永磁助力电磁冲压机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种永磁助力电磁冲压机，包括轭铁、冲头以及固连于所述冲头上方的衔铁，所述轭铁上方固连上端盖，所述轭铁下方固连下端盖，所述上端盖、轭铁和下端盖围设成一供所述冲头和衔铁上下往复运动的容腔，所述上端盖的下方固连有上永磁铁，所述下端盖的上方固连有下永磁铁，所述上、下永磁铁相对端的极性相同。本实用新型专利技术在输入功率相同的情况下，冲头向下运动的合力增加，冲头冲击力可达电磁驱动力的2倍以上，合力增加又同时使冲头向下运动的速度增加，从而使冲头冲量增大，冲压效果好。本实用新型专利技术取消了现有永磁冲床中采用的弹簧复位机构，杜绝了弹簧卡滞而造成的设备故障，总体结构简单、工作安全可靠。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种冲床，具体涉及一种采用永磁与电磁装置的永磁助力电磁冲压机。技术背景在电子与信息产品的生产过程中，需要大量的小型与微型冲压设备。相对于机械与气动冲床，电磁冲床具有能量传递路线最短，结构最为简单，频率高，价格低等突出优势。如中国专利技术专利CN1715043A公开了一种永磁冲床，实际为一种永磁助力电磁冲床，其包括轭铁2和在其内做上下往复运动的冲头31，所述冲头31固连衔铁32，还包括使所述轭铁2和衔铁32构成磁回路的磁驱动机构，所述磁驱动机构中既设置有对所述衔铁2施加电磁驱力的电磁机构，又设置有对所述衔铁2施加永磁吸力的永磁体8。该专利技术的电磁机构中交替通入正向电流和反向电流,正向电流的电磁场对所述衔铁施加与所述永磁体永磁吸力方向相同的电磁驱力，反向电流的电磁场对所述衔铁施加与所述永磁体永磁吸力方向相反的电磁驱力。如图I所示，电磁机构设置在机架上，衔铁与导套板相连，导套板可沿导柱做上、下往返运动。其工作过程描述如下在非运行状态时，冲头主轴3在复位弹簧4的作用下处于行程最高点，此时，冲头主轴自重力G和弹簧回复力Fasg相等。当电磁线圈5通入正向电流时,衔铁32受到向下的电磁驱力作用，带动冲头主轴3向下运动，同时压缩复位弹簧4。此时，冲头主轴3受到向下的力包括电磁驱力Ftti、冲头主轴自重力G和永磁吸力F永磁，而受到向上的力主要为弹簧回复力F#g。上述向下的电磁驱力Ftti、冲头主轴自重力G和永磁吸力F永磁之和大于向上的弹簧回复力Fasg，冲头主轴3受合理作用向下运动，并形成向下的冲力F#，以整体动能转化为对工件的冲量，完成冲头31对工件的加工。当电磁线圈5通入反向电流时，由于电磁线圈对衔铁32产生电磁驱力Ftti与永磁吸力F永磁反向，所以冲头主轴3受到向下的力仅为冲头主轴自重力G和永磁吸力F永磁，而受至IJ向上的力变为电磁驱力Ftti和弹簧回复力Fasg，上述向上的电磁驱力Fm和弹簧回复力Fasg之和大于向下的冲头主轴自重力G和永磁吸力F永磁之和，冲头主轴3受合力作用向上运动，直到向上的电磁驱力Ftti和弹簧回复力Fasg之和等于向下的冲头主轴自重力G和永磁吸力F7iai之和。上述过程可以表述为非运行状态时冲头主轴自重力G=弹簧回复力F弹黃。电磁线圈通入正向电流，冲头主轴3向下冲击时冲头主轴冲力Fit=电磁驱力Fm+永磁吸力F永磁+冲头自重力G-弹簧回复力F弹簧。电磁线圈通入反向电流，冲头主轴3向上复位时冲头主轴回复力F4=弹簧回复力Fasg+电磁驱力Ftti -冲头自重力G-永磁吸力F永磁。本专利技术最优方案中，设定F永磁=0. 75F电磁，Falg=O. 25F电磁，因冲头自重力G较小，可忽略，所以永磁冲床冲头主轴冲力Fit=电磁驱力Ftti+永磁吸力F永磁+冲头自重力G-弹簧回复力Fasg=L 5FM ;冲头主轴回复力F4=弹簧回复力Fasg+电磁驱力Ftti-冲头自重力G-永磁吸力F細=0. 5 F电磁。从上述工作过程和受力分析可知，本专利技术通过在轭铁和衔铁的磁回路上设置始终对所述衔铁产生永磁吸力的永磁体，使冲头向下运动时的冲力增加，同时通过设置产生正反电磁场的电磁线圈，使冲头向上运动时的回复力也得到增加，从而对工件的冲量增大、冲击效率提高、整机功耗小、控制系统的复杂度降低。但是从上述的工作过程及受力分析中可知，冲头主轴在上下往返的过程中始终存在复位弹簧的作用力。当冲头主轴向下冲击时，弹簧回复力为阻力，弹簧回复力与其被压缩 量成正比，所以电磁冲床的输出力，随着冲头的向下运动越来越小，这不仅与冲压工艺对冲床输出力的要求相悖，而且衔铁及冲头向下运动的加速度越来越小，其动能转化的冲击力，一般可以忽略不计。当冲头主轴向上复位时，弹簧回复力为动力，弹簧反弹，使冲头主轴复位。需要特别说明的是，该专利技术的说明书中，忽略了导套板与导柱之间的摩擦力。众所周知，如图I所示的双导柱结构，导套板与导柱之间因摩擦而导致的力损失，是不容忽视的。这一摩擦力，至少不会低于电磁驱力的20%。设摩擦力Fws =OJFtti，则该专利技术最优方案中，同样设定F7；m=0· 75F电磁，Falg=O. 25F电磁，冲头主轴冲力Fit=电磁驱力F电磁+永磁吸力F永磁+冲头自重力G-弹簧抗力F體-摩擦力F摩擦=1. 3F电磁对普通电磁冲床的实验测试说明，其冲头主轴冲力Fit= (O. 5^0. 6)电磁驱力F电磁。这说明，图I所示专利技术的最优方案，其主轴冲力是普通电磁冲床的2. 16倍 I. 6倍。此外，该专利技术中的双导柱与弹簧组合的复位机构，不仅会因摩擦而导致力损失，而且机构容易出现卡滞不能复位、造成设备故障从而无法继续工作。为解决上述问题，需要提供一种冲压力大、不使用弹簧复位机构即可使冲头主轴快速复位，满足冲压工艺对冲床输出力的要求，冲击、复位安全可靠的高冲击频率的永磁助力电磁冲压机。
技术实现思路
本技术的专利技术目的是提供一种永磁助力电磁冲压机，通过结构的改进，冲床输出力大，冲击过程时间短，工作效率高，冲击、复位安全可靠。为达到上述专利技术目的，本技术采用的技术方案是一种永磁助力电磁冲压机，包括轭铁、冲头以及固连于所述冲头上方的衔铁，所述轭铁上方固连上端盖，所述轭铁下方固连下端盖，所述上端盖、轭铁和下端盖围设成一供所述冲头和衔铁上下往复运动的容腔，所述上端盖的下方固连有上永磁铁，所述下端盖的上方固连有下永磁铁，所述上、下永磁铁相对端的极性相同。 上述技术方案中，所述轭铁内设有电磁线圈，所述电磁线圈内交替通入正向电流和反向电流，正向电流的电磁场，对所述衔铁施加向下的电磁驱力，使所述衔铁上端的极性与上永磁铁下端的极性相同，下端的极性与下永磁铁上端的极性相反；反向电流的电磁场，对所述衔铁施加向上的电磁驱力，使所述衔铁上端的极性与上永磁铁下端的极性相反，下端的极性与下永磁铁上端的极性相同。上述技术方案中，所述衔铁的上端固连有上缓冲垫，所述衔铁的下端固连有下缓冲垫。通过上述结构，可以缓解衔铁到达上下两端极限位置时所受到的冲击。上述技术方案中，所述下永磁铁和下端盖上均设有供所述冲头穿过的通孔。优选的，所述上、下永磁铁施加于所述衔铁上的作用力之和等于所述电磁场施加于所述衔铁上的电磁驱动力。本技术的工作过程和受力分析如下所述在非运行状态时，电磁线圈不通电，衔铁不呈现磁性，衔铁和冲头可能处于上、下 两端的两个极限位置。处于上极限位置时，上永磁铁对衔铁的吸引力大于下永磁铁对衔铁的吸引力、衔铁和冲头重力之和，衔铁被上永磁铁吸附住，如图2所示。衔铁和冲头处于下极限位置时，衔铁被下永磁铁吸附住。上文中，选择上端为N极、下端为S极的上永磁铁，则下永磁铁的上端为S极，下端为N极。当电控系统对电磁线圈通以正向励磁电流时，设定衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力方向向下，衔铁被磁化为上端为S极，下端为N极。此时，衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力F_、上永磁铁的排斥力F上永磁铁以及下永磁铁的吸引力F下永纖，在上述三种力与衔铁和冲头的自重力G共同作用下，衔铁与冲头将以较大的加速度向下运动产生冲击力，以整体动能转化为对工件的冲量，完成冲头对工件的加工。由于衔铁及冲头向下运动的加速度越来越大，其动能转化的冲击动能力Faffi,至少可以达到电磁驱动力的30%以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁助力电磁冲压机，包括轭铁（15）、冲头（20）以及固连于所述冲头上方的衔铁（16），其特征在于：所述轭铁（15）上方固连上端盖（11），所述轭铁（15）下方固连下端盖（17），所述上端盖（11）、轭铁（15）和下端盖（17）围设成一供所述冲头（20）和衔铁（16）上下往复运动的容腔，所述上端盖（11）的下方固连有上永磁铁（12），所述下端盖（17）的上方固连有下永磁铁（19），所述上、下永磁铁相对端的极性相同。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖莹华，罗力恒，王传洋，钟康民，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：实用新型
国别省市：