机械式高速精冲机动平衡优化(一)

机械式高速精冲机动平衡优化(一)

Sep 22, 2022

 

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转发自:工 业 技 术

作者:徐震宇

(哈尔滨劳动技术学院,黑龙江 哈尔滨 150025)

摘 要 :高速精冲机的速度较快且精度较高,但由于其主传动系统发展存在一种不平衡的惯性力,进而加大整合机械的振动。

通过对3 200 kN 机械式高速精冲机主传动系统的运动学以及动态静力学展开分析,进而得出主传动机构激振力以及激振力矩随时间运行所得出的规律。

与此同时,通过优化动平衡来对其振动进行控制,抑制了振动响应。

关键词 :高速精冲机 ;主传动系统 ;动平衡优化 ;激振力 ;激振力矩中图分类号:TG38 文献标志码:A

引言

精冲装备的设备制造型能较高,可以选择改变他的冲压工艺来大幅的增强其振动性能,如果是因主传动机构而导致的震动则会大大地提高其整体性能。

做好振动控制工作,对减小振动的频率、增强制造精度等方面有着非常重要的现实意义。

主传动机构属于一种连杆机构,由内部构建在运动的过程中并不是匀速行驶的,但其在实际运动的过程必不可少的会惯性力运动,这样的目的是为了提高自身的运动效效率,可以很好地向主传动机身进行反应。

随着我国冲压设备的高速发展,其惯性力也得到极大地提升,机身的震动也更加的突出,出现这种震动的原因主要由于机构的惯性力和惯温铁液无法直接与底部相接触,且铁液降温较大,在起初开始浇筑时很容易出现反喷情况。

通过上述分析,可以采用以下措施进行解决。

首先,对浇道的形状进行改变,打破以往垂直形式,改成中空圆柱形,并设置相应的模具,利用成形机成形。

这样做的好处在于:圆形表面积较小且光滑,能够有效防止出现夹渣现象,同时在刚开始浇筑时,能够使铁液直接与底部接触,减少铁液温度的损耗。

在浇筑系统运行的过程中,完成泡沫模型的制作,通过调整预发泡密度的方式对表面的粗糙度进行有效掌控。

为了确保铁液温度不变,降低铁液对涂层产生的冲刷力,可根据消失膜铸造理论,在浇筑时借助高温铁液将 EPS 泡沫气化处理,以此来减少对铁液温度造成的损失。

另外,在确保强度不变的基础上,尽可能地减少 EPS 泡沫的使用量。

图 1 优化前后的激振力和激振力矩对比图

而更好地推动滑块的往复运动。

此机构能够很好地减轻电机力矩,对提高自身的运动性能有着重要的作用,为了提高对机构的研究,对机构展开了运动学以及动态静力学分析,能够找出激振力以及激振力矩实际变化情况。

1.1 机构分析

该研究所对此设计研制了一个压力为3 200 kN设机械式高速精冲机。

此精冲机的滑块行程为 70 mm,冲裁板的厚度为 10 mm。

机构的构成要素主要包括机架、曲柄、连杆以及滑块。

曲柄的主要作用是对整个连杆起到一个带动作用,进位置变得更加紧实。

在第一次填砂时,应保持砂的高度与箱体持平,在第二次填砂时,要起到覆砂的作用,确保充足的吃砂量,采用此种方式能够使铁包砂缺陷问题得到有效的解决,目前在飞轮铸件生产过程中,由于该缺陷导致的废品率已经被控制在 1 %~2 %。

1.2 动态静力学分析

在进行动态静力学分析的过程中,应与一定的运动规划相结合,与主传动机构的运动水平相结合,当这 2 个原动件均能够平稳运行时,构件均呈现刚体,可以不对构件的摩擦以及间隙进行计算。

由于重力是静态力,因此,即便不计较重力也依然可以得出不同构件的受力情况。

2 动平衡综合优化

导致压力机振动的因素有两大方面:

 

一是在展开冲压的时滑块同模具接触的过程中的弹性力使得机构出现振动现象;

二是由于主传动机构的惯性处于一种不平衡状态下所导致的整机振动。

而那些高精度的冲机,因为其有着较高的抗冲压工艺,并且三向应力的存在能够迅速地释放冲压过程中的弹性力,如此一来则会大大降低其震动性,并在实现振动控制时,由于某些固定因素所造成的振动是无法进行有效控制的,出现这种现象可以选择降低传动机构的不平衡惯性力,进而更好地实现对震动的控制作用。

机构的动平衡可以划分为综合平衡、整体平衡和部分平衡,由于主传动机构滑块移动副的存在,很多时候振摆力矩不能够很好地平衡,因此要想保证其稳定性就应不断地提高其质量的配置,这种方式也必然会提高机构的复杂性,降低其使用的时间,因此,通过优化动平衡来减轻激振力有着非常显著的效果,但值得注意的是在降低的过程中应做好优化平衡工作,尽量降低激振力以及激振力矩。

为了降低数学模型的难度,应做好优化假设工作:

1)假定原动件在运行的过程中始终处于一种匀速转动的状态;

2)将主传动的所有构造均处于一种刚性状态,并且保证质心同连杆连接点都处于一种连线重合的状态;

3)构件与构件间之间不用详细地计算出间隙的距离;

4)不用刻意关注启停机和冲压作用下导致机身出现振动现象;

5)不必过度极段运动构件出现的重力。

2.1

数学模型

2.1.1 设计变量

机构在展开实践的过程中,应完全确认后机构的形式,才能进行优化动平衡的工作,其简化模型也会决定主传动机构的实际质量和运动构件的质量等,但在假设的过程中质心同连杆的连接点明显重合,对此,应通过不同的运动构件质量及距离来当作其设计的实际变量。

2.1.2 目标函数

通过上述分析我们可以看出,激振力同激振力矩在机架带动下进而更好地作用于机身之中,进而能够更好地实现对整机的振动的调整工作,要想改变整机自带的振动性能,在进行动平衡优化时,最直接的方法就是减轻激振力和激振力矩,这样就能改变其振动性能。

2.2 优化结果对比分析