái)上 設(shè)有T形槽。
3. 如權(quán)利要求1所述的電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，其特征在于環(huán)形鐵心被線圈分 割成的上下兩個(gè)部分的間距為n/2倍螺距，n為正奇數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，其特征在于兩環(huán)形鐵心之間的 距離為n/4倍螺距，n為正奇數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，其特征在于所述的沖壓軸頂部 呈T形，T形下側(cè)設(shè)有緩沖片。
6. 如權(quán)利要求1所述的電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，其特征在于所述的沖壓軸下方 帶有模柄座。
7. 如權(quán)利要求1所述的電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，其特征在于沖壓軸的螺紋的凹槽用環(huán)氧樹脂填充。
8. 如權(quán)利要求1所述的電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，其特征在于所述的沖壓軸和機(jī) 架之間設(shè)有過盈配合的直線滑動(dòng)軸承。
9. 如權(quán)利要求1所述的電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，其特征在于所述的沖壓軸的下 方與機(jī)架連接處設(shè)有導(dǎo)向槽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁絲杠驅(qū)動(dòng)式精沖壓力機(jī)，包括機(jī)身、工作平臺(tái)、控制器和機(jī)架，機(jī)身固定在工作平臺(tái)上，機(jī)架位于工作平臺(tái)上方，通過聯(lián)接板與機(jī)身活動(dòng)連接，所述的機(jī)架上安裝有包括電磁螺母和沖壓軸的電磁絲杠系統(tǒng)；所述的電磁螺母固定在機(jī)架上，包括兩個(gè)環(huán)形鐵心，每個(gè)環(huán)形鐵心被線圈分割為上下兩個(gè)部分，兩個(gè)鐵心中間夾有一環(huán)形永磁體；所述的沖壓軸貫穿機(jī)架和電磁螺母，與電磁螺母留有空隙；環(huán)形鐵心的內(nèi)孔側(cè)的和沖壓軸在機(jī)架內(nèi)的部分加工有相同螺距的螺紋；控制器控制線圈中電流的大小、頻率和相位。該壓力機(jī)速度和沖壓力可調(diào)，響應(yīng)快速，導(dǎo)向和定位精度高，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，零部件損耗小，噪聲小，維修方便，使用壽命長。
文檔編號(hào)B30B15/14GK101758631SQ201010039689
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者劉曉, 葉云岳, 張玉秋, 黃敏強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)