陳超 ' 2，趙升噸1，崔敏超1，，2吳1凡，范淑琴1，石田徹2

1.西安交通大學(xué)機械工程學(xué)院，陜西西安710049；

2 ·德島大學(xué)先端技術(shù)科學(xué)教育部，日本德島770．8506）

摘要：在分析傳統(tǒng)熱模鍛壓力機的基礎(chǔ)上闡述了伺服式熱模鍛壓力機的優(yōu)點。伺服式熱模鍛壓力機的關(guān)鍵技術(shù)包括驅(qū)動電機、工作機構(gòu)和傳動方案等。

在驅(qū)動電機方面，分析了交流異步電機、變頻調(diào)速電機、開關(guān)磁阻電機和交流伺服電機在伺服式熱模鍛壓力機上應(yīng)用的合理性。

在工作機構(gòu)方面，提出了將肘桿機構(gòu)應(yīng)用于熱模鍛壓力機的新方法。

在傳動方案方面，對多電機驅(qū)動、多齒輪分散傳動和多套傳動機構(gòu)同步方案進行了研究。

Abstract：The advantages of hot die forging servo press were described on the basis of analysis of traditional hot die forging. The key technologies Of hot die forging servo press included driving motor，working mechanism，transmlsslon scheme and so on. The rationality Of application Of AC asynchronous motor，frequency converslon motor，switched reluctance motor and AC servo motor in hot die forging servo press was analyzed in aspect Of driving motor. A new method which used the triangular connecting rod toggle mechanism on hot die forging servo press was proposed aspect Of working mechanism. Multi motor dnve，multi gear transrmsslon and multi drive mechanism synchronization scheme were studied in transrrnsslon scheme. At last，the key technologies Of hot die forging servo press were summarized.

Keywords · Hot die forging servo press；Motor；Working mecharllsm；Transrmsslon scheme

熱模鍛壓力機是借助模具實現(xiàn)金屬毛坯熱成形的先進的鍛造設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。普通模鍛、偏心模鍛和擠壓等金屬型材的各種熱模鍛工藝都可以在熱模鍛壓力機上

如圖1所示，傳統(tǒng)的熱模鍛壓力機性能較差，生產(chǎn)率低，鍛件精度低，不能滿足工業(yè)生產(chǎn)中對模鍛設(shè)備的節(jié)能化、伺服化、精密化的要求 。

采用新型伺服電動機實現(xiàn)熱模鍛壓力機的伺服驅(qū)動在國內(nèi)尚屬空白。這種伺服式熱模鍛壓力機去掉了傳統(tǒng)熱模鍛壓力機中的核心部件氣動摩擦離合器湖，傳動系統(tǒng)簡單，造價明顯降低，工業(yè)實際推廣前景巨大。

研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的伺服式熱模鍛壓力機產(chǎn)品，對提高我國熱模鍛壓力機的國際競爭力具有重要的意義。

編輯

1伺服式熱模鍛壓力機的優(yōu)點

伺服式熱模鍛壓力機相比于傳統(tǒng)熱模鍛壓力機具有很大的優(yōu)勢，它有以下幾個優(yōu)能量利用率高，節(jié)能環(huán)保。

傳統(tǒng)熱模鍛壓力機的傳動系統(tǒng)主要包括交流異步電機、離合器、飛輪、制動器、齒輪減速系統(tǒng)和曲柄滑塊機構(gòu)等[ 6]。

由于交流異步電機啟動電流大，不能頻繁啟停，所以傳統(tǒng)熱模鍛壓力機必須帶有離合器和制動器。

由于有離合器和制動器，傳統(tǒng)熱模鍛壓力機不僅存在如飛輪空轉(zhuǎn)[ 7〕、離合和制動等的能量浪費，還需要定期更換離合器和制動器上磨損過度的摩擦材料，維護不便，費用較高[ 8 ]。

在工作狀態(tài)下，伺服式熱模鍛壓力機本身的耗能就比傳統(tǒng)熱模鍛壓力機低。此外，伺服式熱模鍛壓力機省去了離合器等部件，不再需要壓縮空氣驅(qū)動離合器，同時也可以省去空氣壓縮機的能量消耗。伺服式熱模鍛壓力機不存在飛輪空轉(zhuǎn)的能量損耗，因此有利于提高能量利用率，節(jié)能環(huán)保[ 10]

滑塊行程次數(shù)高?；瑝K的行程次數(shù)提高后，加熱毛坯在鍛壓過程中同上、下模具的接觸時間就短，有利于降低加工過程中模具的溫度，提高模具的使用壽命。

同時，由于接觸時間短，熱鍛件在單次行程中傳到模具上的熱量少，使熱模鍛壓力機可以連續(xù)工作，有利于提高生產(chǎn)率。

結(jié)構(gòu)簡單、維修量少。伺服式熱模鍛壓力機不需要離合器和用于儲存能量的大飛輪等，傳動系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)布局緊湊、維護保養(yǎng)方便、故障率低。

鍛壓過程數(shù)控伺服，可以實現(xiàn)智能化、數(shù)控化、信息化加工[ 11 ] 鍛壓時的工作曲線可以根據(jù)需求進行設(shè)置[ 12〕 對打擊能量進行伺服控制[ 13」 可以有效拓寬伺服式熱模鍛壓力機的工藝范圍，提高熱模鍛壓力機的工藝性能。

編輯

在工作時，實時監(jiān)測記錄壓力機的鍛壓參數(shù)，對伺服式熱模鍛壓力機進行信息化管理[ 14]

噪聲低。傳統(tǒng)的熱模鍛壓力機的離合器的排氣噪聲一般能達到110 dB ( A )，即便加了消聲器后也會超過國家規(guī)定的85 dB ( A)。伺服式熱模鍛壓力機不需要離合器等，采用伺服電機對滑塊的運動曲線進行伺服控制。

由于沒有了離合器，伺服式熱模鍛壓力機在工作時不會產(chǎn)生排氣噪聲和摩擦噪聲，降噪環(huán)保[巧」2伺服式熱模鍛壓力機的關(guān)鍵技術(shù)

2 · 1伺服式熱模鍛壓力機驅(qū)動電機的研究

目前在熱模鍛壓力機上可以采用的電機有交流異步電機、變頻調(diào)速電機、開關(guān)磁阻電機和交流伺服電交流異步電機是目前工業(yè)設(shè)備上應(yīng)用最廣泛的電機。

交流異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單[ 16] 價格便宜、牢固耐用07和] 維護方便[18〕 優(yōu)點，但也有電機頻繁啟停時發(fā)熱嚴(yán)重，啟動電流過大等缺點。目前國內(nèi)常見的傳統(tǒng)熱模鍛壓力機都是采用交流異步電機作為驅(qū)動源的，這種熱模鍛壓力機需要離合器和制動器等，能量利用率低。

將交流異步電機直接應(yīng)用熱模鍛壓力機會帶來很多問題，由于不能實現(xiàn)頻繁啟動，嚴(yán)重影響了熱模鍛壓力機的控制性能。

變頻調(diào)速電機是利用變頻器驅(qū)動的電動機的總稱。

變頻器主要通過控制半導(dǎo)體元件的通斷把電壓和頻率不變的交流電變成電壓和頻率可變化的交流電源[19] 變頻調(diào)速電機具有調(diào)速效率高[20)、噪聲低、調(diào)速范圍寬[ 21〕 適應(yīng)不同工況下的頻繁變速等優(yōu)點，非常適合應(yīng)用于需要頻繁啟?；蜃兯俚膱龊稀?/span>

但是，目前變頻調(diào)速電機技術(shù)也有很多的問題。我國發(fā)電廠的電動機供電電壓高于功率開關(guān)器件的耐壓水平，造成電壓上的不匹配。

變頻調(diào)速系統(tǒng)由于大量使用了電子元器件，造價較高。由于目前變頻調(diào)速電機主要應(yīng)用于小功率場合，因此變頻調(diào)速電機在熱模鍛壓力機上的應(yīng)用受到了限制，但隨著變頻調(diào)速電機的發(fā)展及相關(guān)電子元器件價格的降低，變頻調(diào)速系統(tǒng)在熱模鍛壓力機伺服驅(qū)動上將會得到更多的應(yīng)用。

開關(guān)磁阻電機是一種新型的調(diào)速電機。

開關(guān)磁阻電機具有結(jié)構(gòu)簡單[22〕可靠性高、成本低、動態(tài)響應(yīng)好[ 23 ] 優(yōu)點，但也具有轉(zhuǎn)矩脈動大、震動和噪聲大等缺點。

西安交通大學(xué)的趙升噸教授等在將開關(guān)磁阻電機應(yīng)用于熱模鍛壓力機方面做了很多研究工作。

由開關(guān)磁阻電機驅(qū)動的伺服式熱模鍛壓力機與傳統(tǒng)熱模鍛壓力機最大的區(qū)別是沒有離合器和飛輪等。

開關(guān)磁阻電機通過一級或多級齒輪減速驅(qū)動工作機構(gòu)運動，由工作機構(gòu)帶動滑塊做上下往復(fù)直線運動，完成工件的鍛壓工作。

編輯

交流伺服電機的控制速度和位置精度非常準(zhǔn)確，通過控制電壓信號來控制電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。伺服電機的抗過載能力強，非常適合應(yīng)用于有轉(zhuǎn)矩波動或快速起動的場合。

伺服電機的響應(yīng)速度快[ 24 ]

來源：網(wǎng)絡(luò) 侵刪

免責(zé)聲明：本文援引自網(wǎng)絡(luò)或其他媒體，與揚鍛官網(wǎng)無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本站證實，對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關(guān)內(nèi)容。