关于新型高速精密压力机传动机构研究

摘要：现如今，在电机的定转子、E/I铁芯、IT芯片等功能性冲压件的生产里面，高速精密压力机已经得到了广泛的应用，这种机器是以连续的高速冲压作为目的的自动冲床。在国外，像是瑞士的BRUDERER、德国的舒勒等著名锻压生产企业，都已经掌握了比较成熟的高速压力机下死点精度的控制技术，这对于新型高速精密压力机的传动机构来说非常重要，但是我国尚未完全地掌握这项重要技术，所以说对新型高速精密压力机的传动机构的研究仍然需要进一步加深。

关键词：冲压件；压力机；传动机构；下死点

引言

到现在为止，高速压力机已经发展了近百年了，压力机的传动模式以及驱动机构也经历了不同形式的变化，从曲柄滑块机构开始向多连杆机构逐步发展，瑞士的BRUDERER企业代表性的高速压力机就是杠杆式多连杆机构。压力机的应用开始从微电机行业扩宽到微电子行业。和传统的曲柄滑块式的高速压力机相比来看，多连杆式的高速压力机有着下死点动态精度比较高、振动幅度较小等优点，这是因为对于多连杆高速压力机的设计来说，其关键性技术就是对下死点附近的滑块的速度和波动最小为目标的，并且用步长搜索法对压力机的内部结构进行了相关的优化。本文简要介绍了新型高速精密压力机的传统机构的建模情况，然后分析了下死点对于压力机的传动机构的影响，主要内容如下。

1.新型高速精密压力机传动机构建模

1.1传动系统的构成

传动系统、润滑系统、离合器、机身以及制动器等系统共同构成高速压力机，其中的传动系统是对下死点的精度影响最大的因素。曲柄滑块机构是高速压力机的传动机构中通常使用的机构，但是如果进入高速旋转，曲柄滑块机构就会产生出非常大的不平衡惯性力，对下死点的精度产生严重的影响，所以说经常采用对称布置的曲柄滑块来对压力机进行平衡判定。根据相关的高速压力机的传统系统结构原理图我们可以看出，主传动机构是由曲轴、机身、调节螺杆、主连杆和滑块体构成的，它把电机的旋转运动改变成为了滑块的往复直线运动。压力机的动平衡机构是由曲轴、机身、配重块和副连杆共同构成的，而下死点指的是滑块体到最低点时的位置，滑块体滑动到最低点位置的重复精度就是我们所说的下死点精度。

从理论上来看，压力机中的曲柄滑块机构可以让平衡惯性力完全的达到要求，也就是说能让惯性力在轴承上面受到的动压力得到完全的平衡，但是在实际操作当中，存在着间隙、尺寸的误差，这就导致整个机构里面还有不平衡的惯性力存在。在压力机高速运转时，为了让共振时压力机的动态稳定性得到提高以及让高速压力机的高度尺寸减小，一般让平衡作用的机构曲柄长度达到主曲柄长度的两倍，这也会导致整个机构里面存在这不平衡的惯性力，不平衡惯性力的存在会因为转速等原因间接影响到下死点的精度。

1.2传动系统动力学模型的建立

对于下死点精度的影响来看，主要有以下几个因素：转速的变化、静平衡气压、几何的误差以及动平衡配重块的质量等。其中，几何误差对于压力机的下死点精度的影响主要就是在运动副的间隙和主要尺寸的尺寸误差里面；配重块的质量影响主要是对不平衡惯性力的大小的影响；而转速则是曲轴在每分钟内转动的次数，和压力机的冲在次数是相爱难沟通的，并且转速的变化对不平衡力也会产生相应的影响，进而对下死点的精度产生影响。

2.下死点精度对压力机冲压件的影响

2.1下死点的重要性

对于压力机的冲压加工来说，业内长期以来普遍认为的一点就是，模具的精度对冲压件的精度的影响最大，压力机仅仅是提供冲压动力，对冲压件的精度没有影响。但是伴随着技术的发展，有相关数据表明，高速精密的压力机能够对冲压件的精度产生极大的影响，并且还能对冲压件的使用寿命产生极大的影响。滑块上下运动时对工作台上表面的垂直度，工作台上表面和滑块地面的平行度以及施力机构的总间隙等等一系列的静态精度指标不是衡量高速压力机的唯一指标，更重要的还有其动态下的精度。而下死点精度就是压力机最重要的动态精度，同时也是高速压力机最关键的一项性能指标，它对于压力机的制造水准和技术水平来说是非常重要的。直到现在，国际上仍然没有一项条款对其有一个精准的要求。

2.2传动机构的热膨胀

著名的AIDI工程有限公司表示，单纯从设计的方面来看，压力机机床的机身以及其内部的零件膨胀是对压力机获得的动态特性影响最大的因素，应该首先考虑这一点。新型的高速精密压力机在运作的时候，势必会因为各个运转部位的摩擦而产生大量的摩擦热，这就会导致导柱、连杆和机架等零件出现热膨胀现象，同时对滑块的滑动产生影响，影响下死点的位置。从理论上来讲，连杆和导柱的热膨胀会让下死点的位置出现下偏移，总体会呈现出下死点先向上后向下偏移的趋势，并且升温部位的温度会对变化数值的大小产生影响，此外，机构的结构尺寸和相关材料的热特性也会对其产生影响，同时对冲压件的精度产生影响。在实际的操作中，因为每个机床的构造都有差异，所以说这种热膨胀的趋势并不是非常明显，甚至是不存在的。

3.结语

本文介绍了关于新型高速精密压力机传动机构的相关研究，分析了压力机的构造，对传动机构的建模情况进行了相关的分析，探究得出传动机构和下死点精度之间的影响关系，然后分析了下死点精度对于冲压件的影响，以及传动机构中的工件出现的热膨胀现象对于冲压件的精度影响。

参考文献：

[1]柯尊芒，鹿新建，冯华伟，王寒阳.新型高速精密压力机传动机构研究[J].锻压装备与制造技术，2013，03：33-34.

[2]何灿灿.高速压力机下死点精度及噪声测试技术研究现状[J].锻压装备与制造技术，2013，04：24-28.

作者简介：

迮恒华（1980-），男，江苏扬州人，汉族，大学专科学历，技术科副科长，机械设计方向。