曲柄肘杆伺服压力机驱动系统设计研究.pdfVIP

文章编 号 ：1672—0121(2015)03—0017—06 曲柄肘杆伺服压力机驱动 系统设计研 究 谢 嘉 ，王世 明 ，高艾琳 ，吴燕翔 。赵升 吨 (1．上 海 海洋 大学 ，上海 201306； 2．西安 交通 大 学 ，陕西 西安 710049) 摘要 ：为 了实现伺服压力机低速锻冲和快速 空程及 回程功能 ，同时使其满足柔性加工要求 ，在详细分析 伺服压力机 需要解决 的核心 问题 的基础上 ，提 出 曲柄肘杆伺服压力机驱动系统 的设计方案 ，给 出了系统 曲柄 肘杆机构优化设计结果和驱动 电机参数 ，同时确 定 了系统控制策略 。然后对驱动系统 的工作特性进行 了详细 研 究 ，分析校核 了系统 的力矩和功率特性。结果表 明所设计 的 曲柄肘杆伺服压力机驱动系统能够对不 同加工 工艺进行很好地控制 ，满足伺服压力机 的工作要求 。 关键词 ：机械设计 ；伺服压力机 ；曲柄肘杆 ；驱动系统 ；柔性加工 中图分 类号 ：TG315．5 文献标 识码 ：A DOI：10．16316／j．issn．1672～0121．2015．03．004 1 引言 电机加减速器及螺杆结构和伺服 电机加减速器及肘 伺服压力机相对传统机械压力机 ，去掉 了飞轮 杆结构 。螺杆结构 的伺服压力机 因滚珠丝杠承载能 及离合器 、制动器 ，将机械传动部分尽量精简 ，具有 力有 限 ，压力机 吨位不能太大 ，同时需要有一定 的增 结构简单 、产 品质量 高 、滑块运动柔性好 、降噪节 能 减速机构来实现滑块冲压 阶段 的低速性和非冲压 阶 等优 点…。而伺服压力机驱动系统是整机运行 的基础 ， 段 的快速性 。肘杆结构 的伺服压力机增加 了大齿轮 ， 它决定 了滑块 运动 的规 律和 运行 的平 稳性 。一般 情 其 能起 到 飞轮 的作用 ，这样 就 减小 了伺 服 电机 的功 况下 ，在压 力机 进行 工件 加工 时 ，金属 材料 塑性 变 形 率 ，相应提高 了压力机 的吨位 ，具有很好 的发展前景 。 的阻抗力会随着材料应变速率 的增大而增大 ，因此 以上分析表 明 ，压力机吨位和伺 服 电机转矩之 为 了保证加T质量 ，要求和滑块相连 的模 具在锻 冲 间存在 着矛 盾 ，如果 能在 低 速时得 到较大 的驱 动转 T作 时能够低速慢行 ，但为 了达 到高 的生产率 ，就要 矩 ，并且能够在较大 的速度范 围调速运行 ，那么就 能 提高滑块 空程 和 回程 的运行速度 。另一 方 面 ，为 了满 很 好地 实现 伺服 压力机 的直驱 运行 和 滑块 的柔 性控 足个性化生产 的需要和缩短产 品制造周期 ，伺服压 制 。可 以看 出伺服压力机 需要 的驱动 电机必须具备 力机滑块 的运行速度需要在较大范 围 内可 自如调节 低速 、大转矩 的特性并要具有足够 的调速空间。本文 121 以便在不 同的加工工艺下采用不 同的滑块运行 曲 ， 从 德 国不伦瑞 克理工 大学 电机专家 HerbertWEH 线 ，从 而 实现 较好 的柔性 化 生产 。以上两 方 面 的实现 教授提 出的横 向磁场 电机概念 出发_51，采用一种爪极 都 以精确 的滑块运 行控 制 为基 础 ，而滑 块 的运行特 式组合定子横 向磁场 电机 网来作为伺服压力机 的驱 性和压力机驱动系统 的关系最为密切 。 动 电机 。这种 电机采用独特 的结构 ，解决 了传 统 电机 伺 服压力机 驱动 系统 的构 成具有 不 同的方案 ，比 中 电枢绕 组截 面 和齿槽 宽度 相互 制约 的矛盾 ，能提 如伺服 电机直接驱动 的压力机 ，其包括伺服直线 电机 供相 当高 的转矩 ，通过弱磁控制也可 以让 电机工作 直接驱动 的压力机 ，【1和伺 服 电机直接驱动 曲柄 的压 在较 大 的调 速