一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构，包括冲裁装置和増力增速调整装置；冲裁装置包括能竖向滑移的滑块；増力增速调整装置包括曲柄连杆机构、摆动架和凸轮机构；摆动架设置在曲柄连杆机构和凸轮机构之间，且摆动架分别与滑块、曲柄连杆机构和凸轮机构相铰接；曲柄连杆机构包括曲柄和连杆；凸轮组包含至少一个凸轮盘，凸轮盘的轮廓线能与顶杆的顶端配合构成凸轮副传动。采用上述结构后，曲柄连杆机构与凸轮机构同时动作，能合成复杂多样的滑块运动特性曲线，极大扩展了加工柔性。每个凸轮盘均能设置呈不同的轮廓曲线，机构的增力特性与增速特性易于控制，还能对凸轮盘进行切换，能够拓展出更多种类的加工模式。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数控转塔冲床，特别是一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构。
技术介绍
数控转塔冲床是金属板材加工领域的重要装备，转塔冲床按照其主传动机构的动力源类型可以分为机械式、液压式和全电伺服式三种类型。由于全电伺服式冲床具有速度快、精度高、节能、环保、滑块运动曲线可控等突出优点，近几年逐步取代传统的机械式和液压式结构，成为行业的主流产品。现有全电伺服式数控转塔冲床技术中按照机构的类型可以分为曲柄滑块式、肘杆式等多种机构形式。但是这些机构形式分为两大类：一、采用单电机驱动的平面连杆机构形式目前已有的单电机驱动的平面连杆机构形式，主要存在如下不足：1、柔性差：机构的运动学特性与力学特性不可调，即机构的增力特性、增速特性都是固定的，不能根据冲裁的板厚及冲裁力的大小进行动态调整，导致小负荷时冲裁速度不快，慢速冲裁时冲裁力不大。2、曲轴的支撑轴承负荷过大，整个冲裁载荷全部作用在曲轴的支撑轴承上，容易引起该轴承的损坏。3、不能实现大行程、恒力加工模式，无法完成拉深等成型加工。二、采用双电机驱动的二自由度平面连杆机构目前已有的二自由度混合驱动机械式伺服压力机，基本为高度非线性机构，其增力与增速特性受到多方面因素影响，控制参数提取困难，可控性较差。另外，随着冲头冲压曲线的变化，电机功率的利用率也会发生变化，不能保证电机在各个工况下都处于满负荷工作，造成功率浪费。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构，该数控冲床主传动机构具有多种加工模式，能根据板材的厚度及冲裁力的大小进行动态调整。大冲裁力采用低速重载模式，小冲裁力采用高速模式。机构的增力特性与增速特性可控性好，且能够适用于高速，重载的应用场合。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构，包括冲裁装置和増力增速调整装置。冲裁装置包括能竖向滑移的滑块。増力增速调整装置包括曲柄连杆机构、摆动架和凸轮机构；摆动架设置在曲柄连杆机构和凸轮机构之间，且摆动架分别与滑块、曲柄连杆机构和凸轮机构相铰接。曲柄连杆机构包括曲柄和连杆，连杆的一端与曲柄的转动轴相铰接，连杆的另一端与摆动架相铰接。凸轮机构包括凸轮轴、凸轮组、凸轮驱动装置和顶杆；顶杆的底端直接或间接与摆动架相铰接；。凸轮轴能在凸轮驱动装置的驱动作用下，进行转动。凸轮盘的轮廓线能与顶杆的顶端配合构成凸轮副传动。凸轮机构还包括凸轮切换机构；凸轮组包括至少两个凸轮盘，凸轮盘之间均为刚性连接；凸轮组同轴套装在凸轮轴上；凸轮组能在凸轮切换机构的作用下，沿着凸轮轴的轴向进行滑移并锁定；当凸轮组与凸轮轴相锁定时，凸轮组能随着凸轮轴同步转动。相邻两个凸轮盘之间设置有拨动间隙；凸轮切换机构包括丝杠、切换电机和拨叉；切换电机能驱动丝杠转动，拨叉的一端与丝杠螺纹连接，拨叉的另一端伸入任一个拨动间隙内。凸轮切换机构还包括与凸轮轴相平行设置的导杆，该导杆与拨叉滑动连接。凸轮盘的外周面上设置有四个卡槽，每个卡槽均能与顶杆的顶端相卡合，卡槽间采用曲线过度，相邻两个卡槽所呈的径向夹角为90°；四个卡槽对应四个加工模式。当顶杆与位于顶杆正上方凸轮盘中的一个卡槽相卡合，能够实现顶杆高度的调整，进而当冲头接触板材时，能实现曲柄与连杆间夹角的调整，即不同増力特性和不同增速特性的调整，同时适应不同冲裁板厚的变化。当冲头接触板材时，曲柄与连杆之间所呈的锐形夹角越大，増力越小，增速越大，当曲柄与连杆相垂直时，增速最大，冲裁速度最快；曲柄与连杆之间所呈的锐形夹角越小，増力越大，增速越小。凸轮盘的轮廓线为样条曲线，样条曲线由6个插值点拟合而成，每个插值点间的径向增量相同，压力角相同。当凸轮盘匀速转动时，顶杆能匀速运动，实现大行程恒力加工模式。凸轮驱动装置包括凸轮轴驱动电机、同步带轮和同步带；凸轮轴驱动电机通过同步带轮和同步带与凸轮轴相连接。本技术采用上述结构后，具有如下有益效果：1、柔性加工：机构的运动学特性与力学特性可调，能根据板材的厚度及冲裁力的大小进行动态调整。大冲裁力采用低速重载模式，小冲裁力采用高速模式。在相同电机功率的情况下，能够实现更高的冲裁速度和冲裁力。2、冲裁力由曲轴的支撑轴承和凸轮盘的支撑轴承共同承受，支撑轴承的载荷明显减小，能够提高支撑轴承的使用寿命。3、具有恒力输出模式，适合成型加工模式。4、曲柄连杆机构与凸轮机构同时动作，能合成复杂多样的滑块运动特性曲线，极大扩展了加工柔性。5、凸轮组中设置有多个凸轮盘，每个凸轮盘均能设置呈不同的轮廓曲线，机构的增力特性与增速特性易于控制，还能对凸轮盘进行切换，能够拓展出更多种类的加工模式。附图说明图1显示了本技术一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构的结构示意图。图2显示了本技术一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构的原理示意图。图3显示了本技术一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构的侧面局部视图。图4显示了本技术一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构的正面局部视图。图5显示了本技术中凸轮切换机构的结构示意图。图6显示了本技术中凸轮盘第一种实施例的结构示意图。图7显示了本技术中凸轮盘第二种实施例的结构示意图。图8显示了图7中凸轮盘轮廓曲线的分析视图。图9显示了含有摆动架第二种实施例的原理示意图。图10显示了含有摆动架第三种实施例的原理示意图。图11显示了全行程冲裁模式下曲柄连杆机构位于下极限位置时的原理示意图。图12显示了全行程冲裁模式下曲柄连杆机构位于上极限位置时的原理示意图。图13显示了板厚为t1时的高速冲裁模式。图14显示了板厚为t1时的重载冲裁模式。图15显示了凸轮盘采用第二种实施例时的大行程恒力加工模式。其中有：1.机架；21.滑块；31.曲柄；311.曲柄驱动电机；32.连杆；4.摆动架；51.凸轮轴；52.凸轮组；521.凸轮盘；522.卡槽；523.拨动间隙；53.凸轮驱动装置；531.凸轮轴驱动电机；532.同步带轮；533.同步带；54.凸轮切换机构；541.切换电机；542.导杆；543.丝杠；544.拨叉；55.顶杆；56.支撑杆。具体实施方式下面结合附图和具体较佳实施方式对本技术作进一步详细的说明。如图1、图2和图3所示，一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构，包括机架1、冲裁装置和増力增速调整装置。冲裁装置包括能竖向滑移的滑块21。机架上设置有滑块导向部，滑块能沿着滑块导向部进行上下滑移。増力增速调整装置包括曲柄连杆机构、摆动架4和凸轮机构。摆动架设置在曲柄连杆机构和凸轮机构之间，且摆动架分别与滑块、曲柄连杆机构和凸轮机构相铰接。摆动架的结构形式可以多样，优选具有如下优选实施例：第一种实施例如图1和图2所示，摆动架呈L型，L型摆动架的尖端拐角朝上，且该尖端拐角与滑块的顶端相铰接。L型摆动架的其中一个自由端与曲柄连杆机构中的连杆相铰接；L型摆动架的另一个自由端与凸轮机构中的支撑杆相铰接。第二种实施例如图9所示，摆动架为V型架或三角形架，该V型架或三角形架上具有三个交接点，三个铰接点分别与连杆、支撑杆和滑块相铰接。第三种实施例如图10所示，摆动架为直线杆，该直线杆上设置有两个铰接点，一个铰接点与滑块相铰接；另一个铰接点分别与连杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构，其特征在于：包括冲裁装置和増力增速调整装置；冲裁装置包括能竖向滑移的滑块；増力增速调整装置包括曲柄连杆机构、摆动架和凸轮机构；摆动架设置在曲柄连杆机构和凸轮机构之间，且摆动架分别与滑块、曲柄连杆机构和凸轮机构相铰接；曲柄连杆机构包括曲柄和连杆，连杆的一端与曲柄的转动轴相铰接，连杆的另一端与摆动架相铰接；凸轮机构包括凸轮轴、凸轮组、凸轮驱动装置和顶杆；顶杆的底端与摆动架相铰接；凸轮轴能在凸轮驱动装置的驱动作用下，进行转动；凸轮组包含至少一个凸轮盘，凸轮盘的轮廓线能与顶杆的顶端配合构成凸轮副传动。

【技术特征摘要】
1.一种具有凸轮副传动的冲床用主传动机构，其特征在于：包括冲裁装置和増力增速调整装置；冲裁装置包括能竖向滑移的滑块；増力增速调整装置包括曲柄连杆机构、摆动架和凸轮机构；摆动架设置在曲柄连杆机构和凸轮机构之间，且摆动架分别与滑块、曲柄连杆机构和凸轮机构相铰接；曲柄连杆机构包括曲柄和连杆，连杆的一端与曲柄的转动轴相铰接，连杆的另一端与摆动架相铰接；凸轮机构包括凸轮轴、凸轮组、凸轮驱动装置和顶杆；顶杆的底端与摆动架相铰接；凸轮轴能在凸轮驱动装置的驱动作用下，进行转动；凸轮组包含至少一个凸轮盘，凸轮盘的轮廓线能与顶杆的顶端配合构成凸轮副传动。2.根据权利要求1所述的具有凸轮副传动的冲床用主传动机构，其特征在于：凸轮机构还包括凸轮切换机构；凸轮组包括至少两个凸轮盘，凸轮盘之间均为刚性连接；凸轮组同轴套装在凸轮轴上；凸轮组能在凸轮切换机构的作用下，沿着凸轮轴的轴向进行滑移并锁定；当凸轮组与凸轮轴相锁定时，凸轮组能随着凸轮轴同步转动。3.根据权利要求2所述的具有凸轮副传动的冲床用主传动机构，其特征在于：相邻两个凸轮盘之间设置有拨动间隙；凸轮切换机构包括丝杠、切换电机和拨叉；切换电机能驱动丝杠转动，拨叉的一端与丝杠螺纹连接，拨叉的另一端伸入任一个拨动间隙内。4.根据权利要求3所述的具有凸轮副传动的冲床用主传动机构，其特征在于：凸轮切换机构还包括与凸轮轴相...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丰羽，袁德明，蒋国平，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32