交流伺服壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)是目前成形裝備發(fā)展的一個(gè)新方向，不但可以實(shí)現(xiàn)成形裝備柔性化和智能化，還可以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保。本文介紹了交流伺服壓力機(jī)工作原理和發(fā)展現(xiàn)狀。列舉了若干基于交流伺服壓力機(jī)的成形工藝實(shí)例，說(shuō)明這種新型壓力機(jī)在沖裁、拉深、擠壓、精沖等工藝中的優(yōu)良性能。最后就這種壓力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論。

傳統(tǒng)的壓力機(jī)，尤其是各種機(jī)械壓力機(jī)，均以交流感應(yīng)電機(jī)為動(dòng)力，靠飛輪儲(chǔ)存能量、離合器控制起停。其最大的缺點(diǎn)是滑塊工作特性固定，無(wú)法調(diào)節(jié)，工作適應(yīng)性差，缺乏“柔性”。交流伺服壓力機(jī)是成形裝備的最新發(fā)展，它以計(jì)算機(jī)控制的交流伺服電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)螺旋、曲柄連桿、肘桿或其它機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊所需的直線運(yùn)動(dòng)。它不但可以保持機(jī)械驅(qū)動(dòng)的種種優(yōu)點(diǎn)，而且改變了其工作特性不可調(diào)的缺點(diǎn)，使機(jī)械驅(qū)動(dòng)的成形裝備也具有了柔性化、智能化的特點(diǎn)，工作性能和工藝適應(yīng)性大大提高。還簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，方便安裝、減少維修、降低能耗、減輕重量。它是高新技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)的結(jié)合，對(duì)于推動(dòng)成形裝備的更新?lián)Q代，具有不可限量的影響。短短十多年，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從注塑機(jī)發(fā)展到折彎?rùn)C(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)等多種成形設(shè)備。日本各個(gè)著名的壓力機(jī)制造廠商如AIDA、KOMATSU、AMINO、ENOMOTO等公司均投入大量人力物力進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并已推出商品化的產(chǎn)品。AIDA公司將其開(kāi)發(fā)的這種新型壓力機(jī)稱(chēng)之為“第三代壓力機(jī)”，認(rèn)為具有劃時(shí)代的意義。歐洲一些壓力機(jī)廠商也加入到這一行列，如德國(guó)SCHULER公司在07年北京國(guó)際機(jī)床展（CIMT07）上推出了2,500—6,300kN的這類(lèi)壓力機(jī)系列產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家最近也開(kāi)始了這一技術(shù)的研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。本文介紹交流伺服傳動(dòng)的基本原理及在壓力機(jī)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，介紹若干基于交流伺服壓力機(jī)的沖壓工藝。

1.電氣傳動(dòng)與交流伺服驅(qū)動(dòng)

以電動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的電氣傳動(dòng)技術(shù)誕生于十九世紀(jì)初，迄今已有近200年的歷史，它已經(jīng)成為包括鍛壓機(jī)床在內(nèi)的各種機(jī)械裝備的主要傳動(dòng)方式。

電氣傳動(dòng)分直流和交流兩大類(lèi)。由于直流傳動(dòng)具有優(yōu)越的調(diào)速性能，直到上世紀(jì)上半葉，高性能可調(diào)傳動(dòng)均采用直流電動(dòng)機(jī)，而占電氣傳動(dòng)總量80%以上的一般傳動(dòng)則采用交流電動(dòng)機(jī)，不能調(diào)速，絕大部分鍛壓機(jī)械都屬于這一類(lèi)。“直流調(diào)速，交流不調(diào)速”形成了一種普遍的格局。盡管直流調(diào)速有許多優(yōu)越性，但由于采用機(jī)械換向，存在有換向器壽命低、換向火花、造價(jià)高等問(wèn)題，電機(jī)容量和速度以及應(yīng)用場(chǎng)合均收到一定限制，例如，其極限容量-速度積僅為106kW.RPM。

20世紀(jì)60-70年代，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的出現(xiàn)，產(chǎn)生了高性能交流調(diào)速系統(tǒng)，它克服了直流調(diào)速系統(tǒng)的缺點(diǎn)，達(dá)到直流調(diào)速同樣的性能。交流調(diào)速在近30年來(lái)得到迅速發(fā)展，已經(jīng)取代直流調(diào)速系統(tǒng)，成為電氣傳動(dòng)的主要發(fā)展方向。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2001年世界可調(diào)電氣傳動(dòng)產(chǎn)品中，交流傳動(dòng)已經(jīng)占到2/3以上。

伺服電機(jī)傳動(dòng)指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或其它參數(shù)可以按照任意的輸入信號(hào)而變化。長(zhǎng)期以來(lái)，交流伺服電機(jī)僅僅作為執(zhí)行元件，應(yīng)用于伺服控制系統(tǒng)，功率不超過(guò)1千瓦。大功率交流伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制裝置的出現(xiàn)，使這一技術(shù)得以應(yīng)用于機(jī)械裝備的主傳動(dòng)，成為交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。正是在這種背景下，發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)末期，開(kāi)始了將交流伺服傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于鍛壓機(jī)械的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，出現(xiàn)了交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓力機(jī)，十多年來(lái)得到了迅速發(fā)展。

2.交流伺服壓力機(jī)的特點(diǎn)

（1）實(shí)現(xiàn)柔性化和智能化，工作性能提高由于原動(dòng)機(jī)由不能調(diào)節(jié)和控制的普通感應(yīng)電機(jī)改為CNC控制可任意調(diào)節(jié)的伺服電動(dòng)機(jī)，自動(dòng)化智能化程度提高，工作效率提高；可以獲得任意的滑塊特性，設(shè)備的工藝適應(yīng)性擴(kuò)大；可以根據(jù)不同的工藝采用相應(yīng)的優(yōu)化曲線，提高工作性能。例如在伺服壓力機(jī)上拉深，成形極限可以提高25%。

（2）精度高一方面，伺服壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)可以精確控制，一般均裝有滑塊位移檢測(cè)裝置和滑塊行程調(diào)節(jié)裝置，滑塊的任意位置（包括下死點(diǎn)）可以準(zhǔn)確控制。伺服壓力機(jī)滑塊位置精度一般可以達(dá)0.01mm；另一方面，滑塊運(yùn)動(dòng)特性可以優(yōu)化，例如拉深、彎曲、壓印時(shí)，適當(dāng)?shù)幕瑝K曲線可減少回彈提高制件精度。

（3）簡(jiǎn)化傳動(dòng)環(huán)節(jié)，減少維修和節(jié)省能量伺服壓力機(jī)省去飛輪、離合器甚至采用直接傳動(dòng)，傳動(dòng)環(huán)節(jié)大大減少，維修工作量亦相應(yīng)減少。

伺服壓力機(jī)節(jié)能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：伺服電動(dòng)機(jī)較普通感應(yīng)電機(jī)效率高。交流伺服電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速，效率高，損耗小。減速時(shí)采用電磁制動(dòng)，制動(dòng)能量可儲(chǔ)存回收。與機(jī)械制動(dòng)和液壓傳動(dòng)的節(jié)流調(diào)速相比，可大大節(jié)省能量。在普通壓力機(jī)中，飛輪空轉(zhuǎn)耗能約占總能耗的6—30%，。伺服壓力機(jī)沒(méi)有飛輪，僅在工作時(shí)電機(jī)才旋轉(zhuǎn)，這一部分能量得以節(jié)省。在普通壓力機(jī)中，離合器（主要指摩擦離合器）耗能約占總能量的20%，伺服壓力機(jī)取消了離合器，這一部分能量得以節(jié)省。大多數(shù)中小型機(jī)械壓力機(jī)，采用摩擦制動(dòng)器。制動(dòng)器每周期均工作，消耗能量；伺服壓力機(jī)制動(dòng)器僅在停車(chē)時(shí)才起作用，制動(dòng)耗能得以節(jié)省。

當(dāng)然，節(jié)能效果尚決定于變流以及儲(chǔ)能和再利用的效率?？傮w而言，伺服壓力機(jī)較普通機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)都要節(jié)能。例如，采用這一技術(shù)的全電動(dòng)注塑機(jī)較傳統(tǒng)液壓式注塑機(jī)節(jié)能25-60%，而日本村田公司交流伺服數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)比液壓式也節(jié)能30％～40％；日本ENOMOTO公司開(kāi)發(fā)的基于這一技術(shù)的螺旋壓力機(jī)節(jié)能達(dá)50%。而AMINO公司聲稱(chēng)所開(kāi)發(fā)的伺服壓力機(jī)較油壓機(jī)節(jié)能2/3。小松AMERICA曾進(jìn)行過(guò)300噸壓力機(jī)連續(xù)工作功耗對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果證明伺服壓力機(jī)節(jié)能32-42%。

（4）環(huán)保伺服壓力機(jī)的環(huán)保特性體現(xiàn)在它具有液壓機(jī)的性能，但是又沒(méi)有液壓系統(tǒng)，完全消除了油液污染；又由于傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，傳動(dòng)噪音大大減少；滑塊運(yùn)動(dòng)特性優(yōu)化，減少工藝噪聲，如靜音沖裁，極大地改善生產(chǎn)環(huán)境。AMINO的25000KN伺服機(jī)械壓力機(jī)噪音僅為75db（A）,較普通壓力機(jī)減少10-20db。

（5）提高模具壽命和生產(chǎn)率 由于振動(dòng)減少，模具壽命可以提高3倍，設(shè)備壽命也相應(yīng)提高。由于伺服壓力機(jī)行程可以方便地調(diào)整，可以根據(jù)成形工藝需要，使壓力機(jī)在必要的最小行程工作，生產(chǎn)效率得以提高。其工作頻率不但高于液壓機(jī)，而且可以高于普通機(jī)械壓力機(jī)。

3.伺服壓力機(jī)傳動(dòng)方式及典型產(chǎn)品

（1）伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，推動(dòng)滑塊工作，具有最短的傳動(dòng)鏈，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、精度高，很有發(fā)展前景。目前這種壓力機(jī)有兩種形式。

1）直線伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)直線電機(jī)可以直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)滑塊工作，實(shí)現(xiàn)“零傳動(dòng)”。它已經(jīng)成功地應(yīng)用于機(jī)床的進(jìn)給、磁懸浮列車(chē)等。浙江大學(xué)在上世紀(jì)90年代就曾研制過(guò)5-50KN的此類(lèi)壓力機(jī)，與普通機(jī)械壓力機(jī)相比，節(jié)能40%，體積減少60%，重量減少40%。日本AIDA 公司已推出L-SF-300S的系列產(chǎn)品，最大規(guī)格10KN，行程100MM，最高工作頻率為200SPM。山田DOBBY公司開(kāi)發(fā)的同類(lèi)壓力機(jī)，具有示教功能，最大壓力為24kN，滑塊精度0.5μm.

2）伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)曲柄 日本AIDA公司的NC1-D和NS1-D系列屬于這類(lèi)產(chǎn)品。低速大扭矩伺服電動(dòng)機(jī)直接與曲柄聯(lián)接，無(wú)減速機(jī)構(gòu)，不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、，減少維護(hù)量、節(jié)能，而且噪音小，聲稱(chēng)即使在住宅區(qū)內(nèi)，也可以24小時(shí)工作。由于受伺服電機(jī)扭矩的限制，壓力機(jī)噸位不能太大，目前最大噸位為2500KN。

（2）伺服電機(jī)—減速—螺桿此類(lèi)壓力機(jī)一般將伺服電機(jī)通過(guò)同步皮帶與螺桿連接，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)特性類(lèi)似于液壓機(jī)，在全行程均可獲得額定壓力。局限性在于滾珠絲杠承載能力有限，滑動(dòng)螺旋效率低，壓力機(jī)噸位不能太大。常見(jiàn)形式有兩種：

1）全電動(dòng)數(shù)控伺服折彎?rùn)C(jī)板料折彎?rùn)C(jī)是應(yīng)用極為廣泛的彎曲設(shè)備，早在上世紀(jì)80年代已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化，普遍采用電液伺服加光柵形成閉環(huán)控制。折彎工藝從編程到彎曲過(guò)程模擬、控制、修正等均實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的全電動(dòng)折彎?rùn)C(jī)的出現(xiàn)，使其工作性能得到進(jìn)一步提高。

KOMATSU公司在1995年就開(kāi)發(fā)了PAS系列交流伺服折彎?rùn)C(jī)，目前規(guī)格已達(dá)350-1250KN。除節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般的優(yōu)點(diǎn)外，突出的特點(diǎn)是克服了液壓系統(tǒng)速度切換時(shí)的短暫停頓現(xiàn)象，滑塊運(yùn)動(dòng)更加敏捷；當(dāng)采用4個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以方便地補(bǔ)償機(jī)身和滑塊的變形，提高制件精度。據(jù)稱(chēng)，與液壓驅(qū)動(dòng)的折彎?rùn)C(jī)相比，生產(chǎn)率提高47%，運(yùn)行成本降低35%，節(jié)電15%，試折時(shí)材料消耗減少8-14%。

日本KOMATSU 四點(diǎn)折彎?rùn)C(jī)

2）螺旋精密壓力機(jī)AIDA公司A-SF壓力機(jī)屬于這類(lèi)產(chǎn)品，目前最大噸位為800KN，其工作性能類(lèi)似液壓機(jī)，以靜壓力工作。伺服電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)直徑不同的皮帶輪，具有不同的傳動(dòng)比，利用離合器來(lái)切換?？招谐虝r(shí)，減速比小，絲杠以較高速度旋轉(zhuǎn)；工作行程時(shí)，減速比大，絲桿轉(zhuǎn)速慢，增力比也大。這傳動(dòng)方式可以降低對(duì)電機(jī)的要求?；瑝K上有位移傳感器，反饋位移信號(hào)。KOMATSU公司HCP型伺服壓力機(jī)傳動(dòng)原理與此類(lèi)似。

（3）電機(jī)—減速—曲柄連桿（肘桿）日本KOMATSU、AIDA、AMINO、德國(guó)SCHULER等公司分別開(kāi)發(fā)了各種不同形式的伺服曲柄壓力機(jī)。KOMATSU 公司將這類(lèi)壓力機(jī)稱(chēng)之為“自由運(yùn)動(dòng)”（Free Motion）壓力機(jī)。伺服驅(qū)動(dòng)曲柄壓力機(jī)保留了曲柄壓力機(jī)的原有優(yōu)點(diǎn)。與螺旋傳動(dòng)不同，回程時(shí)電機(jī)無(wú)需反向，滑塊靠近下死點(diǎn)時(shí)速度自動(dòng)降低，增力比加大。這類(lèi)壓力機(jī)按傳動(dòng)方式來(lái)分，大致有以下三種：

1）電機(jī)-減速—曲柄連桿AIDA公司的NS1系列伺服曲柄壓力機(jī)屬于此類(lèi)型。伺服電機(jī)經(jīng)一級(jí)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)曲柄--連桿機(jī)構(gòu)。與普通曲柄壓力機(jī)不同的是，用交流伺服電機(jī)取代了普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，取消了飛輪、離合器，同時(shí)安裝了大電容來(lái)儲(chǔ)存電能。

2）電機(jī)-減速-曲柄-肘桿采用肘桿機(jī)構(gòu)可以提高增力比，減少電機(jī)容量，提高壓力機(jī)噸位。KOMATSU公司H1F單點(diǎn)伺服壓力機(jī)和AMINO公司雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)傳動(dòng)原理如下圖，AMINO公司此類(lèi)壓力機(jī)最大噸位可達(dá)25000kN。

Komatsu單點(diǎn)（左）和Amino雙點(diǎn)（右）伺服壓力機(jī)

3）混合傳動(dòng)（電機(jī)—減速--螺旋--肘桿） 采用這種傳動(dòng)方式，可以獲得更大的增力比，制造更大噸位的壓力機(jī)；缺點(diǎn)是由于螺旋需要正反轉(zhuǎn)，工作頻率不能太高。日本小松公司H2F雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)傳動(dòng)原理，兩臺(tái)伺服電機(jī)通過(guò)皮帶減速，帶動(dòng)滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)肘桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑塊上下運(yùn)動(dòng)。壓力機(jī)不僅有位移傳感器，而且有壓力傳感器，以反饋壓力信號(hào)。2004年小松公司生產(chǎn)的多點(diǎn)壓力機(jī)規(guī)格已經(jīng)達(dá)到42000kN。AMINO公司的雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)，25000kN的壓力機(jī)采用兩個(gè)200KW的交流伺服電機(jī)，最大規(guī)格達(dá)32000kN。

komatsu公司H2F雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)傳動(dòng)原理

AMINO公司雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)傳動(dòng)原理

（4）數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī) 數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)的發(fā)展已經(jīng)有數(shù)十年的歷史。最初多采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)，步?jīng)_頻率比較低，通常在200次/分以下。上世紀(jì)末期，數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)越來(lái)越多地采用液壓伺服驅(qū)動(dòng)，步?jīng)_頻率提高到600次/分以上。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)的出現(xiàn)，性能有了進(jìn)一步的提高。其主要優(yōu)點(diǎn)是消除了油液泄漏；系統(tǒng)無(wú)需預(yù)熱，可直接快速啟動(dòng)；節(jié)電30％～40％；步?jīng)_頻率較液壓伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)一步提高。采用伺服驅(qū)動(dòng)的MTORUM-2004EZ產(chǎn)品曾獲日本政府通產(chǎn)大臣獎(jiǎng)。天田公司也推出EM2510NT產(chǎn)品，采用雙伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，聲稱(chēng)為“世界上最快的數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)”。其步?jīng)_頻率達(dá)1800次/分。

（5）螺旋壓力機(jī) 電動(dòng)螺旋壓力機(jī)由于其一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到很大的發(fā)展，尤其在大噸位螺旋壓力機(jī)中具有巨大的潛力，目前最大噸位已經(jīng)達(dá)到320,000KN。

有人曾分析電動(dòng)螺旋壓力機(jī)電機(jī)的發(fā)熱過(guò)程，由于螺旋壓力機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)差率大，引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱，認(rèn)為其傳動(dòng)效率不比普通摩擦壓力機(jī)高，小能量打擊時(shí)，效率甚至低于普通摩擦壓力機(jī)。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的出現(xiàn)，從根本上解決了這一問(wèn)題。日本ENOMOTO公司在其電動(dòng)螺旋壓力機(jī)中，采用了交流伺服技術(shù)，開(kāi)發(fā)了100—1000噸的伺服螺旋壓力機(jī)。該產(chǎn)品獲2002年日本新技術(shù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。其主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能和控制精確方便，據(jù)稱(chēng)，節(jié)能效果達(dá)50%。國(guó)內(nèi)華中科技大學(xué)等單位也開(kāi)發(fā)了類(lèi)似產(chǎn)品。山東理工大學(xué)開(kāi)發(fā)了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)。

4.基于伺服壓力機(jī)的成形工藝舉例

（1）靜音沖裁 在壓力機(jī)上進(jìn)行沖裁工作時(shí)，材料斷裂的瞬間，工作負(fù)荷突然消失，積聚在機(jī)身和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的彈性變形能會(huì)在很短的時(shí)間里釋放，因而產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和巨大的噪音，不但損壞設(shè)備和模具，而且惡化生產(chǎn)環(huán)境、危害工人健康。如果能有效地控制滑塊運(yùn)動(dòng)，使所儲(chǔ)存的彈性變形能在材料完全斷裂之前就基本釋放完畢，有可能大大減少?zèng)_裁振動(dòng)，降低噪音。這種“靜音沖裁”可以在伺服壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)。KOMATSU公司聲稱(chēng)，采用伺服壓力機(jī)可以消除99%的沖裁噪音。這里，變速點(diǎn)的精確控制是關(guān)鍵。

靜音沖裁

（2）精密沖裁精密沖裁時(shí)，沖裁速度與工件質(zhì)量和模具壽命的有密切關(guān)系。日本KOMATSU公司在普通機(jī)械壓力機(jī)和HAF伺服壓力機(jī)上進(jìn)行了精密沖裁對(duì)比試驗(yàn)，工件為空調(diào)機(jī)凸輪，尺寸40×13MM，負(fù)荷80噸，材料SPC。沖裁速度越低，沖裁斷面剪切帶厚度就越大，斷面質(zhì)量越好。普通壓力機(jī)在2000-3000件后表面出現(xiàn)裂紋，但伺服壓力機(jī)在3000件后斷面仍保持完好。

精密沖裁

（3）盒形件拉深KOMATSU公司曾進(jìn)行了不銹鋼和軟碳鋼盒形件淺拉深的對(duì)比試驗(yàn)。工件高度為50MM，兩種材料的極限拉深速度分別為220MM/S和400MM/S，對(duì)應(yīng)的機(jī)械壓力機(jī)工作頻率分別為15SPM和30SPM。在機(jī)械壓力機(jī)上拉深兩種材料均出現(xiàn)裂紋；伺服壓力機(jī)工作頻率為36SPM，拉深時(shí)在行程48和25MM時(shí)兩次減速，兩種材料均獲得完好的工件。高強(qiáng)度鋼成形性能差，容易裂紋、起皺，采用變速拉深可以改善成形性能，提高成形極限20-30%，降低廢品率。這對(duì)汽車(chē)覆蓋件加工有重要的意義。

盒形件拉深

（4）軸承墊塊壓制成形原在機(jī)械壓力機(jī)上壓制成形，壓力110噸，工件公差為0.02mm，由于滑塊下死點(diǎn)位置漂移，常常周期性地超差；采用伺服壓力機(jī)后，由于可以嚴(yán)格控制滑塊下死點(diǎn)位置，工件實(shí)際偏差可以控制在0.01mm以內(nèi)，而載荷反而可以減少一半，僅為48噸。

軸承墊塊壓制

（5）鎂合金擠壓成形 鎂合金塑性差，塑性成形有較大難度。KOMATSU公司在其HCP3000伺服壓力機(jī)上成功地完成了鎂合金杯形件的反擠壓成形。毛坯為Φ80×8板料，坯料置入凹模后，凸模慢速下降，將毛坯壓在凸模和頂料器之間，在下降過(guò)程中毛坯被加熱到3000C；當(dāng)頂料器到下極限位置時(shí)，滑塊保持恒定壓力，以更低的速度下行，擠壓開(kāi)始，直至反擠壓工作全部完成（C-D段）；然后滑塊快速回程?；瑝K在一個(gè)循環(huán)內(nèi)經(jīng)歷了4種不同的速度，其中擠壓過(guò)程還是恒壓控制。顯然，在普通機(jī)械壓力機(jī)上這一工藝是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

鎂合金反擠壓成形過(guò)程

5.結(jié)論與討論

（1）交流伺服壓力機(jī)的發(fā)展前景 交流伺服壓力機(jī)在性能上具有許多優(yōu)越性，這已經(jīng)被證實(shí)。但是這種壓力機(jī)究竟有多大的發(fā)展前景，業(yè)界并沒(méi)有一致的看法，世界上真正實(shí)現(xiàn)了商品化生產(chǎn)的國(guó)家也不多。普通交流電動(dòng)機(jī)+飛輪的傳動(dòng)方式具有價(jià)廉、簡(jiǎn)單、可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)，有悠久的歷史，已經(jīng)在鍛壓機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，不可能也沒(méi)有必要在所有的壓力機(jī)中都采用伺服驅(qū)動(dòng)。但是伺服驅(qū)動(dòng)為壓力機(jī)帶來(lái)的一系列優(yōu)點(diǎn)，尤其是柔性化和節(jié)能減噪等的確為鍛壓設(shè)備展示了誘人前景。鍛壓生產(chǎn)在節(jié)能、環(huán)保和高性能方面的要求日益提高，將使它的競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越大。

大功率交流伺服電機(jī)及其控制系統(tǒng)目前價(jià)格昂貴，是這一技術(shù)推廣應(yīng)用的主要障礙。造成這一問(wèn)題的主要原因是大功率交流伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)目前基本為國(guó)外產(chǎn)品所壟斷。隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，與進(jìn)口產(chǎn)品開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)，市場(chǎng)價(jià)格就會(huì)迅速降低，這一技術(shù)在成形裝備的應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來(lái)越廣?？梢灶A(yù)見(jiàn)，伺服壓力機(jī)將在一些重要的制造領(lǐng)域，如電子產(chǎn)品、汽車(chē)等精密制造領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。它將部分地取代液壓機(jī)、普通機(jī)械壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)。

（2）交流伺服驅(qū)動(dòng)的能耗和電動(dòng)機(jī)容量 如上所述，普通壓力機(jī)中，電機(jī)的負(fù)荷相對(duì)比較穩(wěn)定，即令是工作周期的非工作時(shí)段，飛輪也要消耗能量以恢復(fù)飛輪轉(zhuǎn)速，全周期均消耗能量，電機(jī)額定功率基本上等于周期的平均能耗。對(duì)于交流伺服驅(qū)動(dòng)而言，沒(méi)有飛輪，實(shí)際消耗的功率是變動(dòng)的。就電機(jī)的額定功率而言，伺服壓力機(jī)將大于普通機(jī)械壓力機(jī)。但是，由于兩種驅(qū)動(dòng)方式功率消耗情況大不相同，伺服壓力機(jī)實(shí)際能耗仍低于普通壓力機(jī)。減小電機(jī)容量的途徑之一是提高電機(jī)過(guò)載能力。

（3）伺服壓力機(jī)工作時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊 伺服曲柄壓力機(jī)工作時(shí)將會(huì)產(chǎn)生很大的短時(shí)沖擊電流，尤其是大噸位壓力機(jī)，這將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生極大的危害，必須予以重視。一個(gè)有效的方法是采用電容儲(chǔ)能。相反，伺服螺旋壓力機(jī)在換向時(shí)電流將比普通螺旋壓力機(jī)小，減少電機(jī)發(fā)熱和電流沖擊。

（4）加快研究開(kāi)發(fā)步伐 以交流伺服壓力機(jī)取代傳統(tǒng)感應(yīng)電機(jī)，可以大大提高成形裝備的自動(dòng)化、智能化水平，改善工作性能，具有劃時(shí)代的意義。目前國(guó)內(nèi)這一技術(shù)尚比較落后，但國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家也剛起步不久，鑒于其廣闊的應(yīng)用前景，必須加快這項(xiàng)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，方可趕上裝備技術(shù)世界發(fā)展的潮流。

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