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轉發自：工業技術 中國新技術新產品

作者：徐（xú）震宇

（哈爾濱勞動技術學（xué）院，黑（hēi）龍江 哈（hā）爾濱 150025）

摘 要 ：高速精衝機的速度較快且精度較高，但（dàn）由於其主傳動（dòng）係統發展存在一種不平衡的慣性力，進而（ér）加大整合機械的振動（dòng）。

通過對3 200 kN 機械式高速精衝機主傳動係（xì）統（tǒng）的運動學以及動態靜力學展開分析，進而得出主傳動機構激振力以及激振力矩隨（suí）時間運行所得出的規律。

與此同時，通過優化動平衡來對其（qí）振動進行控製，抑（yì）製了振動（dòng）響應（yīng）。

關鍵詞 ：高速（sù）精衝機 ；主傳動係（xì）統 ；動平衡優化 ；激（jī）振力 ；激振力（lì）矩中圖分類號：TG38 文獻標誌碼：A

引言

精衝裝備的設備製造型能（néng）較高（gāo），可以選擇（zé）改變他的衝壓工藝來大幅的增（zēng）強其振動性能（néng），如果是因主傳動機構而導致的震（zhèn）動則（zé）會（huì）大大地提（tí）高其整體性（xìng）能。

做好振動控製工作，對減小振動的頻（pín）率（lǜ）、增強製造（zào）精度（dù）等方麵有著非常重要的現實意義（yì）。

主傳（chuán）動機構屬於一種連杆機構，由內部構建在運動的過（guò）程中並不是（shì）勻速行駛的，但其在實際運動的過程必不可少的會慣性力運動，這樣的目的（de）是（shì）為了提（tí）高自身的運動效效率，可以很好地向主傳動機身進行反應。

隨著我國衝（chōng）壓設（shè）備的高速發展，其慣性力也得到（dào）極大（dà）地提升（shēng），機身的震動也更加的突出（chū），出（chū）現這（zhè）種震動的原（yuán）因主要由於機構的慣性力和慣

溫鐵液無法（fǎ）直接與底部相接（jiē）觸，且鐵液降溫較大，在起初開始澆築時很容易出（chū）現反噴（pēn）情況。

通（tōng）過上述分析，可以采用（yòng）以下措施進行解決。

首先，對（duì）澆（jiāo）道的形狀進行改（gǎi）變，打破以往垂直（zhí）形式，改成中空圓柱形，並設（shè）置（zhì）相應的模具，利（lì）用成形機成形。

這樣做的好處在於：圓形表麵積較小且光滑，能夠有效防止出現夾渣現象，同時在剛（gāng）開始澆（jiāo）築時，能夠使鐵液直接與底部接觸，減少鐵液溫度的損耗。

在澆築係統運行的過程中，完成泡沫模型的製作，通（tōng）過調整預發泡密度的方式對表麵（miàn）的粗糙度進行有效掌控。

為了確保鐵液溫度不變，降（jiàng）低鐵液對塗層產生的（de）衝刷力，可根據消失膜鑄造理論，在澆築時借助高溫鐵液將 EPS 泡沫（mò）氣化處理，以此來減少對鐵液溫度造成的損失（shī）。

另外，在確保強度（dù）不變的基礎上，盡可能地減少 EPS 泡（pào）沫的使用量（liàng）。

鐵包砂缺陷的防控

在以往經驗的基礎上對振動頻率進行調整，利用三維振實台，將加速度控製（zhì）在 1 g~2 g，對（duì）於（yú）不同鑄件來說，可以對振實時間與頻率進行調整，如若（ruò）振實的時間不足、頻率較低，則會影響（xiǎng）最終的振實（shí）效果（guǒ）；

如（rú）若振（zhèn）實時間較長、頻率較（jiào）高，則會使型砂自（zì）身變得鬆散。

通過大量實（shí）驗（yàn）研（yán）究能夠得出，最佳振（zhèn）實時間為 20 s，頻率在 45 Hz~50 Hz，振幅為（wéi） 1 mm~1.5 mm，操作方式為首先將底砂加入其（qí）中，振實以後再埋砂，分兩（liǎng）次對泡沫模樣填砂。

對於不易進砂之處，可加入人工力量作為輔（fǔ）助，將型砂填滿、振實，確保每個死角位置（zhì）都能夠有充足的砂（shā）。

另外，也可以采用樹脂砂預（yù）埋填實法，使（shǐ）泡沫模型中不易進砂的性力矩引（yǐn）起的，大大降（jiàng）低了傳動機構（gòu）的加工精度，加劇了設（shè）備構件出現破壞的現象，會大大縮（suō）短使用的壽命（mìng）。

不利於延長使用時間（jiān）。因此，應做好進行動平衡優化工作進而更好的降低激（jī）振力以及激振力矩（jǔ）。

1 3 200 kN 高速精衝機（jī）主傳動係統

機構分析

該研究所對此（cǐ）設計研製了一（yī）個壓力為3 200 kN設機械（xiè）式高速精衝機（jī）。

此精（jīng）衝機的滑塊行程為 70 mm，衝裁（cái）板的厚度為 10 mm。

機（jī）構的構成要素主要包括機架、曲柄、連（lián）杆以及滑塊。

曲柄的（de）主要作用是對整個連杆起到一個帶動作用，進位置變得更加緊實。

在第一次（cì）填砂時（shí），應保持砂的高度與箱體（tǐ）持平，在第二（èr）次填砂時，要起到覆砂的作用，確（què）保充足（zú）的吃砂（shā）量，采用此種方式能（néng）夠使（shǐ）鐵包（bāo）砂缺陷問題（tí）得到有效的解決，目前（qián）在飛輪鑄件生產過程中，由於該缺陷導致的廢品率已經被控（kòng）製（zhì）在 1 %~2 %。

綜上所述，通過本文（wén）的研究能夠得出，在鑄造（zào）工業中對飛輪鑄件進行生產（chǎn）時，由於其壁厚較薄、內（nèi）腔較（jiào）大，一旦在操作中（zhōng）方式（shì）不（bú）當（dāng）很可能出（chū）現夾渣、變形、鐵包砂等缺陷（xiàn）問題。通過許多研究（jiū）證明，采用支撐筋的方式能夠有（yǒu）效克服變（biàn）形缺陷；

采用密度（dù）在 26 g/L~28 g/L 的預發泡，在澆築中將直澆（jiāo）道轉變為圓柱形澆道，使鐵液的溫（wēn）度損耗降到（dào）最低，使夾渣問題得到有效緩解；

對（duì）於鐵包砂缺陷，通過調整振實參數、人工（gōng）輔助埋砂等方式能夠使模（mó）樣中各個角落都得到（dào）充足的（de）砂，從（cóng）而使鐵包砂缺陷得（dé）到良好的（de）彌補和解決，鑄件的合理率與成品率得（dé）到顯著提升。

圖 1 優化（huà）前後的激振力和激振力矩（jǔ）對比圖

而更好地推動滑（huá）塊的往複運動。

此機構能夠很好（hǎo）地減輕電機力矩，對提高自身的運動性能有著重要的作用，為了（le）提高對機構的研究，對機構展開（kāi）了運動學以及（jí）動態靜力（lì）學分析，能夠找出激振力以及激振（zhèn）力矩實際變化情況。

 動（dòng）態靜力學（xué）分析

在進行（háng）動態靜力學分析的過程中，應與一定的運動規劃相結合，與主傳動機構的運（yùn）動水平相結合，當這 2 個原動件均能夠平穩運行（háng）時，構件（jiàn）均呈（chéng）現（xiàn）剛體，可以不對構件的摩擦以及間隙進（jìn）行計算。

由於（yú）重力是靜態力（lì），因此（cǐ），即便不計較重力也依然可以得出不同構件的（de）受力情況。

 動平衡綜合（hé）優化

導致壓（yā）力機振動（dòng）的因素（sù）有兩大方麵：

一（yī）是在展開衝壓的（de）時滑（huá）塊同模具接觸的過程中的彈性力使得機構出現（xiàn）振動現象；

二是由於主傳動機構的慣性處於（yú）一種不平衡狀態下所（suǒ）導致的整機振動。

而那些高（gāo）精度的衝機，因為其有著較高的抗衝壓工藝，並且三向應力的存（cún）在能（néng）夠（gòu）迅速地釋放衝壓過程中的彈（dàn）性力，如此一（yī）來則會大（dà）大降低其震動性，並在實現振動控製時，由於某些固定因素所造成的振（zhèn）動是（shì）無法進行有效控製的，出現這種現（xiàn）象可（kě）以選擇降低傳動機構的不平（píng）衡慣性力，進而更好地實現對震動的控製作用。

機構的動平衡可以（yǐ）劃分為綜合平衡、整體平衡和部分平衡，由於主（zhǔ）傳動機構滑（huá）塊移（yí）動副的存在，很多時候振（zhèn）擺力矩不能夠（gòu）很好地平衡，因此（cǐ）要想保證其穩定性（xìng）就應不（bú）斷地提高其質量的配置，這種方式也必然會提高機構的（de）複雜性，降低（dī）其使用的時間，因此，通過優化動平衡來減（jiǎn）輕激振力有著非常顯（xiǎn）著的效果，但值得注意的是在降低的過程中應做好優化平衡工作，盡量降低（dī）激振力以及激振力矩。

為了降低數學模型的難（nán）度，應（yīng）做好（hǎo）優化假設工作：

1）假定原動件在運行的過程中始終處於一種勻速轉動的狀態；

2）將（jiāng）主傳動的所有構造均處（chù）於一種剛性狀態，並且保證質心同連（lián）杆（gǎn）連接點都處於一種連線重合（hé）的狀態；

3）構件與（yǔ）構件間之間不用詳細地計算出間隙的距離；

4）不用刻意關注啟停機和衝（chōng）壓作用下導致機身出現振動現象；

5）不（bú）必過度極段運動構

數（shù）學模型

設計變量

機構在展開實踐的過程中，應完全確認後機構的（de）形式，才能進行優化動平衡的工作，其簡化模型（xíng）也會決（jué）定主傳動機構的實際質量和運動構件（jiàn）的質量等，但在假設（shè）的過（guò）程中質心同連杆的連接點明顯重（chóng）合，對此，應通過不同的（de）運動構件（jiàn）質量及距離來當作其設計（jì）的實際變量（liàng）。