一種脈沖電磁剪切裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種脈沖電磁剪切裝置，所述裝置包括上刀片、下刀片和脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，下刀片用于放置金屬工件，所述脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生脈沖電磁力，以該脈沖電磁力作為驅(qū)動力驅(qū)動上刀片朝向下導(dǎo)片運(yùn)動，上刀片與下刀片協(xié)作完成金屬工件剪切。本實用新型擴(kuò)展電磁切割的應(yīng)用領(lǐng)域，有效地防止剪切工件完畢后出現(xiàn)卷邊、毛邊以及褶皺等缺陷，并且能夠有效地降低對機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需求。
【專利說明】
一種脈沖電磁剪切裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及剪切技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脈沖電磁剪切裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的金屬切割，塑料切割等領(lǐng)域，剪切機(jī)被廣泛地使用。在剪切過程中，剪切機(jī)需要產(chǎn)生巨大的驅(qū)動力，來推動刀片切割工件。這樣驅(qū)動力的最大值也被叫做最大剪切力，是衡量一臺剪切機(jī)剪切能力的重要指標(biāo)，同時一臺剪切機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)也要根據(jù)它能產(chǎn)生的最大剪切力來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
[0003]現(xiàn)有剪切機(jī)的剪切驅(qū)動力，絕大部分首先由電動機(jī)或者人力等產(chǎn)生初級驅(qū)動力，再通過液壓裝置、齒輪皮帶鏈條等機(jī)械傳動裝置或者氣動裝置等進(jìn)行傳動，最終施加在剪切機(jī)的刀片上?，F(xiàn)有剪切機(jī)提高最大剪切力的方法有提高產(chǎn)生初級驅(qū)動力電動機(jī)的功率，提高液壓裝置的壓力放大倍數(shù)等。
[0004]現(xiàn)有剪切機(jī)的刀片移動速度絕大多數(shù)小于I米每秒，某些剪切機(jī)由于剪切時機(jī)械參數(shù)選擇不合理，比如上下刀片的剪切間隙過大，很容易造成工件剪切完后出現(xiàn)卷邊、毛邊以及褶皺等剪切缺陷。
[0005 ]采用電磁力作為剪切機(jī)驅(qū)動力的剪切機(jī)稱為電磁剪切機(jī)，現(xiàn)有的對于電磁剪切機(jī)技術(shù)的研究仍處于探索階段，世界范圍內(nèi)所有關(guān)于電磁剪切機(jī)的公開論文和專利中主要有以下幾個方面:
[0006]1.脈沖線圈對金屬薄板放電，所產(chǎn)生的電磁力將薄板壓向剪切模，最終在薄板上切割出一定的形狀。嚴(yán)格來說，該技術(shù)屬于金屬薄板成形技術(shù)。當(dāng)放電過大，其才會完全切斷。這種技術(shù)的缺陷是要求被剪切的對象為金屬材質(zhì)薄板，須具有很大的電導(dǎo)率，厚度稍大或替換為環(huán)氧等非導(dǎo)電材料就不能進(jìn)行切割。而且，在切割邊緣會出現(xiàn)褶皺，不能滿足工藝要求。
[0007]2.通過給電磁鐵通電吸引鐵心，產(chǎn)生的電磁力通過活塞裝置傳動給刀片，切割工件。這種電磁剪切機(jī)的剪切力來源于電磁鐵吸引鐵心，隨著剪切力需求的提高，電磁鐵產(chǎn)生的磁場增大到一定程度時鐵心飽和，此后的能量利用率會大大降低，所以此種電磁剪切機(jī)只能應(yīng)用于切割小型工件等對剪切力要求較小的情況。
[0008]上述現(xiàn)有的電磁剪切技術(shù)均只適用于對剪切力需求較小的小型工件剪切，但對于大型工件(尤其是大型金屬工件)的切割領(lǐng)域，譬如鋼鐵廠對中厚鋼板的切割，鋼板的厚度可達(dá)50mm，需要的剪切力高達(dá)幾百噸甚至上千噸，現(xiàn)有的電磁剪切技術(shù)無法滿足這樣的條件。而現(xiàn)有的傳統(tǒng)利用液壓作為剪切驅(qū)動力的剪切機(jī)，由于剪切間隙不適合等原因，很容易造成工件完畢后出現(xiàn)卷邊、毛邊以及褶皺的等缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]針對現(xiàn)有電磁剪切方法的局限性，本實用新型提出了一種脈沖電磁剪切裝置，有效地防止剪切工件完畢后出現(xiàn)卷邊、毛邊以及褶皺的問題，并且能夠降低對機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需求，尤其適用于大厚度金屬工件的剪切。
[0010]一種脈沖電磁剪切裝置，包括上刀片和下刀片，還包括脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，所述脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生脈沖電磁力，以該脈沖電磁力作為驅(qū)動力驅(qū)動上刀片朝向下刀片運(yùn)動，上刀片與下刀片協(xié)作完成工件剪切。
[0011]進(jìn)一步地，所述脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括脈沖電源、脈沖線圈和驅(qū)動板，脈沖電源電連接脈沖線圈，脈沖線圈與驅(qū)動板端面緊貼，脈沖電源用于對脈沖線圈放電，脈沖線圈放電時產(chǎn)生脈沖磁場，脈沖磁場在驅(qū)動板上產(chǎn)生感應(yīng)渦流，感應(yīng)渦流與脈沖磁場相互作用產(chǎn)生脈沖電磁力;或者
[0012]所述脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括脈沖電源、第一脈沖線圈和第二脈沖線圈，脈沖電源電連接第一脈沖線圈以及第二脈沖線圈，兩脈沖線圈端面緊貼;脈沖電源用于對兩個脈沖線圈放電;兩脈沖線圈在放電時產(chǎn)生相反的脈沖磁場，進(jìn)而產(chǎn)生脈沖電磁力。
[0013]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動板或第二脈沖線圈連接上刀片。
[0014]進(jìn)一步地，還包括底座、初始位置固定結(jié)構(gòu)、刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)和縱向滑動導(dǎo)軌，底座用于支撐下刀片和縱向滑動導(dǎo)軌；縱向滑動導(dǎo)軌安裝于底座上，用于上刀片在下落過程中的導(dǎo)向；初始位置固定結(jié)構(gòu)安裝于縱向滑動導(dǎo)軌上，用于固定驅(qū)動板或第二線圈的初始位置，使其在脈沖充電前緊貼脈沖線圈，并在充電開始后釋放驅(qū)動板或第二線圈，驅(qū)動板或第二線圈帶動上刀片沿縱向滑動導(dǎo)軌豎直下落;刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)固定于底座上且位于上刀片的正下方，用于緩沖上刀片與底座之間的碰撞。
[0015]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動板或第二脈沖線圈連接上刀片，上刀片通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)連接下刀片，上刀片與下刀片形成V字形。
[0016]進(jìn)一步地，還包括底座、初始位置固定結(jié)構(gòu)和刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)，底座用于支撐下刀片;初始位置固定結(jié)構(gòu)用于固定驅(qū)動板或第二線圈的初始位置，使其在脈沖充電前緊貼脈沖線圈，并在充電開始后釋放驅(qū)動板或第二脈沖線圈，驅(qū)動板通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)帶動上刀片逆時針轉(zhuǎn)動；刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)固定于機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的下端面，用于緩沖上刀片與底座之間的碰撞。
[0017]本實用新型的技術(shù)效果體現(xiàn)在:
[0018]1、本實用新型中的脈沖電磁剪切裝置，能夠擴(kuò)展電磁切割的應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)有的電磁剪切技術(shù)一般只適用于金屬材料的切割，而本實用新型的脈沖電磁剪切方法對材料的電導(dǎo)率沒有任何要求，適合任何材質(zhì)工件的剪切，特別適用于大型金屬工件的剪切。
[0019]2、本實用新型中的脈沖電磁剪切裝置，能夠提高工件的剪切質(zhì)量。本實用新型中的剪切刀片的最高速度達(dá)幾十米每秒或者更高，能有效地防止剪切工件完畢后出現(xiàn)卷邊、毛邊以及褶皺等缺陷。
[0020]3、本實用新型中的脈沖電磁剪切裝置，能夠有效地降低對機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需求。對于傳統(tǒng)的剪切方法，剪切機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)所受到的最大作用力，是刀片切入工件過程中所受到的最大抗剪力。而本實用新型的沖剪模式中，在刀片碰到工件之前，刀片及其連接結(jié)構(gòu)已經(jīng)具有很大的動能，這樣的動能是其受到脈沖電磁力的作用加速運(yùn)動，經(jīng)過一定空間積累而成的。應(yīng)用本實用新型的剪切機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)所受到的最大作用力，是脈沖線圈所產(chǎn)生的最大脈沖電磁力。通過對脈沖磁體放電參數(shù)的設(shè)置，這樣的最大脈沖電磁力比最大抗剪力要小很多，所以能有效地降低對機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需求。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型電磁驅(qū)動力的產(chǎn)生、電磁力的機(jī)械傳動以及剪切過程示意圖；其中，圖1(a)為脈沖線圈對驅(qū)動板放電產(chǎn)生電磁力的過程示意圖；圖1(b)為兩個軸向磁場極性相反的脈沖線圈放電產(chǎn)生電磁力的過程示意圖；圖1 (C)為通過機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)將脈沖電磁力傳遞到剪切刀片的過程示意圖；圖1(d)為剪切刀片受到電磁力的驅(qū)使剪切工件的過程示意圖；
[0022]圖2為本實用新型一種龍門式電磁剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本實用新型一種鱷魚式電磁剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0025]第一實施例
[0026]本實用新型脈沖電磁剪切裝置中的電磁驅(qū)動力產(chǎn)生、電磁力的機(jī)械傳遞以及剪切過程如圖1所示，其中圖1(a)和圖1(b)說明了脈沖電磁力的兩種產(chǎn)生方式。
[0027]圖1(a)所示的脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括脈沖電源、脈沖線圈1-1和驅(qū)動板1-2。將脈沖線圈1-1固定，通過脈沖電源對脈沖線圈1-1放電，脈沖線圈1-1產(chǎn)生脈沖磁場，在驅(qū)動板
1-2上產(chǎn)生感應(yīng)渦流，脈沖磁場和感應(yīng)渦流相互作用產(chǎn)生脈沖電磁力F，推動驅(qū)動板1-2帶動機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)1-3運(yùn)動。
[0028]圖1(b)所示的脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括脈沖電源、第一脈沖線圈1-1和第二脈沖線圈1-4，脈沖電源電連接第一脈沖線圈1-1和第二脈沖線圈1-4，兩脈沖線圈端面緊貼。將第一脈沖線圈1-1固定，通過脈沖電源同時對第一脈沖線圈1-1和第二脈沖線圈1-4放電，使他們產(chǎn)生軸向極性相反的脈沖磁場，使兩個脈沖線圈相互排斥產(chǎn)生脈沖電磁力F’，推動第二脈沖線圈1-4帶動機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)1-3運(yùn)動。
[0029]圖1(c)為剪切力F(F’)通過機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)1-3傳遞到剪切機(jī)的上刀片1-5，其中本實用新型的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)1-3是多種樣式的，可以是但不局限于龍門式剪切機(jī)的導(dǎo)軌式傳動結(jié)構(gòu)，或者是鱷魚式剪切機(jī)的杠桿式傳動結(jié)構(gòu)。這里要說明的是，由于機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)1-3的機(jī)械損耗或者本身具有一定的放大縮小倍數(shù)，此時的作用力F(F’)與圖1(a)和圖1(b)中的電磁剪切力大小方向不一定相同。
[0030]圖1(d)為脈沖電磁力F(F’)作用在剪切機(jī)上刀片1-5上，驅(qū)動其剪切工件1-7的過程。其中1-9為壓邊裝置，防止工件在剪切的過程中翹起。1-6為剪切機(jī)的下刀片，固定在剪切機(jī)的底座1-8上。
[0031 ] 第二實施例
[0032]圖2為一種龍門式電磁剪切機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件包括:脈沖線圈2-1，驅(qū)動板
2-2，機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)2-3，上刀片2-4，下刀片2-5，底座，初始位置固定結(jié)構(gòu)2_7，刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)2-8，以及外部支撐框架2-9。其中機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動板-上刀片連接裝置2-3以及滑動導(dǎo)軌2-6。驅(qū)動板2-2通過連接裝置2-3連接上刀片2-4，上刀片2-4平行于下刀片2-5。其中，底座用于支撐下刀片和縱向滑動導(dǎo)軌；縱向滑動導(dǎo)軌2-6安裝于底座上，作用是使上刀片2-4能夠在導(dǎo)軌方向上光滑地滑動。為了使脈沖電磁力能夠最大利用，在剪切過程開始之前，需要利用初始位置固定結(jié)構(gòu)2-7來固定驅(qū)動板2-2，使驅(qū)動板2-2的端面緊貼脈沖線圈2-
1。驅(qū)動板初始位置固定結(jié)構(gòu)2-7為一種彈簧卡扣，在脈沖放電開始前卡住驅(qū)動板使其不下落，脈沖放電開始后卡扣松開釋放驅(qū)動板，驅(qū)動板通過連接裝置帶動上刀片一起下落。刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)固定于底座上且位于上刀片的正下方，由于上刀片2-4在將工件剪斷后還有可能具有一定的速度繼續(xù)下落，這樣會直接撞擊在剪切機(jī)的底座上，刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)2-8能夠有效地緩沖碰撞，保護(hù)刀片和底座。
[0033]第三實施例
[0034]圖3為一種鱷魚式電磁剪切機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件包括:脈沖線圈3-1，驅(qū)動板3-2，上刀片3-3，下刀片3-4，底座3-5，上刀臂(機(jī)械傳動結(jié)構(gòu))3-6，初始位置固定結(jié)構(gòu)3_7，刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)3-8。驅(qū)動板3-2通過上刀臂3-6連接上刀片3-3，上刀片與下刀片形成V字形。由于脈沖電磁力的空間密度大，但是作用空間范圍小，所以在這種結(jié)構(gòu)中，脈沖電磁力作用在驅(qū)動板3-2上使上刀臂逆時針轉(zhuǎn)動的力臂，比剪切阻力使上刀臂順時針旋轉(zhuǎn)的力臂小。初始位置固定結(jié)構(gòu)3-7是一種彈簧卡扣，用來固定上刀臂3-6的初始位置，使驅(qū)動板3-2脈沖放電開始前緊貼脈沖線圈3-1，并且能在放電開始后卡扣松開釋放上刀臂。由于上刀臂
3-6在將工件剪斷后還有可能具有一定的速度繼續(xù)下落，刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)3-8能有效地緩沖上刀臂和底座之間的碰撞。
[0035]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種脈沖電磁剪切裝置，包括上刀片和下刀片，其特征在于，還包括脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，所述脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生脈沖電磁力，以該脈沖電磁力作為驅(qū)動力驅(qū)動上刀片朝向下刀片運(yùn)動，上刀片與下刀片協(xié)作完成工件剪切。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖電磁剪切裝置，其特征在于，所述脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括脈沖電源、脈沖線圈和驅(qū)動板，脈沖電源電連接脈沖線圈，脈沖線圈與驅(qū)動板端面緊貼，脈沖電源用于對脈沖線圈放電，脈沖線圈放電時產(chǎn)生脈沖磁場，脈沖磁場在驅(qū)動板上產(chǎn)生感應(yīng)渦流，感應(yīng)渦流與脈沖磁場相互作用產(chǎn)生脈沖電磁力;或者， 所述脈沖磁力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括脈沖電源、第一脈沖線圈和第二脈沖線圈，脈沖電源電連接第一脈沖線圈以及第二脈沖線圈，兩脈沖線圈端面緊貼;脈沖電源用于對兩個脈沖線圈放電;兩脈沖線圈在放電時產(chǎn)生相反的脈沖磁場，進(jìn)而產(chǎn)生脈沖電磁力。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖電磁剪切裝置，其特征在于，所述驅(qū)動板或第二脈沖線圈連接上刀片。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖電磁剪切裝置，其特征在于，還包括底座、初始位置固定結(jié)構(gòu)、刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)和縱向滑動導(dǎo)軌，底座用于支撐下刀片和縱向滑動導(dǎo)軌;縱向滑動導(dǎo)軌安裝于底座上，用于上刀片在下落過程中的導(dǎo)向；初始位置固定結(jié)構(gòu)安裝于縱向滑動導(dǎo)軌上，用于固定驅(qū)動板或第二線圈的初始位置，使其在脈沖充電前緊貼脈沖線圈，并在充電開始后釋放驅(qū)動板或第二線圈，驅(qū)動板或第二線圈帶動上刀片沿縱向滑動導(dǎo)軌豎直下落;刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)固定于底座上且位于上刀片的正下方，用于緩沖上刀片與底座之間的碰撞。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖電磁剪切裝置，其特征在于，所述驅(qū)動板或第二脈沖線圈連接上刀片，上刀片通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)連接下刀片，上刀片與下刀片形成V字形。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖電磁剪切裝置，其特征在于，還包括底座、初始位置固定結(jié)構(gòu)和刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)，底座用于支撐下刀片;初始位置固定結(jié)構(gòu)用于固定驅(qū)動板或第二線圈的初始位置，使其在脈沖充電前緊貼脈沖線圈，并在充電開始后釋放驅(qū)動板或第二脈沖線圈，驅(qū)動板通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)帶動上刀片逆時針轉(zhuǎn)動；刀片下落緩沖結(jié)構(gòu)固定于機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的下端面，用于緩沖上刀片與底座之間的碰撞。
【文檔編號】B23D15/12GK205519852SQ201620351875
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】李亮, 黃玉杰, 曹全梁, 李鑫, 周中玉, 賴智鵬
【申請人】華中科技大學(xué)