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轉發(fā)自：工 業(yè) 技 術

作者：徐震宇

（哈爾濱勞動技術學院，黑龍江 哈爾濱 150025）

摘 要 ：高速精沖機的速度較快且精度較高，但由于其主傳動系統(tǒng)發(fā)展存在一種不平衡的慣性力，進而加大整合機械的振動。

通過對3 200 kN 機械式高速精沖機主傳動系統(tǒng)的運動學以及動態(tài)靜力學展開分析，進而得出主傳動機構激振力以及激振力矩隨時間運行所得出的規(guī)律。

與此同時，通過優(yōu)化動平衡來對其振動進行控制，抑制了振動響應。

關鍵詞 ：高速精沖機 ；主傳動系統(tǒng) ；動平衡優(yōu)化 ；激振力 ；激振力矩中圖分類號：TG38 文獻標志碼：A

引言

精沖裝備的設備制造型能較高，可以選擇改變他的沖壓工藝來大幅的增強其振動性能，如果是因主傳動機構而導致的震動則會大大地提高其整體性能。

做好振動控制工作，對減小振動的頻率、增強制造精度等方面有著非常重要的現(xiàn)實意義。

主傳動機構屬于一種連桿機構，由內(nèi)部構建在運動的過程中并不是勻速行駛的，但其在實際運動的過程必不可少的會慣性力運動，這樣的目的是為了提高自身的運動效效率，可以很好地向主傳動機身進行反應。

隨著我國沖壓設備的高速發(fā)展，其慣性力也得到極大地提升，機身的震動也更加的突出，出現(xiàn)這種震動的原因主要由于機構的慣性力和慣溫鐵液無法直接與底部相接觸，且鐵液降溫較大，在起初開始澆筑時很容易出現(xiàn)反噴情況。

通過上述分析，可以采用以下措施進行解決。

首先，對澆道的形狀進行改變，打破以往垂直形式，改成中空圓柱形，并設置相應的模具，利用成形機成形。

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)運行的過程中，完成泡沫模型的制作，通過調整預發(fā)泡密度的方式對表面的粗糙度進行有效掌控。

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，在確保強度不變的基礎上，盡可能地減少 EPS 泡沫的使用量。

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運動。

此機構能夠很好地減輕電機力矩，對提高自身的運動性能有著重要的作用，為了提高對機構的研究，對機構展開了運動學以及動態(tài)靜力學分析，能夠找出激振力以及激振力矩實際變化情況。

1.1 機構分析

該研究所對此設計研制了一個壓力為3 200 kN設機械式高速精沖機。

此精沖機的滑塊行程為 70 mm，沖裁板的厚度為 10 mm。

機構的構成要素主要包括機架、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，進位置變得更加緊實。

在第一次填砂時，應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，由于該缺陷導致的廢品率已經(jīng)被控制在 1 %~2 %。

1.2 動態(tài)靜力學分析

在進行動態(tài)靜力學分析的過程中，應與一定的運動規(guī)劃相結合，與主傳動機構的運動水平相結合，當這 2 個原動件均能夠平穩(wěn)運行時，構件均呈現(xiàn)剛體，可以不對構件的摩擦以及間隙進行計算。

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

2 動平衡綜合優(yōu)化

導致壓力機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構出現(xiàn)振動現(xiàn)象；

二是由于主傳動機構的慣性處于一種不平衡狀態(tài)下所導致的整機振動。

而那些高精度的沖機，因為其有著較高的抗沖壓工藝，并且三向應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行有效控制的，出現(xiàn)這種現(xiàn)象可以選擇降低傳動機構的不平衡慣性力，進而更好地實現(xiàn)對震動的控制作用。

機構的動平衡可以劃分為綜合平衡、整體平衡和部分平衡，由于主傳動機構滑塊移動副的存在，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)定性就應不斷地提高其質量的配置，這種方式也必然會提高機構的復雜性，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)學模型的難度，應做好優(yōu)化假設工作：

1）假定原動件在運行的過程中始終處于一種勻速轉動的狀態(tài)；

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

3）構件與構件間之間不用詳細地計算出間隙的距離；

4）不用刻意關注啟停機和沖壓作用下導致機身出現(xiàn)振動現(xiàn)象；

5）不必過度極段運動構件出現(xiàn)的重力。

2.1

數(shù)學模型

2.1.1 設計變量

機構在展開實踐的過程中，應完全確認后機構的形式，才能進行優(yōu)化動平衡的工作，其簡化模型也會決定主傳動機構的實際質量和運動構件的質量等，但在假設的過程中質心同連桿的連接點明顯重合，對此，應通過不同的運動構件質量及距離來當作其設計的實際變量。

2.1.2 目標函數(shù)

通過上述分析我們可以看出，激振力同激振力矩在機架帶動下進而更好地作用于機身之中，進而能夠更好地實現(xiàn)對整機的振動的調整工作，要想改變整機自帶的振動性能，在進行動平衡優(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。

2.2 優(yōu)化結果對比分析