[發(fā)明專利]開關磁阻電動機伺服驅動雙肘桿機械壓力機的傳動系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710018064.4
• 申請日: 2007-06-15
• 公開（公告）號: CN101073924A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發(fā)明（設計）人: 趙升噸;尚萬峰;時亮亮
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B30B1/14
• 分類號: B30B1/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳翠蘭

技術領域

本發(fā)明屬于成形設備制造領域，涉及開關磁阻電動機的伺服控制技術，特別涉及開關磁阻電動機伺服驅動雙肘桿機械壓力機的傳動系統(tǒng)。

背景技術

金屬板材成形設備廣泛用于汽車、航空航天、電子、通信及家用電器領域中大量板殼零件的生產。特別是隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)生產朝著生產規(guī)模化、車型個性化、車型批量相對變小、車型變化快、多車型共線生產、車身覆蓋件大型化一體化的發(fā)展，傳統(tǒng)的加工單一品種的剛性生產線已不適應形勢的發(fā)展；傳統(tǒng)的機械壓力機板料沖壓時由于沖壓速度過高、產品質量差，且無法滿足工作柔性可調。特別對高強度鋼板的沖壓成形傳統(tǒng)機械壓力機無法滿足其工作要求，迫切需要數(shù)控新一代機械壓力機的開發(fā)。鑒于自動控制理論、計算機技術、電子技術、信息技術、電機技術和流體傳動技術的飛速發(fā)展及其在機械裝備中的成功應用，促進了板材成形設備數(shù)控化的迅速普及和相應新產品的不斷推出，具有高柔性和高效率的自動化沖壓設備，是世界沖壓技術及裝備發(fā)展的主要潮流。

目前的通用機械壓力機廣泛采用的是對心上傳動形式曲柄連桿滑塊機構。對國產J23-80型公稱壓力為800kN的通用開式機械壓力機進行計算，滑塊在工件塑性變形階段(通常α＝20°～60°)范圍內的速度往往超過工件塑性變形所允許的最大速度，在下列材料的板料拉延工藝時，所允許的最大合理速度V分別為：低碳鋼0.4m/s、不銹鋼0.19m/s、純鋁0.8m/s、硬鋁0.2m/s、鋅0.76m/s。而鈦合金塑性變形時對應變速率極為敏感，如TA15高溫變形時應變速率小于1s^-1，Ti60等溫變形溫度為960℃時應變速率應在0.001s^-1之內。而目前通用機械壓力機的最大滑塊速度可達0.5～1.5m/s。因此常常無法滿足塑性加工對速度的要求，導致在工業(yè)實際中往往不得不采用滑塊在工件變形階段速度較低的專用壓力機，例如雙動拉延壓力機或冷擠壓機甚至液壓機，而這些專用設備結構復雜、造價高、調試模具復雜，使用時能耗大。此外由于機械壓力機鍛沖工件時的滑塊速度過高，勢必造成在滑塊帶動上模向下運動到與下模剛接觸時沖擊碰撞力大，從而使整機被激發(fā)出較大的沖擊振動和結構噪聲，同時也大大降低了模具的壽命。

美國E.W.Bliss公司研制“Powerbar?Press”機械壓力機，采用偏心機構，整機總高度可達十幾米，很龐大，適合大噸位鍛沖工藝之用。但采用這種結構方式對目前現(xiàn)有機械壓力機改造時困難較大，因現(xiàn)有的通用型機械壓力機采用偏心機構的很少，因此該機構僅適合中大噸位的機械壓力機改造時采用，且設備橫向尺寸很大。

此外還有齒輪連桿式、橢圓齒輪式及雙曲柄式等機構雖然可以滿足一定低速鍛沖要求，但由于慣性力大無法平衡、或因結構復雜無法在工業(yè)實際中大范圍的推廣使用。

由于機械壓力機通過其上安裝的模具所完成的往往是中大批量的工業(yè)化鍛沖生產，故滑塊行程次數(shù)n往往作為機械壓力機的主要技術性能參數(shù)，通常不同噸位規(guī)格的機械壓力機該滑塊行程次數(shù)n不同。但在工業(yè)實際中使用的通用機械壓力機的n值每分鐘往往高達十幾、幾十甚至上百次，而高速機械壓力機n值最高可達4000次/分。因此簡單地依靠多增加一級或幾級齒輪減速傳動級數(shù)或采用交流可變頻異步電動機來降低曲柄角速度，實現(xiàn)滑塊在工作變形階段速度的降低(即在0°～360°范圍內的每個角度處速度都整體下降)，這樣必然會降低滑塊行程次數(shù)，使生產效率降低，同時也會大幅度降低飛輪速度，從而削弱飛輪提供瞬時高變形能的作用(由于機械壓力機在工件塑性變形過程中的工件塑性變形功的80％都是依靠飛輪動能的變化提供的)，使機械壓力機無法發(fā)揮公稱壓力，嚴重時會因飛輪速度降低太大而導致在工件變形階段電動機燒壞或發(fā)生悶車事故。此外，采用變頻器對普通的交流電動機進行控制時造價較高，例如在進行變頻振動下料的研究時采用的普通7.5kW交流異步電動機售價僅為1000多元人民幣，而與之配套的日本松下公司(Panasonic)M1×754BSA型低噪PWM控制方式的變頻器，其輸出頻率范圍為0.5～400Hz(分辨率為0.01Hz)，該變頻器售價高達10000元。總而言之，在工業(yè)實際應用中，簡單地將現(xiàn)有機械壓力機中的交流恒速電動機換成帶變頻器的交流電動機，來實現(xiàn)低速鍛沖急回特性是不可行的，鑒于上述同樣的原因，在工業(yè)實際中在機械壓力機中應用直流電動機也是不可行的。