專利名稱：永磁沖床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沖床，特別是涉及采用永磁電磁機構(gòu)的永磁沖床。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)的發(fā)展，信息時代的到來，傳統(tǒng)的機械式?jīng)_床被無油污、潔凈的、且頻率較高的電磁式?jīng)_床所代替，圖1為公知電磁式?jīng)_床的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，電磁機構(gòu)設(shè)置在機架上，該電磁機構(gòu)由軛鐵、電磁線圈、線圈架及帶有非磁沖頭的銜鐵組成。銜鐵與導套板相連，導套板可在導柱內(nèi)作上、下往返運動。其工作原理為當給電磁線圈通入電流時，銜鐵受到電磁驅(qū)力作用向下運動，同時壓縮彈簧。此時，銜鐵受到的向下電磁驅(qū)力FA與沖頭系統(tǒng)自重力G之和大于彈簧抗力F2，因此沖頭具有向下的沖力F3，形成沖力沖床。當電磁線圈斷電后，銜鐵受到的向下電磁驅(qū)力FA＝0，彈簧抗力F2將推動導套板復位，直到彈簧抗力F2等于沖頭系統(tǒng)自重力G。上述過程中，銜鐵的主要作用力可以表述為通電工作時沖頭沖力F3＝電磁驅(qū)力FA+沖頭自重力G-彈簧抗力F2(1)斷電回復時沖頭回復力F4＝彈簧抗力F2-沖頭自重力G (2)從上述工作原理可知，如需要增加沖頭的沖力時，只能采用增加電磁驅(qū)力FA的方法，即增加電磁線圈的輸入電流。但提高輸入功率不僅使系統(tǒng)功耗增加，而且將使其控制系統(tǒng)復雜度增加，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)增大，導致制造、運行費用加大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種永磁沖床，解決公知電磁式?jīng)_床輸入功率大、功耗大、控制系統(tǒng)復雜等技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為本發(fā)明是一種永磁電磁機構(gòu)的永磁沖床，通過在軛鐵和銜鐵的磁回路上設(shè)置永磁體和產(chǎn)生正反電磁場的電磁線圈，使沖頭向下運動的沖力和向上運動的回復力同時得到增加，實現(xiàn)一種功耗低、控制系統(tǒng)簡單、最大程度降低制造、運行成本的永磁沖床的技術(shù)方案。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種永磁沖床，包括軛鐵和在其內(nèi)做上下往復運動的沖頭，所述沖頭固連銜鐵，其特征在于還包括有使所述軛鐵和銜鐵構(gòu)成磁回路的磁驅(qū)動機構(gòu)，所述磁驅(qū)動機構(gòu)中既設(shè)置有對所述銜鐵施加電磁驅(qū)力的電磁機構(gòu)，又設(shè)置有始終對所述銜鐵施加永磁吸力的永磁體。
所述電磁機構(gòu)中交替通入正向電流和反向電流，正向電流的電磁場對所述銜鐵施加與所述永磁體永磁吸力方向相同的電磁驅(qū)力，反向電流的電磁場對所述銜鐵施加與所述永磁體永磁吸力方向相反的電磁驅(qū)力。
所述永磁體為環(huán)形永磁體，其環(huán)狀結(jié)構(gòu)與所述軛鐵的橫斷面相適配。
所述環(huán)形永磁體與所述軛鐵豎壁成嵌入式環(huán)形結(jié)構(gòu)。
所述嵌入式環(huán)形結(jié)構(gòu)靠近所述軛鐵底面的位置。
所述電磁機構(gòu)為電磁線圈，設(shè)置在軛鐵和銜鐵之間的環(huán)形空間內(nèi)。
所述銜鐵的上端面與始終對其施加彈簧抗力的彈簧復位裝置相連，所述彈簧復位裝置包括套裝有復位彈簧和導套板的導柱，所述導柱上、下端分別連接限位板和端板，所述復位彈簧的兩端分別連接所述端板和導套板，所述導套板與所述銜鐵固定連接，所述端板設(shè)置在所述軛鐵的上端，所述端板和軛鐵底面均設(shè)有供所述沖頭穿過的通孔。
所述永磁體的磁場強度為所述電磁機構(gòu)磁場強度的 所述永磁體的磁場強度為所述電磁機構(gòu)磁場強度的 所述沖頭為1Cr18Ni9Ti制品，所述軛鐵為A3材料制品。
本發(fā)明的技術(shù)效果為本發(fā)明永磁沖床科學地提出了一種永磁電磁機構(gòu)的永磁沖床，通過在軛鐵和銜鐵的磁回路上設(shè)置始終對所述銜鐵產(chǎn)生永磁吸力的永磁體，使沖頭向下運動時的沖力增加，同時通過設(shè)置產(chǎn)生正反電磁場的電磁線圈，使沖頭向上運動時的回復力也得到增加。因此本發(fā)明永磁沖床與公知電磁式?jīng)_床相比具有(1)對工件的沖量增大在相同輸入功率情況下，驅(qū)動沖頭向下運動的合力增加，使其沖擊力增大，合力增加又同時使沖頭向下運動的速度增加，二方面均使其沖量增大；(2)沖擊頻率提高在相同行程情況下，由于驅(qū)動沖頭上、下運動的合力增加，使其向上、向下的運動速度增加，實現(xiàn)沖擊回合的時間縮短，提高了沖擊頻率。
(3)整機功耗小，控制系統(tǒng)的復雜度降低在相同沖力情況下，本發(fā)明可大幅度減小通入電磁線圈的電流，降低輸入功率。
在本發(fā)明優(yōu)選方案中，設(shè)置永磁體所產(chǎn)生的磁場強度為原電磁線圈磁場強度的一半時，即電磁線圈的通入電流減小50％時，仍可實現(xiàn)與公知電磁式?jīng)_床相同的沖力。這一方面減少了系統(tǒng)功耗，另一方面也使控制系統(tǒng)的復雜度大幅度降低，減小整機體積，最大程度地降低了制造、運行成本。


圖1為公知電磁式?jīng)_床的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明永磁沖床的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標記列示如下1-機架；2-軛鐵；3-沖頭主軸；4-復位彈簧；5-電磁線圈；6-導柱；7-限位板；8-永磁體；9-端板；31-沖頭；32-銜鐵；33-導套板具體實施方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
圖2為本發(fā)明永磁沖床的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明永磁沖床包括依次連接的機架1、軛鐵2、端板9、導柱6和限位板7，還包括貫穿軛鐵2的沖頭主軸3，所述沖頭主軸3由依次連接的沖頭31、銜鐵32和導套板33組成。端板9、軛鐵2底面和支架1上均設(shè)有供沖頭主軸3穿過的通孔。產(chǎn)生電磁場的電磁線圈5設(shè)置在軛鐵2內(nèi)壁和沖頭主軸3之間的環(huán)行空間內(nèi)，其產(chǎn)生的電磁場對銜鐵32產(chǎn)生電磁驅(qū)力，使軛鐵2和銜鐵32形成磁回路，從而驅(qū)動沖頭主軸3在所述通孔內(nèi)上下運動。導柱6上分別套裝復位彈簧4和導套板33，復位彈簧4兩端分別與導套板33和端板9連接?？裳貙е?作上下往復運動的導套板33始終受復位彈簧4向上的彈簧抗力作用。
本發(fā)明在軛鐵2和銜鐵32的磁回路上還設(shè)置了永磁體8，該永磁體8所形成的磁路始終對銜鐵32產(chǎn)生與所述彈簧抗力方向相反的永磁吸力。
在本實施例中，所述永磁體8為環(huán)形永磁體，與軛鐵2豎壁成嵌入式環(huán)形結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選的方案是將環(huán)形永磁體設(shè)置在軛鐵2豎壁靠近底面位置。該結(jié)構(gòu)形式一方面可使永磁體8對銜鐵32始終施加向下的永磁吸力，另一方面可在沖頭主軸3向下運動時，使永磁體8對銜鐵32的永磁吸力逐漸加大，增加沖擊力；而在沖頭主軸3向上運動時，永磁體8對銜鐵32的永磁吸力逐漸減小，增加回復力。
本發(fā)明同時科學地進行了電磁線圈5通過脈沖電流方向的設(shè)計。在本實施例中，電磁線圈5通過的脈沖電流為正向和反向，分別產(chǎn)生正、反向電磁場，對銜鐵32分別施加與所述永磁吸力方向相同和方向相反的電磁驅(qū)力。當電磁線圈5通過正向電流時，銜鐵32受到向下的電磁驅(qū)力，與銜鐵32受到的永磁吸力方向相同，二者共同作用使銜鐵32帶動沖頭主軸3向下運動，形成沖力。當電磁線圈5通過反向電流時，銜鐵32受到向上的電磁驅(qū)力，與沖頭主軸3受到的彈簧抗力方向相同，二者共同作用使沖頭主軸3向上運動，并回復到啟始位置。由于在設(shè)計上設(shè)定電磁驅(qū)力大于永磁吸力，因此在沖頭主軸3復位過程中，向上的電磁驅(qū)力不僅克服了向下的永磁吸力，而且也克服了一部分沖頭主軸3的重力，使沖頭主軸3能回復到最大行程位置，有利于沖頭主軸3產(chǎn)生較大的沖力。
在本實施例中，機架1采用鑄鐵材料制成，沖頭31采用1Cr18Ni9Ti制品，軛鐵2采用A3材料，使軛鐵2和銜鐵32構(gòu)成磁回路。實際設(shè)計中，永磁體8既可以固定在軛鐵2豎壁表面上，也可以嵌入軛鐵2的豎壁內(nèi)。
本發(fā)明的工作過程描述如下在非運行狀態(tài)時，沖頭主軸3在復位彈簧4的作用下處于行程最高點，此時，沖頭主軸自重力G和彈簧抗力F2相等。
當電磁線圈5通入正向電流時，銜鐵32受到向下的電磁驅(qū)力作用，帶動沖頭主軸3向下運動，同時壓縮復位彈簧4。此時，沖頭主軸3受到向下的力包括電磁驅(qū)力FA、沖頭主軸自重力G和永磁吸力FB，而受到向上的力僅為彈簧抗力F2。上述向下的電磁驅(qū)力FA、沖頭主軸自重力G和永磁吸力FB之和大于向上的彈簧抗力F2，沖頭主軸3受合力作用向下運動，并形成向下的沖力F3，以整體動能轉(zhuǎn)化為對工件的沖量，完成沖頭31對工件的加工。
當電磁線圈5通入反向電流時，由于電磁線圈對銜鐵32產(chǎn)生電磁驅(qū)力FA與永磁吸力FB反向，所以沖頭主軸3受到向下的力僅為沖頭主軸自重力G和永磁吸力FB，而受到向上的力變?yōu)殡姶膨?qū)力FA和彈簧抗力F2，上述向上的電磁驅(qū)力FA和彈簧抗力F2之和大于向下的沖頭主軸自重力G和永磁吸力FB之和，沖頭主軸3受合力作用向上運動，直到向上的電磁驅(qū)力FA和彈簧抗力F2之和等于向下的沖頭主軸自重力G和永磁吸力FB之和。上述過程可以表述為非運行狀態(tài)時沖頭主軸自重力G＝彈簧抗力F2。
(3)電磁線圈通入正向電流，沖頭主軸3向下沖擊時沖頭主軸沖力F3＝電磁驅(qū)力FA+永磁吸力FB+沖頭自重力G-彈簧抗力F2(4)電磁線圈通入反向電流，沖頭主軸3向上復位時沖頭主軸回復力F4＝彈簧抗力F2+電磁驅(qū)力FA-沖頭自重力G-永磁吸力FB(5)比較公式(1)和(4)、(2)和(5)可以明顯看出，由于本發(fā)明設(shè)置了始終對銜鐵32產(chǎn)生向下永磁吸力的永磁體8，使沖頭主軸3向下運動時的沖力F3增加，又由于本發(fā)明設(shè)計了向電磁線圈5通入反向電流，使沖頭主軸3向上運動時的回復力F4增加。因此，本發(fā)明永磁沖床與公知電磁式?jīng)_床相比，具有(4)對工件的沖量增大在相同輸入功率情況下，驅(qū)動沖頭主軸3向下運動的合力增加，使其沖擊力增大，合力增加又同時使沖頭主軸3向下運動的速度增加，二方面均使其沖量增大(5)沖擊頻率提高在相同行程情況下，由于驅(qū)動沖頭主軸3上、下運動的合力增加，使其向上、向下的運動速度增加，實現(xiàn)沖擊回合的時間縮短，提高了工作頻率。
(6)整機功耗小，控制系統(tǒng)的復雜度降低在相同沖力情況下，本發(fā)明可大幅度減小通入電磁線圈5的電流，這一方面減少了電磁線圈5的功耗，另一方面也使控制系統(tǒng)的復雜度大幅度降低，減小整機體積，最大程度地降低了制造、運行成本。
調(diào)試結(jié)果表明，當設(shè)置所述永磁體的磁場強度為所述電磁線圈磁場強度的 時，即永磁體8所產(chǎn)生的永磁吸力FB=12]]>電磁驅(qū)力FA時，通入電磁線圈5的電流可以減小50％。在該電流作用下，電磁線圈5所產(chǎn)生的電磁驅(qū)力FA′=12]]>電磁驅(qū)力FA＝永磁吸力FB。因此公式(4)、(5)變?yōu)闆_頭主軸沖力F3＝電磁驅(qū)力FA′+永磁吸力FB+沖頭自重力G-彈簧抗力F2＝電磁驅(qū)力FA+沖頭自重力G-彈簧抗力F2(6)沖頭主軸回復力F4＝彈簧抗力F2+電磁驅(qū)力FA′-沖頭自重力G+永磁吸力FB＝彈簧抗力F2-沖頭自重力G (7)顯然，公式(6)、(7)與公式(1)、(2)相同，即本發(fā)明永磁沖床只需公知電磁式?jīng)_床的一半功率即可達到同等沖量。
當設(shè)置永磁體的磁場強度分別為所述電磁線圈磁場強度的 或 時，可滿足永磁沖床對沖量、行程或沖擊頻率等要求。
以上僅為本發(fā)明具體實施方式
的說明，不以任何形式對本發(fā)明做出限制。應當指出，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，依據(jù)本發(fā)明的指導思想還可以做出很多相關(guān)的變形和改進，但這些均將落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種永磁沖床，包括軛鐵和在其內(nèi)做上下往復運動的沖頭，所述沖頭固連銜鐵，其特征在于還包括有使所述軛鐵和銜鐵構(gòu)成磁回路的磁驅(qū)動機構(gòu)，所述磁驅(qū)動機構(gòu)中既設(shè)置有對所述銜鐵施加電磁驅(qū)力的電磁機構(gòu)，又設(shè)置有始終對所述銜鐵施加永磁吸力的永磁體。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁沖床，其特征在于所述電磁機構(gòu)中交替通入正向電流和反向電流，正向電流的電磁場對所述銜鐵施加與所述永磁體永磁吸力方向相同的電磁驅(qū)力，反向電流的電磁場對所述銜鐵施加與所述永磁體永磁吸力方向相反的電磁驅(qū)力。
3.如權(quán)利要求1或2所述的永磁沖床，其特征在于所述永磁體為環(huán)形永磁體，其環(huán)狀結(jié)構(gòu)與所述軛鐵的橫斷面相適配。
4.如權(quán)利要求3所述的永磁沖床，其特征在于所述環(huán)形永磁體與所述軛鐵豎壁成嵌入式環(huán)形結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的永磁沖床，其特征在于所述嵌入式環(huán)形結(jié)構(gòu)靠近所述軛鐵底面的位置。
6.如權(quán)利要求1或2所述的永磁沖床，其特征在于所述電磁機構(gòu)為電磁線圈，設(shè)置在軛鐵和銜鐵之間的環(huán)形空間內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的永磁沖床，其特征在于所述銜鐵的上端面與始終對其施加彈簧抗力的彈簧復位裝置相連，所述彈簧復位裝置包括套裝有復位彈簧和導套板的導柱，所述導柱上、下端分別連接限位板和端板，所述復位彈簧的兩端分別連接所述端板和導套板，所述導套板與所述銜鐵固定連接，所述端板設(shè)置在所述軛鐵的上端，所述端板和軛鐵底面均設(shè)有供所述沖頭穿過的通孔。
8.如權(quán)利要求1或2所述的永磁沖床，其特征在于所述永磁體的磁場強度為所述電磁機構(gòu)磁場強度的1/4至3/4。
9.如權(quán)利要求1或2所述的永磁沖床，其特征在于所述永磁體的磁場強度為所述電磁機構(gòu)磁場強度的1/2。
10.如權(quán)利要求1或7所述的永磁沖床，其特征在于所述沖頭為1Cr18Ni9Ti制品，所述軛鐵為A3材料制品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種永磁沖床，包括軛鐵和在其內(nèi)做上下往復運動的沖頭，所述沖頭固連銜鐵，其特征在于還包括有使所述軛鐵和銜鐵構(gòu)成磁回路的磁驅(qū)動機構(gòu)，所述磁驅(qū)動機構(gòu)中既設(shè)置有對所述銜鐵施加電磁驅(qū)力的電磁機構(gòu)，又設(shè)置有始終對所述銜鐵施加永磁吸力的永磁體。本發(fā)明解決公知電磁式?jīng)_床輸入功率大、功耗大、控制系統(tǒng)復雜等技術(shù)問題。
文檔編號B30B1/42GK1715043SQ20051001196
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者李國坤, 李珂, 程玉林, 崔國平, 姬全勝 申請人:程玉林, 陳紅梅