高速精密压力机下死点精度研究

高速精密压力机下死点精度研究

龚柏军汪泉

杭州新金龟机械有限公司浙江杭州310000

摘要：高速精密压力机下死点精度属于核心技术指标，会对设备使用寿命和产品精度造成极大影响。机床刚性转速变化，静平衡气压等都会对死点精度造成影响。建立测试系统进行下死点测试，并且提出控制高速精密压力机下死点措施，希望可以对相关人员起到参考性价值。

关键词：高速精密压力机；下死点；精度

高速精密压力机主要用于生产冲压零件，在高速精密冲压中得以广泛应用。对于高速精密压力机来说，必须注重下死点精度问题，该指标不仅能够代表压力机制造能力，还可以对其模具使用寿命和领域进行限制。通常来说，冲压引线框架下死点精度比较高。我国在高速精密压力机技术研发方面比较落后，因此只能应用到小型电机定转子冲压当中。基于以上方面，必须深入分析和研究高速高精密压力机，并且提出控制下死点精度措施。

1、下死点精度影响冲压件分析

大多数认为模具精度会影响冲压件精度，压力机仅仅给予冲压动力。然而，通过大量实践研究表明，压力机自身精度会对冲压件精度造成影响，还会影响模具使用寿命。在对高速压力机进行衡量时，不仅需要采用精度指标，还需要考虑动态精度。由于下死点精度属于动态精度，可以对产品制造能力和技术工艺进行评定。现阶段，我国现行标准中没有关于下死点精度的标准。

高速精密压力机最早是被应用在生产薄板零件和矽钢片当中，在冲压期间在模具进行自动叠铆。下死点精度会对叠铆力造成影响。若下死点向下偏移比较多，则会使叠铆结构遭到破坏。若下死点向上偏移过多就会对叠铆紧密度造成影响。当高速精密压力机下死点精度比较低，因此为了提升冲制品精度，需要对滑块装模高度进行调整，这样能够适应下死点变化。

2、下死点影响因素分析

2.1转速变化

现阶段，生产过程中所采用的高速精密压力机冲压速度为每分钟400次，相比于传统压力来说，新型精密压力机生产效率比较高。随着速度的增加，设备惯性力也会持续增加，尽管滑块行程明显低于传统压力机，然而速度过高会使惯性力增加。高速精密压力机模具主要为多工位级进模，这样也就相应增加了上模部分重量，使滑块运行期间产生更大的惯性力，进一步导致滑块下死点位置向下偏移。

2.2温度变化

通过其他学者的研究结果显示，压力机床及其零件热膨胀，会极大影响最佳动态特性。高速精密压力机在高速运行状态下会导致各部件产生较大摩擦，从而导致机架，导住和连杆发生热膨胀，对滑块下死点位置造成影响。按照理论分析，连杆和导柱热膨胀会造成下死点向下偏移，这样就使不同方向下死点位置变化存在时间差，对冲制品精度造成影响。通过分析可以看出，在高速运行状态下主要采用大流量润滑油对高速精密压力机进行润滑处理，此时会存在辐射传热，对流传热和传导传热，因此无法对内部温度场进行计算。其次，在高速运转状态下冲击力比较大，不同部位摩擦系数不稳定，因此无法对发热量进行计算，相应加大了研究消除温度对下死点影响的难度。

2.3其他因素

第一，机床刚性。高速压力机冲头冲断板料时，会使压力机弹性变形瞬间转化为动能释放，导致冲头急速冲断板料并突进凹模，这样就加大乐高速精密压力机曲轴尺寸。通过相关研究显示，如果冲裁力大于公称压力1/2时，就会产生反向负载。在冲段材料后滑块会会低至下死点，上下摆动几次之后，沿着正常曲线返回。

当机床刚性效果不佳，则无法抵抗反向负载，并且会瞬间产生明显下死点偏移情况。反向负载大小与实际冲裁力之间具有相关性，冲裁时积蓄弹性势能会随着实际冲裁力增大而增大，此时就会出现大反向负载。为了加强机床刚性，则需要对点杆支撑会继续进行缩小，并适当改变支撑部位轴承和连杆部位轴承形式。

第二，静平衡气压。由于存在制造水平差异，国外机床主要是在对装模高度进行调整时采用静平衡部分，在工况条件下不使用静平衡部分，因此不认为静平衡属于下死点精度影响因素。我国机床冲压期间需要应用静平衡气压，这样可以有效消除间隙，并且提升滑块运行稳定性，有利于改变下死点位置。冲裁力会随着转速的增高而加大，因此为了确保下死点精度，必须提升静平衡器压调节力度。此时就需要合理设置静平衡气压结构，避免出现多次反复交变载荷情况。

其次，机床紧锁部分可靠性也会对下死点位置稳定性造成影响，当锁紧部分稳定性比较低时，就会使下死点位置出现偏移情况。高速冲裁期间所产生的震动会导致上模和下模出现错位情况，对下死点位置精度造成影响，还会持续降低冲制品精度。基于以上方面，我国在分析高速精密压力机时，比较注重高速运行状态下动平衡问题，并且在设计时优先使用完全动平衡结构，并且将限位器设置在模具上。通过此种方式可以避免下死点下移。然而，当机床下死点精度比较低时，将会对模具导向精度造成影响。

3、下死点测试

我国关于压力机下死点测试研究比较少。部分学者对于开放式可倾压力机动静度进行测试，得到不同冲裁力条件下滑动位移曲线，并且认为压力机垂直动刚度会明显影响动静度。近年来，随着高速精密压力机研发技术的成熟发展，也相应出现了大量下死点测试试验。部分学者采用测试系统对某高速精度压力机进行下死点测试，测试结果显示，机床温度和转速都会影响下死点。

4、下死点控制方法

此次研究主要通过瑞士BRUDERER分析下死点控制方法。该企业是高速精密压力机最早生产的一批企业，精度优势比较高。由于压力机装模高度调整结构主要采用电机带动涡轮涡杆机构实现，并且有涡轮旋转，带动压力机球头螺杆，以此调整装模高度。在工作状态下压力机主要利用机械锁死确保装模高度一致。由于以上部位需要承受较高的冲裁力，电气控制部分不需要监测装模高度数值，仅显示调整结束后装模高度数值。该企业所生产的产品左右两个调节装模高度位置均承受冲压力，这样能够实现装模高度的动态化调整。通过杠杆原理能够确保在调节装模高度位置放大滑动下死点位移情况，合理设置螺杆螺距传动比，动态化监测装模高度，以此能够精确调整装模高度，满足高速运行状态下下死点精度要求。

5、结束语

综上所述，我国高速精密压力机发展过程中遇到的难题主要是下死点精度控制，为了有效解决和处理该项问题，必须深入分析下死点精度影响因素。通过下次连检测仪扩大检测范围和精度，并且做好下死点影响因素系统测试。在研究和开发高速精密压力机时需要参考和学习国外先进经验，并将其要用到死点精度控制当中。例如对高速精密压力机速度位移控制，温度位移控制和下死点动态调整。同时还应当提升重点零部件加工技术水平，并且优先使用新材料技术，这样才能够不断提升高速精密压力机设计水平，并确保电路和模具行业的快速发展，提升我国高速压力精密机是从竞争实力。

参考文献：

[1]陈成.基于电涡流传感器的压力机下死点精度检测方法研究[J].制造技术与机床，2018，25（08）：149-152.

[2]王成琼，向六昭.基于旋转编码器的JH21E高速精密压力机电气控制系统设计[J].电子制作，2018，25（Z2）：19-20+18.

[3]付求涯，柯尊芒，钟涛生.高速压力机下死点动态精度的影响因素及其提高措施[J].机床与液压，2016，44（16）：165-168.

[4]彭玉海，何亚银，李志峰.由串联四杆机构组成的多连杆压力机下死点精度的研究[J].机械设计，2016，33（05）：97-100.

[5]郑申专，丁武学，李存折.含间隙运动副的高速压力机下死点精度影响分析[J].机械制造与自动化，2015，44（04）：14-16+26.