1.本实用新型涉及一种具有预加速功能的压力机液压拉伸垫，属于压力机机械工业技术领域。
背景技术：
2.拉伸垫是压力机的主要功能部件，其功能是在滑块向下运行进行成型之前压住板料，并在成型过程中进行压边，以防止板料成型时材料流动过快造成起皱。早期的压力机进行板料大型覆盖件成型时，通常采用双动压力机，外滑块压边，内滑块拉伸。随着大吨位拉伸垫的技术发展，压力机外滑块的压边功能逐渐被拉伸垫所取代，拉伸垫的结构形式也逐渐发展成气动拉伸垫、电动拉伸垫、液压拉伸垫等多种形式。纯气气垫由于气体的可压缩特性，缸体内的气体在受压时压力波动较大，从而使工件的压边力不稳定，冲压成型的板料表面存在不均匀的波纹，大吨位气垫的缸体由于直径过大，安装空间受限，因此其压边力也受到一定限制。电动拉伸垫一般通过电动机驱动丝杠螺母机构、连杆机构、齿轮齿条机构实现拉伸垫的位置控制及压边力控制，但是机械结构刚性高，上、下模具接触板料瞬间冲击力较大，对模具、拉伸垫的损伤风险较高。液压拉伸垫通过电动机连接液压泵/马达驱动液压缸往复运动从而实现拉伸垫的升降，液压系统自身的柔性有效的避免了电动伺服垫这种纯刚性机械结构瞬间冲击对机械结构造成的损伤；液体介质自身可缩性相比较气体要小的多，工作过程中，液压垫压边力更加稳定，可有效提高产品质量。根据专利文献1(授权公告号cn 101175585 b)“冲压机的模具缓冲装置”及专利文献2(授权公告号cn 102215996 b)“用于压床的缓冲装置”描述的液压拉伸垫在抑制接触冲击力时通过切换到力控制模式下提前使伺服电机或比例阀动作实现抑制接触冲击力的效果，但是这种控制模式的缺点在于力控制模式下已经进入板料的拉伸成型阶段，在此阶段内进行冲击力的抑制牺牲了板料的有效拉伸行程，影响了板料的最终成型质量。并且接触冲击并不总是不利的，在非工作行程范围外一定程度的利用接触冲击力可快速获得期望的板料压边力。
技术实现要素：
3.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有预加速功能的压力机液压拉伸垫。
4.为解决这一技术问题，本实用新型提供了一种具有预加速功能的压力机液压拉伸垫，包括横梁、立柱、滑块、上模具、下模具、工作台、压力机底座、拉伸垫板、支撑销、压边圈、压力机驱动电机、驱动电机、曲轴、连杆、液压回路、液压缸一、液压垫结构和控制装置，所述压力机底座固定安装在地基上，两立柱竖直安装在压力机底座两侧，横梁安装在两立柱的顶端，滑块安装在两立柱之间、并由立柱提供导向，所述工作台安装在压力机底座上顶面；所述横梁内部由电动机提供动力，并带动曲轴转动，编码器安装在电动机上；所述连杆上端安装在曲轴上，连杆下端与滑块连接并带动滑块上下直线运动；上模具安装在滑块底面，下模具安装在工作台上；所述压边圈由支撑销支撑于上模具与下模具之间，支撑销下端由拉
伸垫板支撑，所述拉伸垫板下底面与液压缸一连接、并由液压回路驱动液压缸一上下移动，待成型的板料放置在压边圈上等待冲压。
5.所述液压垫结构包括拉伸垫板、液压缸一、位移传感器、单向阀、蓄能器、溢流阀、双向变量泵/变量马达、液压垫电动机、压力传感器、变量泵排量检测器、两位两通方向阀、定量泵/马达和油箱，所述位移传感器安装在液压缸一内腔、用于检测活塞的位移，单向阀安装在液压缸一上腔低压侧与液压缸一下腔高压侧之间、用于液压缸一向上回程时实现液压缸一快速回程；所述蓄能器作为整个液压系统的油料存储器起到快速补油的作用；溢流阀用于当系统压力异常时防止设备损坏；压力传感器用于监测液压缸高压侧压力；双向变量泵/变量马达一个出口与液压缸一下腔高压侧连接，另一出口与所述液压缸一上腔低压侧连接；液压垫电动机与双向变量泵/变量马达的旋转轴连接。
6.所述控制装置由压力机控制器及压力机电机驱动模块共同组成冲压设备能源模块；包括液压垫压力/位置控制器、液压垫电机驱动模块、交直流转换装置和整流单元，所述液压垫压力/位置控制器接收压力机驱动电机编码器的转速信号并在液压垫压力/位置控制器内将信号进行运算后转换为滑块位移及速度信号，接收液压缸内位移检测器活塞的位移信号并在液压垫压力/位置控制器内将信号进行运算后转换为液压缸速度信号，接收液压缸高压侧压力传感器信号，接收变量泵排量检测器变量泵排量调节信号；根据液压垫压力/位置控制器发出的指令、由编码器检测信号和由压力检测器检测的信号对变量泵马达的排量进行调节，使得板料压边力与液压垫压力/位置控制器指令的压边力相一致。
7.所述液压垫结构设有液压缸一和液压缸二，液压缸一上腔低压侧和液压缸二上腔低压侧共用一条液压管路连接，液压缸一下腔高压侧和液压缸二下腔高压侧共用一条液压管路连接，以获得更大的板料压边力。
8.所述液压垫电动机同时驱动双向变量泵/变量马达和定量泵/马达。
9.有益效果：本实用新型液压拉伸垫具备预加速功能，可在不牺牲板料有效拉伸行程的情况下实现抑制接触冲击的效果；液压垫发电机构，可将液压油高压工作情况下存储的压力能经由变量马达及电动机转换成电能回馈至压力机供电母线，实现压力机与液压垫之间能量流的循环，显著节省电力资源。
附图说明
10.图1为本实用新型第一实施例结构示意图；
11.图2为本实用新型第一实施例结构局部放大图；
12.图3为本实用新型第一实施例控制装置示意图；
13.图4为本实用新型第二实施例结构示意图；
14.图5为本实用新型第三实施例结构示意图；
15.图中：101横梁、102立柱、103滑块、104上模具、105下模具、106工作台、107压力机底座、201拉伸垫板、202支撑销、203压边圈、301压力机驱动电机、302驱动电机编码器、303曲轴、304连杆、400液压回路、401液压缸一、401a液压缸一上腔低压侧、401b液压缸一下腔高压侧、401’液压缸二、401a’液压缸二上腔低压侧、401b’液压缸二下腔高压侧、402位移检测器、 403单向阀、404蓄能器、405溢流阀、406双向变量泵/变量马达、407液压垫电动机、408压力检测器、409变量泵排量检测器，410两位两通方向阀、 411定量泵/马达、412油箱、
500冲压设备能源模块、501整流单元、502交直流转换装置、503液压垫电机驱动模块、504液压垫压力/位置控制器。
具体实施方式
16.下面结合附图及实施例对本实用新型做具体描述。
17.实施例1
18.如图1所示，本实用新型提供了一种具有预加速功能的压力机液压拉伸垫，包括横梁101、立柱102、滑块103、上模具104、下模具105、工作台 106、压力机底座107、拉伸垫板201、支撑销202、压边圈203、压力机驱动电机301、驱动电机编码器302、曲轴303、连杆304、液压回路400、液压缸一401、液压垫结构和控制装置，所述压力机底座107固定安装在地基上，两立柱102竖直安装在压力机底座107两侧，横梁101安装在两立柱102的顶端，滑块103安装在两立柱102之间、并由立柱102提供导向，所述工作台 106安装在压力机底座107上顶面；所述横梁101内部由压力机驱动电机301 提供动力，并带动曲轴303转动，驱动电机编码器302安装在压力机驱动电机301上，用于检测电机转速；所述连杆304上端安装在曲轴303上，连杆 304下端与滑块103连接并带动滑块103上下直线运动；上模具104安装在滑块103底面，下模具105安装在工作台106上；所述压边圈203由支撑销202 支撑于上模具104与下模具105之间，支撑销202下端由拉伸垫板201支撑，所述拉伸垫板201下底面与液压缸一401连接、并由液压回路400驱动液压缸一401上下移动，待成型的板料放置在压边圈203上等待冲压。
19.如图2所示，所述液压垫结构包括拉伸垫板201、液压缸一401、位移传感器402、单向阀403、蓄能器404、溢流阀405、双向变量泵/变量马达406、液压垫电动机407、压力传感器408、变量泵排量检测器409、两位两通方向阀410、定量泵/马达411和油箱412，所述位移传感器402安装在液压缸一 401内腔、用于检测活塞的位移，单向阀403安装在液压缸一上腔低压侧401a 与液压缸一下腔高压侧401b之间、用于液压缸一401向上回程时实现液压缸一401快速回程；所述蓄能器404作为整个液压系统的油料存储器起到快速补油的作用；溢流阀405用于当系统压力异常时防止设备损坏；压力传感器 408用于监测液压缸高压侧压力；双向变量泵/变量马达406一个出口与液压缸一下腔高压侧401b连接，另一出口与所述液压缸一上腔低压侧401a连接；液压垫电动机407与双向变量泵/变量马达406的旋转轴连接。
20.如图3所示，所述控制装置由压力机控制器及压力机电机驱动模块共同组成冲压设备能源模块500；包括液压垫压力/位置控制器504、液压垫电机驱动模块503、交直流转换装置502和整流单元501，所述液压垫压力/位置控制器504接收压力机驱动电机编码器302的转速信号并在液压垫压力/位置控制器504内将信号进行运算后转换为滑块位移及速度信号；接收液压缸内位移检测器402活塞的位移信号并在液压垫压力/位置控制器504内将信号进行运算后转换为液压缸速度信号；接收液压缸高压侧压力传感器408信号；接收变量泵排量检测器409变量泵排量调节信号；根据液压垫压力/位置控制器504 发出的指令、由编码器检测信号和由压力检测器检测的信号对变量泵马达的排量进行调节，使得板料压边力与液压垫压力/位置控制器指令的压边力相一致。
21.其工作过程如下：滑块103从滑块起动点(270mm)开始下行，液压垫压力 /位置控制器504接收驱动电机编码器302的数据实时监测滑块位移及速度，当滑块到达大约200mm
时，液压垫控制器504发布指令使得液压垫电动机407 旋转并同时调整双向变量泵/变量马达406流量使得液压油快速进入液压缸一上腔低压侧401a，液压缸活塞加速下行，液压垫压力/位置控制器504提前设定滑块及液压垫速度差，保证液压缸一401下降速度始终小于滑块速度，直至到达板料接触点时速度差指令取消；板料接触点之前由于液压垫提前加速下行，缩小了与滑块之间的速度差距，有效削减了接触冲击力幅值，并在板料接触点之前因滑块速度快，追赶并接触上液压垫带动的压边圈，使得401 液压缸高压侧压力提前缓慢升高，起到预建压的作用；到达板料接触点，液压垫控制模式切换为力控制模式，液压垫跟随滑块下行，液压垫压力/位置控制器504实时获得压力检测器408信号并与设定压边力进行比较，并通过调整双向变量泵/变量马达406流量实现压边力的实时调节，此时高压侧液压油带动变量马达并克服液压垫电动机407输出的扭矩，使液压垫电动机407处于发电状态，并通过液压垫电机驱动模块503及交直流转换装置502将电能回馈至压力机母线，实现压力机-液压垫能量组网，回馈的电能可供压力机冲压或液压垫工作使用，显著节省了电力资源；大约2秒左右压力机需要保压防止板料回弹变形，此时电动机停止锁紧，保持液压缸下腔压力；大约3秒左右滑块上行，大约4秒左右液压垫控制模式切换为位置控制模式，电动机反转使得液压油进入液压缸下腔，液压垫上升至液压垫起动点等待下一工作周期。
22.实施例2
23.如图4所示，与实施例1相比较，所述液压垫结构设有液压缸一401和液压缸二401’，液压缸一上腔低压侧401a和液压缸二上腔低压侧401a’共用一条液压管路连接，液压缸一下腔高压侧401b和液压缸二下腔高压侧401b’共用一条液压管路连接；使用多组液压缸可增大液压缸截面积，以获得更大的板料压边力。
24.实施例3
25.如图5所示，与实施例1相比较，所述液压垫电动机407同时驱动双向变量泵/变量马达406和双向定量泵/定量马达411。双向定量泵/定量马达411 的作用是在液压缸一401预加速阶段加大进入液压缸上腔401a的流量，提升预加速的速度，削减接触冲击力；在液压垫跟随滑块运动阶段变量马达、定量马达共同带动电动机旋转，增加发电量。
26.本实用新型上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本实用新型范围内或等同本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包围。技术特征：
1.一种具有预加速功能的压力机液压拉伸垫，其特征在于：包括横梁(101)、立柱(102)、滑块(103)、上模具(104)、下模具(105)、工作台(106)、压力机底座(107)、拉伸垫板(201)、支撑销(202)、压边圈(203)、压力机驱动电机(301)、驱动电机编码器(302)、曲轴(303)、连杆(304)、液压回路(400)、液压缸一(401)、液压垫结构和控制装置，所述压力机底座(107)固定安装在地基上，两立柱(102)竖直安装在压力机底座(107)两侧，横梁(101)安装在两立柱(102)的顶端，滑块(103)安装在两立柱(102)之间、并由立柱(102)提供导向，所述工作台(106)安装在压力机底座(107)上顶面；所述横梁(101)内部由压力机驱动电机(301)提供动力，并带动曲轴(303)转动，驱动电机编码器(302)安装在压力机驱动电机(301)上；所述连杆(304)上端安装在曲轴(303)上，连杆(304)下端与滑块(103)连接并带动滑块(103)上下直线运动；上模具(104)安装在滑块(103)底面，下模具(105)安装在工作台(106)上；所述压边圈(203)由支撑销(202)支撑于上模具(104)与下模具(105)之间，支撑销(202)下端由拉伸垫板(201)支撑，所述拉伸垫板(201)下底面与液压缸一(401)连接、并由液压回路(400)驱动液压缸一(401)上下移动，待成型的板料放置在压边圈(203)上等待冲压。2.根据权利要求1所述的具有预加速功能的压力机液压拉伸垫，其特征在于：所述液压垫结构包括拉伸垫板(201)、液压缸一(401)、位移传感器(402)、单向阀(403)、蓄能器(404)、溢流阀(405)、双向变量泵/变量马达(406)、液压垫电动机(407)、压力传感器(408)、变量泵排量检测器(409)、两位两通方向阀(410)、定量泵/马达(411)和油箱(412)，所述位移传感器(402)安装在液压缸一(401)内腔、用于检测活塞的位移，单向阀(403)安装在液压缸一上腔低压侧(401a)与液压缸一下腔高压侧(401b)之间、用于液压缸一(401)向上回程时实现液压缸一(401)快速回程；所述蓄能器(404)作为整个液压系统的油料存储器起到快速补油的作用；溢流阀(405)用于当系统压力异常时防止设备损坏；压力传感器(408)用于监测液压缸高压侧压力；双向变量泵/变量马达(406)一个出口与液压缸一下腔高压侧(401b)连接，另一出口与所述液压缸一上腔低压侧(401a)连接；液压垫电动机(407)与双向变量泵/变量马达(406)的旋转轴连接。3.根据权利要求1所述的具有预加速功能的压力机液压拉伸垫，其特征在于：所述控制装置由压力机控制器及压力机电机驱动模块共同组成冲压设备能源模块(500)；包括液压垫压力/位置控制器(504)、液压垫电机驱动模块(503)、交直流转换装置(502)和整流单元(501)，所述液压垫压力/位置控制器(504)接收压力机驱动电机编码器(302)的转速信号并在液压垫压力/位置控制器(504)内将信号进行运算后转换为滑块位移及速度信号，接收液压缸内位移检测器(402)活塞的位移信号并在液压垫压力/位置控制器(504)内将信号进行运算后转换为液压缸速度信号，接收液压缸高压侧压力传感器(408)信号，接收变量泵排量检测器(409)变量泵排量调节信号；根据液压垫压力/位置控制器(504)发出的指令、由编码器检测信号和由压力检测器检测的信号对变量泵马达的排量进行调节，使得板料压边力与液压垫压力/位置控制器指令的压边力相一致。4.根据权利要求1、2或3所述的具有预加速功能的压力机液压拉伸垫，其特征在于：所述液压垫结构设有液压缸一(401)和液压缸二(401’)，液压缸一上腔低压侧(401a)和液压缸二上腔低压侧(401a’)共用一条液压管路连接，液压缸一下腔高压侧(401b)和液压缸二下腔高压侧(401b’)共用一条液压管路连接，以获得更大的板料压边力。
5.根据权利要求2所述的具有预加速功能的压力机液压拉伸垫，其特征在于：所述液压垫电动机(407)同时驱动变量泵/变量马达(406)和定量泵/马达(411)。
技术总结
本实用新型公开了一种具有预加速功能的压力机液压拉伸垫，包括横梁、立柱、滑块、上模具、下模具、工作台、压力机底座、拉伸垫板、支撑销、压边圈、压力机驱动电机、驱动电机、曲轴、连杆、液压回路、液压缸、液压垫结构和控制装置。本实用新型液压拉伸垫具备预加速功能，可在不牺牲板料有效拉伸行程的情况下实现抑制接触冲击的效果；液压垫发电机构，可将液压油高压工作情况下存储的压力能经由变量马达及电动机转换成电能回馈至压力机供电母线，实现压力机与液压垫之间能量流的循环，显著节省电力资源。源。源。
技术研发人员：何召磊 王传英 王冬 柴恒辉 陈超
受保护的技术使用者：济南二机床集团有限公司
技术研发日：2021.04.12
技术公布日：2022/1/25
声明：
“具有预加速功能的压力机液压拉伸垫的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：济南二机床集团有限公司
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2024年05月17日 ~ 19日 
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