專利名稱：永磁助力機械增力電磁沖壓機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電磁沖壓機，具體涉及一種同時采用永磁助力、機械增力以及電磁驅動的永磁助力機械增力電磁沖壓機。
背景技術：
在電子與信息產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，需要大量的小型與微型沖壓設備。相對于機械與氣動沖床，電磁沖床具有能量傳遞路線最短，結構最為簡單，頻率高，價格低等突出優(yōu)勢。 如中國發(fā)明專利CN1715043A公開了一種永磁沖床，實際為一種永磁助力電磁沖床，其包括軛鐵2和在其內做上下往復運動的沖頭31，所述沖頭31固連銜鐵32，還包括使所述軛鐵2 和銜鐵32構成磁回路的磁驅動機構，所述磁驅動機構中既設置有對所述銜鐵2施加電磁驅力的電磁機構，又設置有對所述銜鐵2施加永磁吸力的永磁體8。該發(fā)明的電磁機構中交替通入正向電流和反向電流，正向電流的電磁場對所述銜鐵施加與所述永磁體永磁吸力方向相同的電磁驅力，反向電流的電磁場對所述銜鐵施加與所述永磁體永磁吸力方向相反的電磁驅力。如

圖1所示，電磁機構設置在機架上，銜鐵與導套板相連，導套板可沿導柱做上、下往返運動。其工作過程描述如下
在非運行狀態(tài)時，沖頭主軸3在復位彈簧4的作用下處于行程最高點，此時，沖頭主軸自重力G和彈簧回復力F彈g相等。當電磁線圈5通入正向電流時，銜鐵32受到向下的電磁驅力作用，帶動沖頭主軸 3向下運動，同時壓縮復位彈簧4。此時，沖頭主軸3受到向下的力包括電磁驅力Ftti、沖頭主軸自重力G和永磁吸力F7ica，而受到向上的力主要為彈簧回復力F彈’上述向下的電磁驅力Ftti、沖頭主軸自重力G和永磁吸力F7ica之和大于向上的彈簧回復力F彈$沖頭主軸 3受合理作用向下運動，并形成向下的沖力Fi^以整體動能轉化為對工件的沖量，完成沖頭 31對工件的加工。當電磁線圈5通入反向電流時，由于電磁線圈對銜鐵32產(chǎn)生電磁驅力Ftti與永磁吸力F7ica反向，所以沖頭主軸3受到向下的力僅為沖頭主軸自重力G和永磁吸力F7ica，而受到向上的力變?yōu)殡姶膨屃tti和彈簧回復力F彈黃，上述向上的電磁驅力Ftti和彈簧回復力 F彈g之和大于向下的沖頭主軸自重力G和永磁吸力F7ica之和，沖頭主軸3受合力作用向上運動，直到向上的電磁驅力Ftti和彈簧回復力F彈g之和等于向下的沖頭主軸自重力G和永磁吸力F7iai之和。上述過程可以表述為
非運行狀態(tài)時
沖頭主軸自重力G=彈簧回復力F#g。電磁線圈通入正向電流，沖頭主軸3向下沖擊時
沖頭主軸沖力F沖=電磁驅力Ftti+永磁吸力F7ica+沖頭自重力G-彈簧回復力F#g。電磁線圈通入反向電流，沖頭主軸3向上復位時
沖頭主軸回復力F4=彈簧回復力Fasg+電磁驅力Ftti -沖頭自重力G-永磁吸力F7icfit5本發(fā)明最優(yōu)方案中，設定F7icfi=O. 75F電磁，F(xiàn)#g=0. 25F電磁，因沖頭自重力G較小，可忽略，所以永磁沖床沖頭主軸沖力Fit=電磁驅力Ftti+永磁吸力F7ica +沖頭自重力G-彈簧回復力Fasg=L 5F ；沖頭主軸回復力F4=彈簧回復力Fasg+電磁驅力Ftti-沖頭自重力G-永磁吸力F細=0.5 F電磁。從上述工作過程和受力分析可知，本發(fā)明通過在軛鐵和銜鐵的磁回路上設置始終對所述銜鐵產(chǎn)生永磁吸力的永磁體，使沖頭向下運動時的沖力增加，同時通過設置產(chǎn)生正反電磁場的電磁線圈，使沖頭向上運動時的回復力也得到增加，從而對工件的沖量增大、沖擊效率提高、整機功耗小、控制系統(tǒng)的復雜度降低。但是從上述的工作過程及受力分析中可知，沖頭主軸在上下往返的過程中始終存在復位彈簧的作用力。當沖頭主軸向下沖擊時，彈簧回復力為阻力，彈簧回復力與其被壓縮量成正比，所以電磁沖床的輸出力，隨著沖頭的向下運動越來越小，這不僅與沖壓工藝對沖床輸出力的要求相悖，而且銜鐵及沖頭向下運動的加速度越來越小，其動能轉化的沖擊力， 一般可以忽略不計。當沖頭主軸向上復位時，彈簧回復力為動力，彈簧反彈，使沖頭主軸復位。需要特別說明的是，該發(fā)明的說明書中，忽略了導套板與導柱之間的摩擦力。眾所周知，如圖1所示的雙導柱結構，導套板與導柱之間因摩擦而導致的力損失，是不容忽視的。這一摩擦力，至少不會低于電磁驅力的20%。設摩擦力Fws =0.2F電磁，則該發(fā)明最優(yōu)方案中，同樣設定F7iai=O. 75F電磁，F(xiàn)alg=O. 25F電磁，沖頭主軸沖力Fit=電磁驅力F電磁+永磁吸力F永磁+沖頭自重力G-彈簧抗力F彈黃-摩擦力F摩擦=1. 3F電磁
對普通電磁沖床的實驗測試說明，其沖頭主軸沖力Fit= (0. 5^0.6)FMO這說明，圖1 所示發(fā)明的最優(yōu)方案，其主軸沖力是普通電磁沖床的2. 16^2. 6倍。此外，該發(fā)明中的雙導柱與彈簧組合的復位機構，不僅會因摩擦而導致力損失，而且機構容易出現(xiàn)卡滯不能復位、造成設備故障從而無法繼續(xù)工作。為解決上述問題，需要提供一種沖壓力大、不使用彈簧復位機構即可使沖頭主軸快速復位，滿足沖壓工藝對沖床輸出力的要求，沖擊、復位安全可靠的高沖擊頻率的永磁助力機械增力電磁沖壓機。

發(fā)明內容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種永磁助力機械增力電磁沖壓機，通過結構的改進， 沖床輸出力大，沖擊過程時間短，工作效率高，沖擊、復位安全可靠。為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種永磁助力機械增力電磁沖壓機，包括由軛鐵、電磁線圈和銜鐵構成的電磁驅動裝置，所述電磁沖壓機包括上下設置的兩套電磁驅動裝置，兩所述電磁驅動裝置的上、下銜鐵通過過渡體連接，上電磁驅動裝置上方設有與沖壓機機體固連的上永磁鐵，下電磁驅動裝置下方設有與沖壓機機體固連的下永磁鐵。上文中，所述過渡體由非導磁材料制成。上述技術方案中，所述電磁沖壓機還包括二級肘桿機械增力裝置，所述二級肘桿機械增力裝置由一級單邊肘桿和二級雙邊肘桿鉸接而成，所述一級單邊肘桿鉸接于過渡體上，所述二級雙邊肘桿的上肘桿的上端與沖壓機機體鉸接，所述二級雙邊肘桿的下肘桿的下端與沖壓機沖頭鉸接。
上述技術方案中，所述電磁沖壓機包括至少2個二級肘桿機械增力裝置。優(yōu)選的， 所述過渡體的左右兩側對稱地設有兩二級肘桿機械增力裝置，通過上述結構，所述過渡體和沖壓機沖頭上所受到的徑向力為零，只受到軸向力。但機械增力裝置不局限于2個，還可以是3個或4個，相對于過渡體的軸線對稱設置。上述技術方案中，兩所述電磁驅動裝置的電磁線圈內交替通入正向電流和反向電流，當電流形成的電磁場對銜鐵施加向下的電磁驅力時，上電磁驅動裝置的銜鐵上端的極性與上永磁鐵下端的極性相同，下電磁驅動裝置的銜鐵下端的極性與下永磁鐵上端的極性相反；電流反向時，形成的電磁場對銜鐵施加向上的電磁驅力，上電磁驅動裝置的銜鐵上端的極性與上永磁鐵下端的極性相反，下電磁驅動裝置的銜鐵下端的極性與下永磁鐵上端的極性相同。上述技術方案中，所述下永磁鐵上設有供銜鐵穿過的通孔。本發(fā)明的工作過程和受力分析如下所述
上、下銜鐵通過過渡體連接，現(xiàn)將上、下銜鐵、過渡塊作為一個整體進行力的分析，設定兩套所述電磁驅動裝置相同。在非運行狀態(tài)時，電磁線圈不通電，銜鐵不呈現(xiàn)磁性，銜鐵和沖頭可能處于上、下兩端的兩個極限位置。處于上極限位置時，上永磁鐵對銜鐵的吸引力大于下永磁鐵對銜鐵的吸引力、銜鐵和沖頭重力之和，銜鐵被上永磁鐵吸附住，如圖2所示。銜鐵和沖頭處于下極限位置時，銜鐵被下永磁鐵吸附住。上文中，選擇上端為N極、下端為S極的上永磁鐵，則下永磁鐵的上端為S極，下端為N極。當電控系統(tǒng)對上、下電磁線圈通以正向勵磁電流時，設定銜鐵受到電磁線圈所施加的電磁驅動力方向向下，銜鐵被磁化為上端為S極，下端為N極。此時，上、下銜鐵分別受到電磁線圈所施加的向下的電磁驅動力和FTtti、上永磁鐵的排斥力以及下永磁鐵的吸引力FT7;M鐵，在上述三種力與銜鐵和沖頭的自重力G共同作用下，銜鐵與沖頭將以較大的加速度向下運動產(chǎn)生沖擊力，以整體動能轉化為對工件的沖量，完成沖頭對工件的加工。由于銜鐵及沖頭向下運動的加速度越來越大，其動能轉化的沖擊動能力Faffi，至少可以達到電磁驅動力的30%以上。同時，本發(fā)明中的機械增力裝置采用二級肘桿機構，可將力進行幾倍甚至幾十倍的放大，當上、下肘桿的長度相等時，力放大系數(shù)計算公式為
權利要求
1.一種永磁助力機械增力電磁沖壓機，包括由軛鐵、電磁線圈和銜鐵構成的電磁驅動裝置，其特征在于所述電磁沖壓機包括上下設置的兩套電磁驅動裝置，兩所述電磁驅動裝置的上、下銜鐵(5，11)通過過渡體(6)連接，上電磁驅動裝置上方設有與沖壓機機體固連的上永磁鐵(1)，下電磁驅動裝置下方設有與沖壓機機體固連的下永磁鐵(13)。
2.根據(jù)權利要求1所述的電磁沖壓機，其特征在于所述電磁沖壓機還包括二級肘桿機械增力裝置，所述二級肘桿機械增力裝置由一級單邊肘桿(7)和二級雙邊肘桿鉸接而成， 所述一級單邊肘桿(7)鉸接于過渡體(6)上，所述二級雙邊肘桿的上肘桿(10)的上端與沖壓機機體鉸接，所述二級雙邊肘桿的下肘桿(9)的下端與沖壓機沖頭(15)鉸接。
3.根據(jù)權利要求2所述的電磁沖壓機，其特征在于所述電磁沖壓機包括至少2個二級肘桿機械增力裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的電磁沖壓機，其特征在于兩所述電磁驅動裝置的電磁線圈內交替通入正向電流和反向電流，當電流形成的電磁場對銜鐵施加向下的電磁驅力時，上電磁驅動裝置的銜鐵上端的極性與上永磁鐵下端的極性相同，下電磁驅動裝置的銜鐵下端的極性與下永磁鐵上端的極性相反；電流反向時，形成的電磁場對銜鐵施加向上的電磁驅力，上電磁驅動裝置的銜鐵上端的極性與上永磁鐵下端的極性相反，下電磁驅動裝置的銜鐵下端的極性與下永磁鐵上端的極性相同。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的電磁沖壓機，其特征在于所述下永磁鐵(13) 上設有供銜鐵穿過的通孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁助力機械增力電磁沖壓機，包括由軛鐵、電磁線圈和銜鐵構成的電磁驅動裝置，所述電磁沖壓機包括上下設置的兩電磁驅動裝置，兩所述電磁驅動裝置的上、下銜鐵通過過渡體連接，上電磁驅動裝置上方設有與沖壓機機體固連的上永磁鐵，下電磁驅動裝置下方設有與沖壓機機體固連的下永磁鐵。本發(fā)明在輸入功率相同的情況下，沖頭向下運動的合力增加，沖頭沖擊力可達電磁驅動力的20倍以上，合力增加又同時使沖頭向下運動的速度增加，從而使沖頭沖量增大，沖壓效果好。本發(fā)明采用了二級肘桿機械增力裝置，當各角度選擇適當時，力放大系數(shù)可達6.7以上，沖頭沖力大，可用于沖壓硬度較高的材料。
文檔編號B30B1/42GK102555258SQ201210043720
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權日2012年2月24日
發(fā)明者王傳洋, 肖瑩華, 鐘康民 申請人:蘇州大學