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轉(zhuǎn)發(fā)自：工業(yè)技術(shù) 中國新技術(shù)新產(chǎn)品

作者：徐震宇

（哈爾濱勞動技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

通過上述分析，可以采用以下措施進(jìn)行解決。

首先，對澆道的形狀進(jìn)行改變，打破以往垂直形式，改成中空圓柱形，并設(shè)置相應(yīng)的模具，利用成形機(jī)成形。

這樣做的好處在于：圓形表面積較小且光滑，能夠有效防止出現(xiàn)夾渣現(xiàn)象，同時在剛開始澆筑時，能夠使鐵液直接與底部接觸，減少鐵液溫度的損耗。

在澆筑系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，完成泡沫模型的制作，通過調(diào)整預(yù)發(fā)泡密度的方式對表面的粗糙度進(jìn)行有效掌控。

為了確保鐵液溫度不變，降低鐵液對涂層產(chǎn)生的沖刷力，可根據(jù)消失膜鑄造理論，在澆筑時借助高溫鐵液將 EPS 泡沫氣化處理，以此來減少對鐵液溫度造成的損失。

另外，在確保強(qiáng)度不變的基礎(chǔ)上，盡可能地減少 EPS 泡沫的使用量。

鐵包砂缺陷的防控

在以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對振動頻率進(jìn)行調(diào)整，利用三維振實(shí)臺，將加速度控制在 1 g~2 g，對于不同鑄件來說，可以對振實(shí)時間與頻率進(jìn)行調(diào)整，如若振實(shí)的時間不足、頻率較低，則會影響最終的振實(shí)效果；

如若振實(shí)時間較長、頻率較高，則會使型砂自身變得松散。

通過大量實(shí)驗(yàn)研究能夠得出，最佳振實(shí)時間為 20 s，頻率在 45 Hz~50 Hz，振幅為 1 mm~1.5 mm，操作方式為首先將底砂加入其中，振實(shí)以后再埋砂，分兩次對泡沫模樣填砂。

對于不易進(jìn)砂之處，可加入人工力量作為輔助，將型砂填滿、振實(shí)，確保每個死角位置都能夠有充足的砂。

另外，也可以采用樹脂砂預(yù)埋填實(shí)法，使泡沫模型中不易進(jìn)砂的性力矩引起的，大大降低了傳動機(jī)構(gòu)的加工精度，加劇了設(shè)備構(gòu)件出現(xiàn)破壞的現(xiàn)象，會大大縮短使用的壽命。

不利于延長使用時間。因此，應(yīng)做好進(jìn)行動平衡優(yōu)化工作進(jìn)而更好的降低激振力以及激振力矩。

1 3 200 kN 高速精沖機(jī)主傳動系統(tǒng)

機(jī)構(gòu)分析

該研究所對此設(shè)計(jì)研制了一個壓力為3 200 kN設(shè)機(jī)械式高速精沖機(jī)。

此精沖機(jī)的滑塊行程為 70 mm，沖裁板的厚度為 10 mm。

機(jī)構(gòu)的構(gòu)成要素主要包括機(jī)架、曲柄、連桿以及滑塊。

曲柄的主要作用是對整個連桿起到一個帶動作用，進(jìn)位置變得更加緊實(shí)。

在第一次填砂時，應(yīng)保持砂的高度與箱體持平，在第二次填砂時，要起到覆砂的作用，確保充足的吃砂量，采用此種方式能夠使鐵包砂缺陷問題得到有效的解決，目前在飛輪鑄件生產(chǎn)過程中，由于該缺陷導(dǎo)致的廢品率已經(jīng)被控制在 1 %~2 %。

綜上所述，通過本文的研究能夠得出，在鑄造工業(yè)中對飛輪鑄件進(jìn)行生產(chǎn)時，由于其壁厚較薄、內(nèi)腔較大，一旦在操作中方式不當(dāng)很可能出現(xiàn)夾渣、變形、鐵包砂等缺陷問題。通過許多研究證明，采用支撐筋的方式能夠有效克服變形缺陷；

采用密度在 26 g/L~28 g/L 的預(yù)發(fā)泡，在澆筑中將直澆道轉(zhuǎn)變?yōu)閳A柱形澆道，使鐵液的溫度損耗降到最低，使夾渣問題得到有效緩解；

對于鐵包砂缺陷，通過調(diào)整振實(shí)參數(shù)、人工輔助埋砂等方式能夠使模樣中各個角落都得到充足的砂，從而使鐵包砂缺陷得到良好的彌補(bǔ)和解決，鑄件的合理率與成品率得到顯著提升。

圖 1 優(yōu)化前后的激振力和激振力矩對比圖

而更好地推動滑塊的往復(fù)運(yùn)動。

此機(jī)構(gòu)能夠很好地減輕電機(jī)力矩，對提高自身的運(yùn)動性能有著重要的作用，為了提高對機(jī)構(gòu)的研究，對機(jī)構(gòu)展開了運(yùn)動學(xué)以及動態(tài)靜力學(xué)分析，能夠找出激振力以及激振力矩實(shí)際變化情況。

 動態(tài)靜力學(xué)分析

在進(jìn)行動態(tài)靜力學(xué)分析的過程中，應(yīng)與一定的運(yùn)動規(guī)劃相結(jié)合，與主傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動水平相結(jié)合，當(dāng)這 2 個原動件均能夠平穩(wěn)運(yùn)行時，構(gòu)件均呈現(xiàn)剛體，可以不對構(gòu)件的摩擦以及間隙進(jìn)行計(jì)算。

由于重力是靜態(tài)力，因此，即便不計(jì)較重力也依然可以得出不同構(gòu)件的受力情況。

 動平衡綜合優(yōu)化

導(dǎo)致壓力機(jī)振動的因素有兩大方面：

一是在展開沖壓的時滑塊同模具接觸的過程中的彈性力使得機(jī)構(gòu)出現(xiàn)振動現(xiàn)象；

二是由于主傳動機(jī)構(gòu)的慣性處于一種不平衡狀態(tài)下所導(dǎo)致的整機(jī)振動。

而那些高精度的沖機(jī)，因?yàn)槠溆兄^高的抗沖壓工藝，并且三向應(yīng)力的存在能夠迅速地釋放沖壓過程中的彈性力，如此一來則會大大降低其震動性，并在實(shí)現(xiàn)振動控制時，由于某些固定因素所造成的振動是無法進(jìn)行有效控制的，出現(xiàn)這種現(xiàn)象可以選擇降低傳動機(jī)構(gòu)的不平衡慣性力，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)對震動的控制作用。

機(jī)構(gòu)的動平衡可以劃分為綜合平衡、整體平衡和部分平衡，由于主傳動機(jī)構(gòu)滑塊移動副的存在，很多時候振擺力矩不能夠很好地平衡，因此要想保證其穩(wěn)定性就應(yīng)不斷地提高其質(zhì)量的配置，這種方式也必然會提高機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，降低其使用的時間，因此，通過優(yōu)化動平衡來減輕激振力有著非常顯著的效果，但值得注意的是在降低的過程中應(yīng)做好優(yōu)化平衡工作，盡量降低激振力以及激振力矩。

為了降低數(shù)學(xué)模型的難度，應(yīng)做好優(yōu)化假設(shè)工作：

1）假定原動件在運(yùn)行的過程中始終處于一種勻速轉(zhuǎn)動的狀態(tài)；

2）將主傳動的所有構(gòu)造均處于一種剛性狀態(tài)，并且保證質(zhì)心同連桿連接點(diǎn)都處于一種連線重合的狀態(tài)；

3）構(gòu)件與構(gòu)件間之間不用詳細(xì)地計(jì)算出間隙的距離；

4）不用刻意關(guān)注啟停機(jī)和沖壓作用下導(dǎo)致機(jī)身出現(xiàn)振動現(xiàn)象；

5）不必過度極段運(yùn)動構(gòu)

數(shù)學(xué)模型

設(shè)計(jì)變量

機(jī)構(gòu)在展開實(shí)踐的過程中，應(yīng)完全確認(rèn)后機(jī)構(gòu)的形式，才能進(jìn)行優(yōu)化動平衡的工作，其簡化模型也會決定主傳動機(jī)構(gòu)的實(shí)際質(zhì)量和運(yùn)動構(gòu)件的質(zhì)量等，但在假設(shè)的過程中質(zhì)心同連桿的連接點(diǎn)明顯重合，對此，應(yīng)通過不同的運(yùn)動構(gòu)件質(zhì)量及距離來當(dāng)作其設(shè)計(jì)的實(shí)際變量。

 目標(biāo)函數(shù)

通過上述分析我們可以看出，激振力同激振力矩在機(jī)架帶動下進(jìn)而更好地作用于機(jī)身之中，進(jìn)而能夠更好地實(shí)現(xiàn)對整機(jī)的振動的調(diào)整工作，要想改變整機(jī)自帶的振動性能，在進(jìn)行動平衡優(yōu)化時，最直接的方法就是減輕激振力和激振力矩，這樣就能改變其振動性能。

優(yōu)化結(jié)果對比分析

從圖 1 我們不難看出，一些原始的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在開展動平衡優(yōu)化時，其質(zhì)量合理均勻地分布能夠更好地實(shí)現(xiàn)對激振力的調(diào)整工作，整機(jī)激振力（水平方向內(nèi)）FX 最大值下降了近 20 %，周期絕對值下降了近 22 %；激振力（豎直方向）

FY 最大值下降了 2 %，每周期絕對值下降了 3 %。

從優(yōu)化后的最終結(jié)果我們不難看出，開展動平衡優(yōu)化能夠最大限度地減輕激振力和激振力矩，還可以降低不平衡慣性力而引發(fā)的振動效應(yīng)。

結(jié)語

綜上所述，要想提高設(shè)備的使用時間，就應(yīng)避免高速精沖機(jī)所帶來的劇烈振動，其大幅度的振動性能不利于提高加工的精度，因此，要想發(fā)現(xiàn)機(jī)械式高速精沖機(jī)出現(xiàn)振動的重要因素，應(yīng)做好平衡優(yōu)化的工作。

該文針對 3 200 kN 機(jī)械式高速精沖機(jī)，對其主傳動系統(tǒng)展開了運(yùn)動學(xué)分析以及靜態(tài)動力學(xué)分析，得出了激振力和激振力矩會因時間等因素的改變而導(dǎo)致最終結(jié)果的改變的結(jié)論，要想避免結(jié)果出現(xiàn)改變就應(yīng)不斷提高主傳動機(jī)構(gòu)的質(zhì)量，進(jìn)而抑制整機(jī)出現(xiàn)振動現(xiàn)象。

優(yōu)化后的激振力值也有了顯著地降低，并且，還可以對初始激振力矩合理有效地控制，提高了因不平衡慣性力所導(dǎo)致的振動現(xiàn)象。

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