压制件的打击力误差控制方法

摘要

本发明提供一种压制件的打击力误差控制方法，其特征在于采用如下步骤：首先测螺旋压力机和模具综合刚度的数值，步骤为：①安好吨位仪；②输入电机角速度ωc和螺旋压力机转动惯量J；③控制电机动作至电机角速度达到ωc时，控制电机匀速；④显示的压力值F，由

说明书

技术领域

本发明提供一种压制件的打击力误差控制方法，属于机械工业技术领域。

背景技术

目前的金属压制件生产有模锻和挤压等工艺，模锻有锤上模锻、液压机模锻、曲柄压 力机模锻、平锻机模锻、摩擦压力机模锻等工艺，挤压有液压机挤压、曲柄压力机挤压、 摩擦压力机挤压等工艺，其打击速度和打击能量需要人工或机械控制，缺点是制件精度 低、力能误差大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题，提供一种制件精度高、力能误差小的压制件的打 击力误差控制方法。其技术方案为：

一种压制件的打击力误差控制方法，其特征在于采用如下步骤：

首先确定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，具体步骤为：①将吨位仪安装在螺旋压力 机的机身上，把模具安装到螺旋压力机上；②通过控制部件输入电机角速度ωc和螺旋压力机 转动惯量J；③通过控制部件控制电机动作，待检测到电机角速度值等于输入的电机角速度ωc 时，控制部件控制电机匀速，随后实施打击；④根据吨位仪显示的压力值F，按公式计算螺旋压力机和模具的综合刚度值C；

其次，把坯料放置于螺旋压力机模具之间，实施锻压件的数控成形，具体步骤为：①输 入运行数据C、E_d、F_d，②控制部件根据公式计算所需的电机转速ω的值， 通过控制电机以ω转速动作进而控制螺旋压力机运行，打击时吨位仪显示的压力值为F_d1；

再次，由控制部件根据公式${\delta }_F=\frac{F_d-F_{d1}}{F_{d1}},E=\frac{1}{2}{\mathrm{J\omega }}^2,W_t=\frac{{F_{d_1}}^2}{2C}$求出打击力误差δ_F、 运动部分能量E、受力件弹性变形功W_t的值，按公式计算电机转速补偿精度δ_ω， 由公式ω_d＝ω(1+δ_ω)计算再次打击所需的电机转速值ω_d，通过控制电机(4)以ω_d转速动作， 以控制打击力误差；

公式中ωc为电机角速度，推荐取值3π，F_d为工件变形抗力，E_d为工件变形功。

所述的压制件的打击力误差控制方法，螺旋压力机包括电机、控制部件、传动机构和安 装在机身上的工作机构，其中控制部件与电机连接，电机输出轴通过传动机构连接工作机构。

所述的压制件的打击力误差控制方法，控制部件包括电机控制器、制动器、角位移传感 器、可编程控制器和触摸屏，其中制动器和角位移传感器均安装在电机的输出轴上，电机控 制器的输出端接电机的输入端，电机控制器的输入端分别接角位移传感器、可编程控制器和 触摸屏的输出端，可编程控制器的输出端接制动器的控制端，可编程控制器的输入端 接触摸屏。

所述的压制件的打击力误差控制方法，传动机构是指皮带传动和齿轮传动，其中皮带传 动包括主动带轮、传动带和从动带轮，齿轮传动包括齿轮轴和从动齿轮，主动带轮固定安装 在电机的输出轴上，从动带轮固定安装在齿轮轴上，从动齿轮固定安装在工作机构上。

所述的压制件的打击力误差控制方法，工作机构包括螺杆、上螺母、下螺母和滑块，其 中螺杆的上端连接传动机构，螺杆中部通过上螺母连接机身，螺杆下部通过下螺母连接滑块。

所述的压制件的打击力误差控制方法，模具包括上模和下模。

所述的压制件的打击力误差控制方法，电机采用开关磁阻电机或可逆电机。

所述的压制件的打击力误差控制方法，角位移传感器采用旋转变压器或霍尔传感器，制动 器采用盘式制动器。

所述的坯料、工件和压制件分别是同一物件在变形前、变形中和变形后的名称，压制件 可以是金属材料，也可以是非金属材料。

本发明与现有技术相比，其优点为：

1、本发明采用螺旋压力机数控速度成形，压制件的成形参数通过输入数据精确控制，用 这种方法加工压制件，打击力及其压制件精度高、加工余量小，节能高效；属于优质、高效、 节能、省力的塑性成形新技术，适应可持续发展的方向，能满足对精密成形技术提出的更高 要求，实现工业界“净成形”的奋斗目标

2、本发明可用于各种金属锻件的冷态、温态和热态的锻压成形，也可用于非金属材料的 压制成型。

附图说明

图1是本发明涉及的螺旋压力机实施例的结构示意图。

图中：1、电机控制器2、制动器3、角位移传感器4、电机5、主动带轮6、传 动带7、从动带轮8、齿轮轴9、从动齿轮10、上螺母11、螺杆12、下螺母13、滑 块14、上模15、吨位仪16、下模17、垫板18、机身19、可编程控制器20、触 摸屏

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：螺旋压力机包括电机4、控制部件、传动机构和 安装在机身18上的工作机构，其中：

电机4采用开关磁阻电机，角位移传感器3采用旋转变压器，制动器2采用盘式制动器， 此外模具包括上模14和下模16。

控制部件包括电机控制器1、制动器2、角位移传感器3、可编程控制器19和触摸屏20， 其中制动器2和角位移传感器3均安装在电机4的输出轴上，电机控制器1的输出端接电机 4的输入端，电机控制器1的输入端分别接角位移传感器3、可编程控制器19和触摸屏20的 输出端，可编程控制器19的输出端接制动器2的控制端，可编程控制器19的输入端接触摸 屏20。

传动机构是指皮带传动和齿轮传动，其中皮带传动包括主动带轮5、传动带6和从动带 轮7，齿轮传动包括齿轮轴8和从动齿轮9，主动带轮5固定安装在电机4的输出轴上，从 动带轮7固定安装在齿轮轴8上，从动齿轮9固定安装在工作机构上。

工作机构包括螺杆11、上螺母10、下螺母12和滑块13，其中螺杆11的上端连接传动 机构，螺杆11中部通过上螺母10连接机身18，螺杆11下部通过下螺母12连接滑块13。

实施例：模块采用一个工位模具，压制一个压制件，用于测定综合刚度的电机角速度ωc 为10s^-1，螺旋压力机转动惯量J为100kgm²、工件变形抗力F_d为5×10⁶N、工件变形功E_d为 10×10³J，具体成形过程为：

首先确定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，具体步骤为：①将吨位仪15安装在螺旋压 力机的机身18上，把上模14安装到螺旋压力机的滑块13上、下模16安装到螺旋压力机的 垫板17上；②通过触摸屏20输入电机角速度ωc和螺旋压力机转动惯量J值，分别为10s^-1和100kgm²；③通过电机控制器1控制电机4动作，待角位移传感器3检测到电机角速度值等 于输入的电机角速度ωc时，电机控制器1控制电机4匀速，随后实施打击，吨位仪15显示 的压力值F为4×10⁶N；④根据吨位仪15显示的压力值F，按公式计算螺旋压力机 和模具的综合刚度值为1.6×10⁹Nm^-1。

其次，把坯料放置于螺旋压力机上模14、下模16之间，实施压制件的数控成形，具体 步骤为：①输入运行数据：C＝1.6×10⁹Nm^-1、F_d＝5×10⁶N、E_d＝10×10³J，②根据公式 计算该压制件成形所需的电机转速ω的值为18.9s^-1，通过控制电机4以 18.9s^-1的转速动作进而控制螺旋压力机运行，待角位移传感器3检测到电机转速值等于输入 的ω＝18.9s^-1，电机控制器1控制电机4匀速，随后实施打击，吨位仪15显示打击压力值为4.9×10⁶N；，

再次，由运动部分能量受力件的弹性变形功打击力误差 计算获得E＝17.8×10³J、W_t＝7.5×10³J、δ_F＝0.02；按公式计算电机 转速补偿精度δ_ω值为0.008，由公式ω_d＝ω(1+δ_ω)计算再次打击所需的电机转速值ω_d为 19.1，通过电机控制器1控制电机4以ω_d转速动作，以控制打击力误差。