氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機，其中將氣缸置于工作臺下方，并采用肘桿-杠桿兩級串接的增力機構，使得壓力機在保留傳統(tǒng)氣動壓力機的優(yōu)點的同時，又能夠獲得較大的輸出力，便于工件的成型加工；同時，氣缸的下置改善了壓力機底座的受力狀況，使得壓力機底座更易滿足強度和剛度要求，利于減震降噪，還使得壓力機的重心下降，進而改善了壓力機的動態(tài)性能。該壓力機的結構尺寸相比現有技術中的結構能夠大幅減小，其沖擊力大，工作效率高，能源利用率高，工作噪聲小，具有優(yōu)越的綜合性能，可廣泛地應用于切斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和淺拉伸等工藝中。
【專利說明】氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機。

【背景技術】
[0002] 氣動壓力機是一種以空氣為工作介質，對坯料進行成型加工的壓力加工設備，廣 泛應用于沖剪、彎曲、拉伸和擠壓等工藝中，可直接生成成品或半成品。然而，采用氣動方式 驅動的壓力機具有一個顯著的缺點，那就是因氣體容易泄露，導致壓力機的工作壓力較低， 通常僅有〇· 4?0· 7MPa，不能滿足要求大輸出力的場合?，F有技術中，氣動壓力機的動力系 統(tǒng)一般均為上置，即動力系統(tǒng)置于工作臺上方以驅動沖頭上下運動進行沖壓，有些氣動壓 力機結構還不對稱，這都會導致壓力機的重心偏高，壓力機的力學性能較差，穩(wěn)定性較差。 此外，壓力機工作時其沖擊力作用于工作臺，使得工作臺和底座需要承受較大的沖擊力，造 成較大的噪音，同時這還要求壓力機的底座需要具有較高的強度和剛度，因而在一定程度 上也造成壓力機的整體尺寸偏大。


【發(fā)明內容】

[0003] 本實用新型的目的是克服現有技術的缺點，提供一種氣缸下置式肘桿-杠桿二級 增力壓力機。
[0004] 為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種氣缸下置式肘桿-杠桿二 級增力壓力機，包括固定設置在機架上的工作臺、可上下滑動地設于所述機架上且位于所 述工作臺上方的上模運動組件，所述壓力機包括固定安裝在所述工作臺下方的氣缸，所述 氣缸包括缸體和活塞桿，所述缸體固定地安裝在所述工作臺的底部，所述活塞桿的軸心線 沿堅直方向分布，所述壓力機還包括多組增力機構，每組所述增力機構均包括一端轉動地 連接在所述上模運動組件上部的連桿、一端轉動地連接在所述活塞桿下端部上的肘桿、轉 動地設于所述機架上呈L形的杠桿，所述杠桿的兩端分別與所述連桿的另一端、所述肘桿 的另一端相轉動連接。
[0005] 優(yōu)選地，所述杠桿包括橫桿、固定在所述橫桿一端的堅桿，所述橫桿與所述堅桿固 定連接設置或一體設置，所述橫桿、所述堅桿的連接處轉動地連接在所述機架上。
[0006] 進一步優(yōu)選地，所述肘桿傾斜于水平面設置。
[0007] 優(yōu)選地，所述上模運動組件的軸心線與所述活塞桿的軸心線沿同一直線方向分 布，多組所述增力機構關于所述活塞桿的軸心線對稱地分布。
[0008] 進一步優(yōu)選地，所述上模運動組件包括上下滑動地設于所述機架上的滑塊、固定 在所述滑塊底部的上模，所述工作臺上固定地設有與所述上模相配合的下模。
[0009] 進一步優(yōu)選地，所述滑塊的上端部、所述活塞桿的下端部均具有相對的兩側，每一 側均設有至少兩組所述增力機構。
[0010] 進一步優(yōu)選地，多組所述增力機構沿同一圓周方向均勻間隔分布，所述圓周的軸 心線與所述活塞桿的軸心線沿同一直線方向延伸。
[0011] 由于上述技術方案的運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優(yōu)點：本實用新 型的氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機，其中將氣缸置于工作臺下方，并采用肘桿-杠 桿兩級串接的增力機構，使得壓力機在保留傳統(tǒng)氣動壓力機的優(yōu)點的同時，又能夠獲得較 大的輸出力，便于工件的成型加工；同時，氣缸的下置改善了壓力機底座的受力狀況，使得 壓力機底座更易滿足強度和剛度要求，利于減震降噪，還使得壓力機的重心降低，進而改善 了壓力機的動態(tài)性能。該壓力機的結構尺寸相比現有技術中的結構能夠大幅減小，其沖擊 力大，工作效率高，能源利用率高，工作噪聲小，具有優(yōu)越的綜合性能，可廣泛地應用于切 斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和淺拉伸等工藝中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 附圖1為本實用新型的壓力機的結構示意圖。
[0013] 附圖2為本實用新型中工作臺的受力分析示意圖；
[0014] 其中：1、工作臺；2、下模；3、滑塊；4、上模；5、氣缸；51、缸體；52、活塞桿；6、換向 閥；7、增力機構；71、連桿；72、杠桿；721、橫桿；722、堅桿；73、肘桿；8、底座。

【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和具體的實施例來對本實用新型的技術方案作進一步的闡述。
[0016] 參見圖1所示的壓力機，包括固定設于機架上的工作臺1、固設于工作臺1上的下 模2、可上下滑動地設于機架上且位于工作臺1上方的上模運動組件。本實施例中，上模運 動組件包括可上下滑動地設于機架上的滑塊3、固定地設于滑塊3底部的上模4,工作臺1 上設有與上模4相配合用于對待加工件沖壓成型的下模2。在機架上設置供滑塊3上下滑 動的軌道，使得該滑塊沿上述軌道上下滑動即可。
[0017] 該壓力機還包括固定安裝在工作臺1下方的氣缸5,該氣缸5包括缸體51和可相 對缸體51沿軸向伸縮的活塞桿52,其中缸體51固定地安裝在工作臺1的底部，活塞桿52 的軸心線沿堅直方向分布。通過換向閥6對缸體51中的壓力腔充入壓縮氣體或釋放氣體， 進而使得活塞桿52上下往復運動。
[0018] 該壓力機還包括多組設于滑塊3與活塞桿52之間的增力機構7。參加圖1所示， 每組增力機構7均包括連桿71、杠桿72及肘桿73,其中杠桿72呈L形，其包括橫桿721和 固定在橫桿721 -端的堅桿722,該杠桿72的中部轉動地連接在機架上，其兩端均可擺動。 橫桿721與堅桿722可分離設置后再固定連接，也可以按照本實施例的方式一體設置而成， 且堅桿722與橫桿721垂直設置。在這里，杠桿72與機架的轉動連接處設于堅桿722與橫 桿721的相接處，如圖1所示，堅桿722的長度應大于橫桿721的長度。
[0019] 連桿71的一端轉動地連接在滑塊3上，連桿71的另一端轉動地連接在杠桿72的 上端部上，即橫桿721的外端部上；肘桿73的一端轉動地連接在活塞桿52的下端部上，其 另一端轉動地連接在杠桿72的下端部上，亦即堅桿722的下端部上。本實施例中，肘桿73 傾斜于水平面設置，肘桿73與水平面之間的夾角亦被稱為肘桿73的壓力角，在壓力機工作 行程中，該壓力角的角度應控制在0°?45°之間。
[0020] 在本實施例中，多組增力機構7關于活塞桿52的軸心線對稱地分布。這主要根據 滑塊3和活塞桿52的外部形狀，以安裝的便利性和受力的均衡性為依據予以安裝。將滑塊 3的軸心線與活塞桿52的軸心線沿同一直線方向延伸地設置為佳。常見的有兩種設置形 式：一種是，滑塊3的上端部、活塞桿52的下端部均具有相對的兩側，如這兩個端部的橫截 面呈矩形，每一側均設有至少兩組增力機構7。例如本實施例中每一側均設有兩組增力機構 7 ;另一種是，滑塊3與活塞桿52的橫截面均呈圓形，這樣，將這多組增力機構7沿圓周方向 均勻間隔地分布在滑塊3與活塞桿52的周向側部上即可，增力機構7通?？稍O置為3組， 這樣安裝也很方便，同時還能夠使得滑塊3與活塞桿52受力均衡對稱。
[0021] 這樣，當向氣缸5的上部壓力腔充入壓縮氣體，驅動活塞桿52向下運動，帶動肘桿 73轉動，肘桿73轉動時驅動杠桿72轉動，杠桿72的另一端則作用于連桿71，使得連桿71 作用于滑塊3,進而驅使滑塊3與上模4 一起向下滑動而與下模2配合實現沖壓加工。其中 活塞桿52輸出的驅動力先經過肘桿73進行一次力放大，再經過L形的杠桿72進行二次力 放大后，通過連桿71作用于滑塊3上，輸出工作力，實現所要求的加工任務。本實施例中壓 力機的輸出力計算如下：
[0022] 設進入氣缸5上部壓力腔中的壓縮氣體的壓力為p，活塞桿52上活塞的直徑為d， 根據力學原理，壓力機的輸出力F。為：
[0023] Fo=廣：P 奪. "2 --式⑴； 4* tan(^ + ^ ) U
[0024] 其中：Π i-氣缸5的機械效率，一般取0. 85 ;
[0025] η 2-杠桿72的效率，通常取(λ 95 ;
[0026] α -肘桿73的理論壓力角；
[0027] Φν-鉸鏈副的當量摩擦角，Pv=arcsinf·/ (其中r為鉸鏈副的銷軸半徑，1為肘桿 72上兩鉸鏈孔的中心距，f為摩擦系數）；
[0028] Q-堅桿722的長度；
[0029] L2-橫桿721的長度。
[0030] 若將壓縮氣體作用在活塞上的力用匕表示，則
[0031] 5 =宇--式⑵；
[0032] 壓力機輸出力與輸入力的比值，即增力系數i為： .F 1 L
[0033] l=-zr = -~--7-· --^1 '^2-式（3); 弋 \·Λχ\{α+φν) L2
[0034] 若取 α = 7。，r = 15mm, f = 0· 1, 1 = 300mm, iVk = 5,則根據式（3)，增力系 數i ~ 29. 8,即輸出力是輸入力的29. 8倍。
[0035] 根據式（2)，在壓力機的工作行程內，α+ΦνΕ控制在0°?45°之間，這樣可進 一步的增加增力機構7的增力效果，其中由于Φ ν較小，可忽略不計，設置時將α控制在 0°?45°之間即可。
[0036] 本實用新型的氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機具有以下技術特點：
[0037] 1)輸出力大。由上述的壓力機輸出力的計算可以看出，該壓力機中由于采用了杠 桿-肘桿兩級串聯(lián)的增力機構，其增力效果顯著，因此可以在輸入力較小的情況下，獲得大 的輸出力。這樣，既保留了傳統(tǒng)的氣動壓力機的優(yōu)點，即綠色制造、動作、壽命長和維護方便 等優(yōu)點，又能夠適用于要求大輸出力的場合。此外，若將該結構用于液壓機，即將該壓力機 中的氣缸更換為液壓缸，可以有效地減小液壓缸的結構尺寸。
[0038] 2)改善了壓力機底座8的受力情況，使得壓力機底座更易滿足強度和剛度要求。 由于將動力系統(tǒng)（氣缸5)下置，使得活塞桿52對缸體51的反作用力匕· η i反向作用于 工作臺1，參見圖2所示，這樣可與部分工作載荷相平衡，壓力機底座8所受到的實際載荷 F = F。^ · η i，因此與同類結構相比，該壓力機的底座8更易滿足強度與剛度要求，更利于 減震降噪。從另一方面看，在滿足強度與剛度要求的條件下，壓力機的結構尺寸可以做的更 小。
[0039] 3)改善了壓力機的動態(tài)性能。由于本壓力機的動力系統(tǒng)下置，使壓力機的重心降 低。重心越低，越容易保證壓力機工作的穩(wěn)定性，使其動態(tài)性能得到很好的改善。此外，動 力系統(tǒng)下置，也使壓力機的整體結構尺寸減小，重量減輕，實現了輕量化。
[0040] 4)對稱式結構抵消了附加的橫向載荷，提高了壓力機的性能。由于該壓力機在結 構上沿堅直方向相對于中心線呈對稱布置，理論上，氣缸5工作時及滑塊3在機架上滑動時 不會產生附加的橫向載荷，在一定程度上減小了壓力機主要傳動零件的摩擦磨損，提高了 傳動系統(tǒng)的效率，延長了其相關零件的使用壽命。
[0041] 上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術 的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。 凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之 內。
【權利要求】
1. 一種氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機，包括固定設置在機架上的工作臺、可 上下滑動地設于所述機架上且位于所述工作臺上方的上模運動組件，其特征在于：所述壓 力機包括固定安裝在所述工作臺下方的氣缸，所述氣缸包括缸體和活塞桿，所述缸體固定 地安裝在所述工作臺的底部，所述活塞桿的軸心線沿堅直方向分布，所述壓力機還包括多 組增力機構，每組所述增力機構均包括一端轉動地連接在所述上模運動組件上部的連桿、 一端轉動地連接在所述活塞桿下端部上的肘桿、轉動地設于所述機架上呈L形的杠桿，所 述杠桿的兩端分別與所述連桿的另一端、所述肘桿的另一端相轉動連接。
2. 根據權利要求1所述的氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機，其特征在于：所述 杠桿包括橫桿、固定在所述橫桿一端的堅桿，所述橫桿與所述堅桿固定連接設置或一體設 置，所述橫桿、所述堅桿的連接處轉動地連接在所述機架上。
3. 根據權利要求2所述的氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機，其特征在于：所述 肘桿傾斜于水平面設置。
4. 根據權利要求1所述的氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機，其特征在于：所述 上模運動組件的軸心線與所述活塞桿的軸心線沿同一直線方向分布，多組所述增力機構關 于所述活塞桿的軸心線對稱地分布。
5. 根據權利要求4所述的氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機，其特征在于：所述 上模運動組件包括上下滑動地設于所述機架上的滑塊、固定在所述滑塊底部的上模，所述 工作臺上固定地設有與所述上模相配合的下模。
6. 根據權利要求5所述的氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機，其特征在于：所述 滑塊的上端部、所述活塞桿的下端部均具有相對的兩側，每一側均設有至少兩組所述增力 機構。
7. 根據權利要求5所述的氣缸下置式肘桿-杠桿二級增力壓力機，其特征在于：多組 所述增力機構沿同一圓周方向均勻間隔分布，所述圓周的軸心線與所述活塞桿的軸心線沿 同一直線方向延伸。
【文檔編號】B30B1/16GK203901760SQ201420326460
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權日:2014年6月18日
【發(fā)明者】王金娥, 崔志磊, 郭旭紅 申請人:蘇州大學