專利名稱：鍛壓件的數(shù)控成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種鍛壓件的數(shù)控成形方法，屬于機(jī)械工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的鍛壓件生產(chǎn)有模鍛和擠壓等工藝，模鍛有錘上模鍛、液壓機(jī)模鍛、曲柄壓力機(jī)模鍛、平鍛機(jī)模鍛、摩擦壓力機(jī)模鍛等工藝，擠壓有液壓機(jī)擠壓、曲柄壓力機(jī)擠壓、摩擦壓力機(jī)擠壓等工藝，其鍛擊速度和鍛擊能量需要人工或機(jī)械控制，缺點(diǎn)是鍛件精度低、力能誤差大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述存在問題，提供一種鍛件精度高、力能誤差小的采用螺旋壓力機(jī)的力能精確控制的鍛壓件的數(shù)控成形方法。其技術(shù)方案為一種鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于采用如下步驟首先確定螺旋壓力機(jī)和模具綜合剛度的數(shù)值，具體步驟為①將噸位儀安裝在螺旋壓力機(jī)的機(jī)身上，把模具安裝到螺旋壓力機(jī)上；②通過控制部件輸入電機(jī)角速度《C和螺旋壓力機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J ；③通過控制部件控制電機(jī)動作，待檢測到電機(jī)角速度值等于輸入的電機(jī)角速度《C時，控制部件控制電機(jī)勻速，隨后實(shí)施打擊；④根據(jù)噸位儀顯示的壓力值
F，按公式C = J—，計(jì)算螺旋壓力機(jī)和模具的綜合剛度值C ； Jmc其次，把坯料放置于螺旋壓力機(jī)模具之間，實(shí)施鍛壓件的數(shù)控成形，具體步驟為 ①輸入運(yùn)行數(shù)據(jù)C』d、Fd，②控制部件根據(jù)公式fi；2 =j(Ed 計(jì)算所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速ω的
值，通過控制電機(jī)以ω轉(zhuǎn)速動作進(jìn)而控制螺旋壓力機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)控成形；公式中《C為電機(jī)角速度，推薦取值3 π ； ω為所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速，F(xiàn)d為工件變形抗力，&為工件變形功。所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，模具采用m個工位模具，壓制一個工件，實(shí)施鍛壓件的數(shù)控成形，具體步驟為Fd = Fdi,Ed = Edi，其中Fdi、Edi分別是該工件在第i個工位上的
工件變形抗力和工件變形功，分別代入公式=j(Edi +^)，即可得到該工件在第i個
工位上所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速Q(mào)i的值。所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，螺旋壓力機(jī)包括電機(jī)、控制部件、傳動機(jī)構(gòu)和安裝在機(jī)身上的工作機(jī)構(gòu)，其中控制部件與電機(jī)連接，電機(jī)輸出軸通過傳動機(jī)構(gòu)連接工作機(jī)構(gòu)。所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，控制部件包括電機(jī)控制器、制動器、角位移傳感器、可編程控制器和觸摸屏，其中制動器和角位移傳感器均安裝在電機(jī)的輸出軸上，電機(jī)控制器的輸出端接電機(jī)的輸入端，電機(jī)控制器的輸入端分別接角位移傳感器、可編程控制器和觸摸屏的輸出端，可編程控制器的輸出端接制動器的控制端，可編程控制器的輸入端接觸摸屏。所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，傳動機(jī)構(gòu)是指皮帶傳動和齒輪傳動，其中皮帶傳動包括主動帶輪、傳動帶和從動帶輪，齒輪傳動包括齒輪軸和從動齒輪，主動帶輪固定安裝在電機(jī)的輸出軸上，從動帶輪固定安裝在齒輪軸上，從動齒輪固定安裝在工作機(jī)構(gòu)上。所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，工作機(jī)構(gòu)包括螺桿、上螺母、下螺母和滑塊，其中螺桿的上端連接傳動機(jī)構(gòu)，螺桿中部通過上螺母連接機(jī)身，螺桿下部通過下螺母連接滑塊。所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，模具采用多工位模具。所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，模具包括上模和下模。所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，電機(jī)采用開關(guān)磁阻電機(jī)或可逆電機(jī)。所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，角位移傳感器可以采用旋轉(zhuǎn)變壓器或霍爾傳感器，制動器采用盤式制動器。所述的坯料、工件、鍛壓件為同一物件在成形前、成形中和成形后的不同名稱。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)為1、本發(fā)明采用螺旋壓力機(jī)數(shù)控速度成形，鍛壓件的成形參數(shù)通過輸入數(shù)據(jù)精確控制，用這種方法加工鍛壓件，鍛壓件精度高、加工余量小，節(jié)能高效。屬于優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、 省力的塑性成形新技術(shù)，適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的方向，能滿足對精密成形技術(shù)提出的更高要求， 實(shí)現(xiàn)工業(yè)界“凈成形”的奮斗目標(biāo)2、本發(fā)明可用于各種金屬鍛件的冷態(tài)、溫態(tài)和熱態(tài)的鍛壓成形。


圖1是本發(fā)明涉及的螺旋壓力機(jī)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、電機(jī)控制器2、制動器3、角位移傳感器4、電機(jī)5、主動帶輪6、傳動帶 7、從動帶輪 8、齒輪軸 9、從動齒輪 10、上螺母 11、螺桿 12、下螺母 13、滑塊14、上模15、噸位儀16、下模17、墊板18、機(jī)身19、可編程控制器20、觸摸屏
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明螺旋壓力機(jī)包括電機(jī)4、控制部件、傳動機(jī)構(gòu)和安裝在機(jī)身18上的工作機(jī)構(gòu)，其中電機(jī)4采用開關(guān)磁阻電機(jī)，角位移傳感器3采用旋轉(zhuǎn)變壓器，制動器2采用盤式制動器?？刂撇考姍C(jī)控制器1、制動器2、角位移傳感器3、可編程控制器19和觸摸屏 20，其中制動器2和角位移傳感器3均安裝在電機(jī)4的輸出軸上，電機(jī)控制器1的輸出端接電機(jī)4的輸入端，電機(jī)控制器1的輸入端分別接角位移傳感器3、可編程控制器19和觸摸屏20的輸出端，可編程控制器19的輸出端接制動器2的控制端，可編程控制器19的輸入端接觸摸屏20。傳動機(jī)構(gòu)是指皮帶傳動和齒輪傳動，其中皮帶傳動包括主動帶輪5、傳動帶6和從動帶輪7，齒輪傳動包括齒輪軸8和從動齒輪9，主動帶輪5固定安裝在電機(jī)4的輸出軸上， 從動帶輪7固定安裝在齒輪軸8上，從動齒輪9固定安裝在工作機(jī)構(gòu)上。工作機(jī)構(gòu)包括螺桿11、上螺母10、下螺母12和滑塊13，其中螺桿11的上端連接傳動機(jī)構(gòu)，螺桿11中部通過上螺母10連接機(jī)身18，螺桿11下部通過下螺母12連接滑塊13。實(shí)施例1 模塊采用一個工位模具，壓制一個鍛壓件，用于測定綜合剛度的電機(jī)角速度"c為10s—1，螺旋壓力機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J為lOOkgm2、工件變形抗力Fd為5X106N、工件變形功&為10 X IO3J,具體成形過程為首先確定螺旋壓力機(jī)和模具綜合剛度的數(shù)值，具體步驟為①將噸位儀15安裝在螺旋壓力機(jī)的機(jī)身18上，把上模14安裝到螺旋壓力機(jī)的滑塊13上、下模16安裝到螺旋壓力機(jī)的墊板17上；②通過觸摸屏20輸入電機(jī)角速度ω c和螺旋壓力機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J值，分別為IOiT1和IOOkgm2 ；③通過電機(jī)控制器1控制電機(jī)4動作，待角位移傳感器3檢測到電機(jī)角速度值等于輸入的電機(jī)角速度ω c時，電機(jī)控制器1控制電機(jī)4勻速，隨后實(shí)施打擊，噸位
儀15顯示的壓力值F為4Χ IOfiN ；④根據(jù)噸位儀15顯示的壓力值F，按公式C = J—，計(jì)算
Jmc
螺旋壓力機(jī)和模具的綜合剛度值為1. 6Χ IO9Nm、其次，把坯料放置于螺旋壓力機(jī)上模14、下模16之間，實(shí)施鍛壓件的數(shù)控成形，具體步驟為①輸入運(yùn)行數(shù)據(jù)=C = 1.6 X IO9Nm"1, Fd = 5 X IO6N, Ed = IOXlO3J,②控制部件根據(jù)公式=j(Ed +g)計(jì)算該鍛壓件成形所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速ω的
值為18. 9s、通過控制電機(jī)4以18. 9s-1的轉(zhuǎn)速動作進(jìn)而控制螺旋壓力機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)鍛壓件的數(shù)控成形。實(shí)施例2 模具采用三工位模具，壓制一個鍛壓件，用于測定綜合剛度的電機(jī)角速度為10s—1，螺旋壓力機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J為lOOkgm2、三個工位的工件變形抗力Fd分別為Fdl = 3X IO6N^Fd2 = 5X IO6N^Fd3 = 4X 106N、工件變形功 & 分別為 Edl = 9X IO3J^Ed2 = IOXlO3J, Ed3 = SXlO3J,具體成形過程為:首先確定螺旋壓力機(jī)和模具綜合剛度的數(shù)值，具體步驟同實(shí)施例1，得到螺旋壓力機(jī)和模具的綜合剛度值為1.6 X IO9Nm S通過觸摸屏把C值輸入；其次，先把坯料放置于螺旋壓力機(jī)上模14、下模16之間的工位一，輸入該鍛壓件第一個工位的工件變形抗力Fdl和工件變形功Edl，分別為Fdl = 3 X IO6N和Edl = 9 X IO3J,
控制部件根據(jù)公式A2 =j(Edl計(jì)算出第一個工位的鍛壓件成形所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速的
值為Q1 = 15.如―1，通過控制電機(jī)4以15.如―1的轉(zhuǎn)速動作進(jìn)而控制螺旋壓力機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)該鍛壓件在第一個工位的數(shù)控成形；然后，再把第一個工位成形的工件放置于螺旋壓力機(jī)上模14、下模16之間的工位二，輸入該鍛壓件第二個工位的工件變形抗力Fd2和工件變形功Ed2，分別為Fd2 = 5 X IOfiN和
Ed2 = 10\103，控制部件根據(jù)公式《22=|0^2計(jì)算出第二個工位的鍛壓件成形所
需的電機(jī)轉(zhuǎn)速值為ω2 = 18. 9s—1，通過控制電機(jī)4以18. 9s—1的轉(zhuǎn)速動作進(jìn)而控制螺旋壓力機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)該鍛壓件在第二個工位的數(shù)控成形；最后，把第二個工位成形的工件放置于螺旋壓力機(jī)上模14、下模16之間的工位三，輸入該鍛壓件第三個工位的工件變形抗力Fd3和工件變形功Ed3，分別為Fd3 = 4X IOfiN和Ed3 = 8X 103J，控制部件根據(jù)公式 32 :、(Ed3 +1)計(jì)算出第三個工位的鍛壓件成形所需
的電機(jī)轉(zhuǎn)速的值為ω3 = 16. ls—1，通過控制電機(jī)4以16. Is—1的轉(zhuǎn)速動作進(jìn)而控制螺旋壓力機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)該鍛壓件在第三個工位的數(shù)控成形。
權(quán)利要求
1.一種鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于采用如下步驟首先確定螺旋壓力機(jī)和模具綜合剛度的數(shù)值，具體步驟為①將噸位儀(15)安裝在螺旋壓力機(jī)的機(jī)身(18)上，把模具安裝到螺旋壓力機(jī)上；②通過控制部件輸入電機(jī)角速度 ω c和螺旋壓力機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J ；③通過控制部件控制電機(jī)(4)動作，待檢測到電機(jī)角速度值等于輸入的電機(jī)角速度《c時，控制部件控制電機(jī)(4)勻速，隨后實(shí)施打擊；④根據(jù)噸位儀(15)顯示的壓力值F，按公式C =;，計(jì)算螺旋壓力機(jī)和模具的綜合剛度值C;Jcoc其次，把坯料放置于螺旋壓力機(jī)模具之間，實(shí)施鍛壓件的數(shù)控成形，具體步驟為①輸入運(yùn)行數(shù)據(jù)C、Ed、Fd，②控制部件根據(jù)公式)計(jì)算所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速ω的值，通過控制電機(jī)以ω轉(zhuǎn)速動作進(jìn)而控制螺旋壓力機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)控成形；公式中《c為電機(jī)角速度，推薦取值3 π ； ω為所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速，F(xiàn)d為工件變形抗力，Ed 為工件變形功。
2.如權(quán)利要求1所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于模具采用m個工位模具， 壓制一個工件，實(shí)施鍛壓件的數(shù)控成形，具體步驟為Fd = Fdi, Ed = Edi，其中Fdi』di分別是該工件在第i個工位上的工件變形抗力和工件變形功，分別代入公式=j(Edi +^r)，即可得到該工件在第i個工位上所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速Q(mào)i的值。
3.如權(quán)利要求1所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于螺旋壓力機(jī)包括電機(jī) G)、控制部件、傳動機(jī)構(gòu)和安裝在機(jī)身(18)上的工作機(jī)構(gòu)，其中控制部件與電機(jī)(4)連接， 電機(jī)(4)輸出軸通過傳動機(jī)構(gòu)連接工作機(jī)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于控制部件包括電機(jī)控制器(1)、制動器(2)、角位移傳感器(3)、可編程控制器(19)和觸摸屏(20)，其中制動器(2) 和角位移傳感器⑶均安裝在電機(jī)⑷的輸出軸上，電機(jī)控制器⑴的輸出端接電機(jī)⑷ 的輸入端，電機(jī)控制器⑴的輸入端分別接角位移傳感器⑶、可編程控制器(19)和觸摸屏 (20)的輸出端，可編程控制器(19)的輸出端接制動器( 的控制端，可編程控制器(19)的輸入端接觸摸屏00)。
5.如權(quán)利要求3所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于傳動機(jī)構(gòu)是指皮帶傳動和齒輪傳動，其中皮帶傳動包括主動帶輪(5)、傳動帶(6)和從動帶輪(7)，齒輪傳動包括齒輪軸(8)和從動齒輪(9)，主動帶輪(5)固定安裝在電機(jī)的輸出軸上，從動帶輪(7)固定安裝在齒輪軸(8)上，從動齒輪(9)固定安裝在工作機(jī)構(gòu)上。
6.如權(quán)利要求3所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于工作機(jī)構(gòu)包括螺桿(11)、 上螺母(10)、下螺母(1 和滑塊(13)，其中螺桿(11)的上端連接傳動機(jī)構(gòu)，螺桿(11)中部通過上螺母(10)連接機(jī)身(18)，螺桿(11)下部通過下螺母(1 連接滑塊(13)。
7.如權(quán)利要求3所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于模具采用多工位模具。
8.如權(quán)利要求3所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于模具包括上模(14)和下模(16)。
9.如權(quán)利要求1所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于電機(jī)(4)采用開關(guān)磁阻電機(jī)或可逆電機(jī)。
10.如權(quán)利要求4所述的鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于角位移傳感器(3)采用旋轉(zhuǎn)變壓器或霍爾傳感器，制動器( 采用盤式制動器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鍛壓件的數(shù)控成形方法，其特征在于采用如下步驟首先確定螺旋壓力機(jī)和模具綜合剛度的數(shù)值，具體步驟為①將噸位儀安裝在螺旋壓力機(jī)的機(jī)身上，把模具安裝到螺旋壓力機(jī)上；②輸入電機(jī)角速度ωc和螺旋壓力機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J；③控制電機(jī)動作，待檢測到電機(jī)角速度值等于輸入的電機(jī)角速度ωc時，控制部件控制電機(jī)勻速，隨后實(shí)施打擊；④根據(jù)噸位儀顯示的壓力值F，按公式計(jì)算螺旋壓力機(jī)和模具的綜合剛度值C；其次，放入坯料，實(shí)施數(shù)控成形，具體步驟為①輸入運(yùn)行數(shù)據(jù)C、Ed、Fd，②、控制部件根據(jù)公式計(jì)算所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速ω，通過控制電機(jī)動作進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鍛壓件的數(shù)控成形，采用本方法加工鍛壓件，鍛壓件精度高、加工余量小，節(jié)能高效。
文檔編號B21J9/20GK102284659SQ20111024493
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者趙婷婷 申請人:山東理工大學(xué)