离合器与装模高度调节功能集成在滑块的节能机械压力机

本发明属于锻压设备领域中的机械压力机种类，具体涉及一种离合器、装模高度调节和过载保护功能均集成在滑块上的节能型机械压力机。

背景技术：

1、机械压力机是一种精密锻压设备，主要依靠曲柄连杆机构，将偏心轴的旋转运动高效转化为滑块的直线往复运动，通过滑块的精准下压动作完成各类锻压加工作业。具有运行效率高、刚性好、能耗低、结构简单、工作稳定等特点，广泛用于汽车制造、拖拉机生产、轨道交通、石油化工及军工等多个工业领域。随着高强度、大变形金属在航空航天、军事工业等领域的应用不断扩大，以及高端装备对复杂冲压板件的性能需求日益增加，对机械压力机的锻造精度、装模高度调节距离等要求不断提高。

2、按照设备离合器结构形式进行划分，机械压力机主要包含刚性离合器式与摩擦离合器式两大类型。刚性离合器主要应用于小型压力机，中大型压力机主要应用气动摩擦离合器。

3、上述的刚性离合器的离合工作的核心是依靠弹簧的伸缩以及凸轮的压迫，使转键被顶入或压出飞轮和曲轴的键槽，实现刚性啮合传动。但是刚性啮合传动只能在死点处接合、分离，无法中途停车，且工作过程中无过载保护，超载时易打坏键槽和曲轴。刚性离合器结构简单、造价低廉，多用于中小吨位、低速间歇锻造工况；

4、而现有的大型机械压力机普遍采用气动摩擦式离合器，以压缩空气为动力源，推动柱塞从而促使压盘推动主动摩擦片和从动摩擦片压紧，实现飞轮带动曲轴同步旋转。当分离和制动时，压缩空气迅速排出，复位弹簧使离合器摩擦片松开，而制动弹簧立即压紧制动摩擦片，制动盘迅速抱死，曲轴停止转动。气动摩擦离合器依靠摩擦片传递扭矩，接合平稳、制动可靠，能够实现滑块随时启停，适配自动化连续热锻生产，应用范围更广。但是气动摩擦式离合器摩擦盘具有接合过程中热能损耗高、离合过程中排气噪声高、结构复杂、维护成本高等缺点。

5、按照机械压力机装模高度调节机构的结构差异分类，机械压力机又可分为连杆上布置螺母与螺杆调节式、滑块上布置蜗杆蜗轮螺杆调节式、工作台上布置斜楔调节式、以及曲轴上布置偏心套调节式。

6、上述的连杆上布置螺母与螺杆式装模高度调节机构的工作核心是依靠连杆中部的调节螺母与螺杆相对旋转改变连杆有效总长，以此调整滑块下死点位置实现装模高度无级调节。该机构结构简单紧凑、装模高度调节行程大、加工与维护成本低，但螺纹长期承受交变冲击载荷，连杆刚度差，螺母受振动易松动造成装模高度偏移，偏载时螺杆易拉伤卡死，抗冲击过载性能较差，仅适用于常规普通冲压工况。

7、上述的滑块上布置蜗杆蜗轮螺杆式装模高度调节机构的工作核心是电动机带动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮转动，蜗轮与调节螺杆固连，带动螺杆一起转动，调节螺杆与滑块体、连杆形成螺旋配合，螺杆转动时，使滑块底面相对于连杆做上下移动，从而改变压力机的闭合高度。该机构调节精度高、自锁性能优良，但同时具有调节机构刚性差、承载能力低、易磨损等缺点。

8、上述的工作台上布置斜楔式装模高度调节机构工作的核心是与连杆、滑块体相连的上楔块以及与模座安装面相连的下楔块，由电动机驱动蜗轮蜗杆或齿轮机构驱动斜楔做水平运动，从而使滑块底面与模具的闭合高度增大或减小，调节到位后，斜楔自锁，承受锻造冲击力，保证装模高度稳定。该机构调节速度快、承载刚性强，但是该调节机构结构存在设计复杂、调节操作繁琐、调节行程范围有限等缺点。

9、上述的曲轴上布置偏心套式装模高度调节机构的工作核心是通过驱动机构带动曲轴和连杆间的内外偏心套相对转动，使合成偏心距发生变化，促使滑块下止点发生上下移动，实现闭合高度的调节。偏心套调节结构紧凑，调节操作简便，上述调节机构分别适配不同吨位、不同精度要求的机械生产场景。但偏心套式装模高度调节机构具有调节范围小、加工精度要求高、受力条件差等缺点。

10、综上所述，目前通用的机械压力机存在以下不足：

11、（1）离合器布置在传动轴上，从动系统转动惯量大，每次离合和制动能量消耗大，离合器摩擦材料损耗严重，维护费用高。

12、（2）气动摩擦离合器采用气动方式进行接合和脱开动作，需要配备空气压缩机和气路系统，造成占地面积大、空压机运行过程以及其气动动作过程产生的进排气噪声和振动大。

13、（3）现有的机械压力机离合器设置在曲轴或传动轴上，装模高度调节机构设置在连杆、滑块或工作台上，分开独立布置，集成度差，占用空间大，维护成本高，造价高。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种离合器与装模高度调节功能集成在滑块的节能机械压力机,将离合机构与装模高度调节机构集成在同一个机构上，实现离合功能和大范围装模高度调节功能，满足高强度、大变形复杂板材零件的快速制造。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种离合器与装模高度调节功能集成在滑块的节能机械压力机，包括齿轮减速机构、离合与装模高度调节机构、传动结构和机身。

4、所述机身包括上横梁、下横梁和与之连接的立柱，立柱上通过拉螺钉和推螺钉安装有导轨保证滑块轴向运动的稳定性，立柱上焊接平衡缸梁，平衡缸梁上安装平衡缸系，上横梁上通过螺钉安装轴承端盖来固定滚动轴承，立柱、上横梁和下横梁通过拉紧螺栓和拉紧螺母固定减小机身纵向变形，工作台固定在下横梁上来连接模具。

5、所述齿轮减速机构包括v带、大带轮、小带轮、带轮轴、滚动轴承、大齿轮、小齿轮、电机。电机通过电机座固定在上横梁上的底座上，电机上安装小带轮，小带轮通过v带向大带轮传递旋转运动，大带轮与带轮轴通过大带轮键配合实现等速转动，带轮轴与滚动轴承配合安装在上横梁上并由轴承端盖固定，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮与偏心轴通过大齿轮键配合实现动力传递。

6、所述离合与装模高度调节机构包括连杆与连杆下端三点支撑铰接杆进行三点支撑销连接子系统、滑块与上端柱塞子系统、离合与模高液压缸子系统、液压控制子系统。连杆与连杆下端三点支撑铰接杆进行三点支撑销连接子系统包括连杆下端三点支撑铰接杆、连杆小端轴承、圆柱销、连杆。滑块与上端柱塞子系统包括滑块、滑块连接板、柱塞、柱塞两端导向环、柱塞中段导向环、柱塞中段密封环。离合与模高液压缸子系统包括端盖防尘环、端盖密封环、下液压缸盖、法兰铜套、液压缸壁、上液压缸盖。液压控制子系统包括导油管、储油箱、油泵、油泵电机、阀块。固定在立柱上的上液压缸盖上安装端盖防尘环和端盖密封环，上液压缸盖和液压缸壁通过螺钉连接 ，并加入法兰铜套承受横向力，连杆下端三点支撑铰接杆上安装柱塞两端导向环并与上液压缸盖、法兰铜套和柱塞配合形成行程调节腔；柱塞中段安装柱塞中段导向环和柱塞中段密封环，实现上下液压缸分离隔开；柱塞下端安装柱塞两端导向环，下液压缸盖上安装端盖防尘环和端盖密封环，并与液压缸壁通过螺钉连接；液压控制系统由油泵电机、油泵、储油箱、阀块组成，阀块输出两根导油管连接到液压缸壁上下两油孔，从而实现上下液压缸油压的控制。

7、所述传动机构包括偏心轴、滑块、连杆以及连接滑块和连杆的离合及装模高度调节机构。偏心轴通过支撑颈轴承固定在上横梁和偏心轴套筒上，连杆通过连杆大端轴承和弹性挡圈固定在偏心轴上，连杆通过连杆小端轴承、圆柱销与离合及装模高度调节机构中的连杆下端三点支撑铰接杆配合，实现动力传递，离合及装模高度调节机构中的柱塞下端通过滑块连接板和螺钉与滑块连接，实现最后的动力传递。滑块的自重由平衡缸盖、平衡缸壁、平衡缸拉杆、平衡缸底组成的平衡缸结构平衡。

8、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

9、（1）本发明摒弃了传统离合器布置在传动轴上的方案，去除了主动部分和从动部分的摩擦接合，减小了转动系统的转动惯量，同时减小了每次离合和制动过程中的能量消耗。

10、（2）本发明通过液压控制系统调节柱塞，使其在任意时刻和任意位置接合或切断动力传递来完成离合工作，取代了传统离合器采用气动方式工作的方案，减小了系统在工作过程中的噪声和振动。

11、（3）本发明构建的液压缸式离合及装模高度调节机构，通过调节上下液压缸油压的大小差值，实现柱塞相对于液压缸壁的上下浮动，克服了现有离合和装模高度调节机构结构复杂、占用空间大、维护成本高等缺点。