[发明专利]永磁助力电磁冲压机

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲床，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。

背景技术

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。如中国发明专利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。该发明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1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F_弹簧相等。

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F_电磁、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_弹簧。上述向下的电磁驱力F_电磁、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F_弹簧，冲头主轴3受合理作用向下运动，并形成向下的冲力F_冲，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F_电磁与永磁吸力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，而受到向上的力变为电磁驱力F_电磁和弹簧回复力F_弹簧，上述向上的电磁驱力F_电磁和弹簧回复力F_弹簧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F_电磁和弹簧回复力F_弹簧之和等于向下的冲头主轴自重力G和永磁吸力F_永磁之和。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_弹簧。

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F_冲=电磁驱力F_电磁+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F_弹簧+电磁驱力F_电磁 -冲头自重力G-永磁吸力F_永磁。

本发明最优方案中，设定F_永磁=0.75F_电磁，F_弹簧=0.25F_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F_冲=电磁驱力F_电磁+永磁吸力F_永磁+冲头自重力G-弹簧回复力F_弹簧=1.5F_电磁；冲头主轴回复力F₄=弹簧回复力F_弹簧+电磁驱力F_电磁-冲头自重力G-永磁吸力F_永磁=0.5 F_电磁。

从上述工作过程和受力分析可知，本发明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。