专利名称：锻压件的数控成形方法
技术领域：
本发明提供一种锻压件的数控成形方法，属于机械工业技术领域。
背景技术：
目前的锻压件生产有模锻和挤压等工艺，模锻有锤上模锻、液压机模锻、曲柄压力机模锻、平锻机模锻、摩擦压力机模锻等工艺，挤压有液压机挤压、曲柄压力机挤压、摩擦压力机挤压等工艺，其锻击速度和锻击能量需要人工或机械控制，缺点是锻件精度低、力能误差大。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题，提供一种锻件精度高、力能误差小的采用螺旋压力机的力能精确控制的锻压件的数控成形方法。其技术方案为一种锻压件的数控成形方法，其特征在于采用如下步骤首先确定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，具体步骤为①将吨位仪安装在螺旋压力机的机身上，把模具安装到螺旋压力机上；②通过控制部件输入电机角速度《C和螺旋压力机转动惯量J ；③通过控制部件控制电机动作，待检测到电机角速度值等于输入的电机角速度《C时，控制部件控制电机勻速，随后实施打击；④根据吨位仪显示的压力值
F，按公式C = J—，计算螺旋压力机和模具的综合刚度值C ； Jmc其次，把坯料放置于螺旋压力机模具之间，实施锻压件的数控成形，具体步骤为 ①输入运行数据C』d、Fd，②控制部件根据公式fi；2 =j(Ed 计算所需的电机转速ω的
值，通过控制电机以ω转速动作进而控制螺旋压力机运行，实现数控成形；公式中《C为电机角速度，推荐取值3 π ； ω为所需的电机转速，Fd为工件变形抗力，&为工件变形功。所述的锻压件的数控成形方法，模具采用m个工位模具，压制一个工件，实施锻压件的数控成形，具体步骤为Fd = Fdi,Ed = Edi，其中Fdi、Edi分别是该工件在第i个工位上的
工件变形抗力和工件变形功，分别代入公式=j(Edi +^)，即可得到该工件在第i个
工位上所需的电机转速Qi的值。所述的锻压件的数控成形方法，螺旋压力机包括电机、控制部件、传动机构和安装在机身上的工作机构，其中控制部件与电机连接，电机输出轴通过传动机构连接工作机构。所述的锻压件的数控成形方法，控制部件包括电机控制器、制动器、角位移传感器、可编程控制器和触摸屏，其中制动器和角位移传感器均安装在电机的输出轴上，电机控制器的输出端接电机的输入端，电机控制器的输入端分别接角位移传感器、可编程控制器和触摸屏的输出端，可编程控制器的输出端接制动器的控制端，可编程控制器的输入端接触摸屏。所述的锻压件的数控成形方法，传动机构是指皮带传动和齿轮传动，其中皮带传动包括主动带轮、传动带和从动带轮，齿轮传动包括齿轮轴和从动齿轮，主动带轮固定安装在电机的输出轴上，从动带轮固定安装在齿轮轴上，从动齿轮固定安装在工作机构上。所述的锻压件的数控成形方法，工作机构包括螺杆、上螺母、下螺母和滑块，其中螺杆的上端连接传动机构，螺杆中部通过上螺母连接机身，螺杆下部通过下螺母连接滑块。所述的锻压件的数控成形方法，模具采用多工位模具。所述的锻压件的数控成形方法，模具包括上模和下模。所述的锻压件的数控成形方法，电机采用开关磁阻电机或可逆电机。所述的锻压件的数控成形方法，角位移传感器可以采用旋转变压器或霍尔传感器，制动器采用盘式制动器。所述的坯料、工件、锻压件为同一物件在成形前、成形中和成形后的不同名称。本发明与现有技术相比，其优点为1、本发明采用螺旋压力机数控速度成形，锻压件的成形参数通过输入数据精确控制，用这种方法加工锻压件，锻压件精度高、加工余量小，节能高效。属于优质、高效、节能、 省力的塑性成形新技术，适应可持续发展的方向，能满足对精密成形技术提出的更高要求， 实现工业界“净成形”的奋斗目标2、本发明可用于各种金属锻件的冷态、温态和热态的锻压成形。
图1是本发明涉及的螺旋压力机实施例的结构示意图。图中1、电机控制器2、制动器3、角位移传感器4、电机5、主动带轮6、传动带 7、从动带轮 8、齿轮轴 9、从动齿轮 10、上螺母 11、螺杆 12、下螺母 13、滑块14、上模15、吨位仪16、下模17、垫板18、机身19、可编程控制器20、触摸屏
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明螺旋压力机包括电机4、控制部件、传动机构和安装在机身18上的工作机构，其中电机4采用开关磁阻电机，角位移传感器3采用旋转变压器，制动器2采用盘式制动器。控制部件包括电机控制器1、制动器2、角位移传感器3、可编程控制器19和触摸屏 20，其中制动器2和角位移传感器3均安装在电机4的输出轴上，电机控制器1的输出端接电机4的输入端，电机控制器1的输入端分别接角位移传感器3、可编程控制器19和触摸屏20的输出端，可编程控制器19的输出端接制动器2的控制端，可编程控制器19的输入端接触摸屏20。传动机构是指皮带传动和齿轮传动，其中皮带传动包括主动带轮5、传动带6和从动带轮7，齿轮传动包括齿轮轴8和从动齿轮9，主动带轮5固定安装在电机4的输出轴上， 从动带轮7固定安装在齿轮轴8上，从动齿轮9固定安装在工作机构上。工作机构包括螺杆11、上螺母10、下螺母12和滑块13，其中螺杆11的上端连接传动机构，螺杆11中部通过上螺母10连接机身18，螺杆11下部通过下螺母12连接滑块13。实施例1 模块采用一个工位模具，压制一个锻压件，用于测定综合刚度的电机角速度"c为10s—1，螺旋压力机转动惯量J为lOOkgm2、工件变形抗力Fd为5X106N、工件变形功&为10 X IO3J,具体成形过程为首先确定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，具体步骤为①将吨位仪15安装在螺旋压力机的机身18上，把上模14安装到螺旋压力机的滑块13上、下模16安装到螺旋压力机的垫板17上；②通过触摸屏20输入电机角速度ω c和螺旋压力机转动惯量J值，分别为IOiT1和IOOkgm2 ；③通过电机控制器1控制电机4动作，待角位移传感器3检测到电机角速度值等于输入的电机角速度ω c时，电机控制器1控制电机4勻速，随后实施打击，吨位
仪15显示的压力值F为4Χ IOfiN ；④根据吨位仪15显示的压力值F，按公式C = J—，计算
Jmc
螺旋压力机和模具的综合刚度值为1. 6Χ IO9Nm、其次，把坯料放置于螺旋压力机上模14、下模16之间，实施锻压件的数控成形，具体步骤为①输入运行数据=C = 1.6 X IO9Nm"1, Fd = 5 X IO6N, Ed = IOXlO3J,②控制部件根据公式=j(Ed +g)计算该锻压件成形所需的电机转速ω的
值为18. 9s、通过控制电机4以18. 9s-1的转速动作进而控制螺旋压力机运行，实现锻压件的数控成形。实施例2 模具采用三工位模具，压制一个锻压件，用于测定综合刚度的电机角速度为10s—1，螺旋压力机转动惯量J为lOOkgm2、三个工位的工件变形抗力Fd分别为Fdl = 3X IO6N^Fd2 = 5X IO6N^Fd3 = 4X 106N、工件变形功 & 分别为 Edl = 9X IO3J^Ed2 = IOXlO3J, Ed3 = SXlO3J,具体成形过程为:首先确定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，具体步骤同实施例1，得到螺旋压力机和模具的综合刚度值为1.6 X IO9Nm S通过触摸屏把C值输入；其次，先把坯料放置于螺旋压力机上模14、下模16之间的工位一，输入该锻压件第一个工位的工件变形抗力Fdl和工件变形功Edl，分别为Fdl = 3 X IO6N和Edl = 9 X IO3J,
控制部件根据公式A2 =j(Edl计算出第一个工位的锻压件成形所需的电机转速的
值为Q1 = 15.如―1，通过控制电机4以15.如―1的转速动作进而控制螺旋压力机运行，实现该锻压件在第一个工位的数控成形；然后，再把第一个工位成形的工件放置于螺旋压力机上模14、下模16之间的工位二，输入该锻压件第二个工位的工件变形抗力Fd2和工件变形功Ed2，分别为Fd2 = 5 X IOfiN和
Ed2 = 10\103，控制部件根据公式《22=|0^2计算出第二个工位的锻压件成形所
需的电机转速值为ω2 = 18. 9s—1，通过控制电机4以18. 9s—1的转速动作进而控制螺旋压力机运行，实现该锻压件在第二个工位的数控成形；最后，把第二个工位成形的工件放置于螺旋压力机上模14、下模16之间的工位三，输入该锻压件第三个工位的工件变形抗力Fd3和工件变形功Ed3，分别为Fd3 = 4X IOfiN和Ed3 = 8X 103J，控制部件根据公式 32 :、(Ed3 +1)计算出第三个工位的锻压件成形所需
的电机转速的值为ω3 = 16. ls—1，通过控制电机4以16. Is—1的转速动作进而控制螺旋压力机运行，实现该锻压件在第三个工位的数控成形。
权利要求
1.一种锻压件的数控成形方法，其特征在于采用如下步骤首先确定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，具体步骤为①将吨位仪(15)安装在螺旋压力机的机身(18)上，把模具安装到螺旋压力机上；②通过控制部件输入电机角速度 ω c和螺旋压力机转动惯量J ；③通过控制部件控制电机(4)动作，待检测到电机角速度值等于输入的电机角速度《c时，控制部件控制电机(4)勻速，随后实施打击；④根据吨位仪(15)显示的压力值F，按公式C =;，计算螺旋压力机和模具的综合刚度值C;Jcoc其次，把坯料放置于螺旋压力机模具之间，实施锻压件的数控成形，具体步骤为①输入运行数据C、Ed、Fd，②控制部件根据公式)计算所需的电机转速ω的值，通过控制电机以ω转速动作进而控制螺旋压力机运行，实现数控成形；公式中《c为电机角速度，推荐取值3 π ； ω为所需的电机转速，Fd为工件变形抗力，Ed 为工件变形功。
2.如权利要求1所述的锻压件的数控成形方法，其特征在于模具采用m个工位模具， 压制一个工件，实施锻压件的数控成形，具体步骤为Fd = Fdi, Ed = Edi，其中Fdi』di分别是该工件在第i个工位上的工件变形抗力和工件变形功，分别代入公式=j(Edi +^r)，即可得到该工件在第i个工位上所需的电机转速Qi的值。
3.如权利要求1所述的锻压件的数控成形方法，其特征在于螺旋压力机包括电机 G)、控制部件、传动机构和安装在机身(18)上的工作机构，其中控制部件与电机(4)连接， 电机(4)输出轴通过传动机构连接工作机构。
4.如权利要求3所述的锻压件的数控成形方法，其特征在于控制部件包括电机控制器(1)、制动器(2)、角位移传感器(3)、可编程控制器(19)和触摸屏(20)，其中制动器(2) 和角位移传感器⑶均安装在电机⑷的输出轴上，电机控制器⑴的输出端接电机⑷ 的输入端，电机控制器⑴的输入端分别接角位移传感器⑶、可编程控制器(19)和触摸屏 (20)的输出端，可编程控制器(19)的输出端接制动器( 的控制端，可编程控制器(19)的输入端接触摸屏00)。
5.如权利要求3所述的锻压件的数控成形方法，其特征在于传动机构是指皮带传动和齿轮传动，其中皮带传动包括主动带轮(5)、传动带(6)和从动带轮(7)，齿轮传动包括齿轮轴(8)和从动齿轮(9)，主动带轮(5)固定安装在电机的输出轴上，从动带轮(7)固定安装在齿轮轴(8)上，从动齿轮(9)固定安装在工作机构上。
6.如权利要求3所述的锻压件的数控成形方法，其特征在于工作机构包括螺杆(11)、 上螺母(10)、下螺母(1 和滑块(13)，其中螺杆(11)的上端连接传动机构，螺杆(11)中部通过上螺母(10)连接机身(18)，螺杆(11)下部通过下螺母(1 连接滑块(13)。
7.如权利要求3所述的锻压件的数控成形方法，其特征在于模具采用多工位模具。
8.如权利要求3所述的锻压件的数控成形方法，其特征在于模具包括上模(14)和下模(16)。
9.如权利要求1所述的锻压件的数控成形方法，其特征在于电机(4)采用开关磁阻电机或可逆电机。
10.如权利要求4所述的锻压件的数控成形方法，其特征在于角位移传感器(3)采用旋转变压器或霍尔传感器，制动器( 采用盘式制动器。
全文摘要
本发明提供一种锻压件的数控成形方法，其特征在于采用如下步骤首先确定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，具体步骤为①将吨位仪安装在螺旋压力机的机身上，把模具安装到螺旋压力机上；②输入电机角速度ωc和螺旋压力机转动惯量J；③控制电机动作，待检测到电机角速度值等于输入的电机角速度ωc时，控制部件控制电机匀速，随后实施打击；④根据吨位仪显示的压力值F，按公式计算螺旋压力机和模具的综合刚度值C；其次，放入坯料，实施数控成形，具体步骤为①输入运行数据C、Ed、Fd，②、控制部件根据公式计算所需的电机转速ω，通过控制电机动作进而实现锻压件的数控成形，采用本方法加工锻压件，锻压件精度高、加工余量小，节能高效。
文档编号B21J9/20GK102284659SQ20111024493
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者赵婷婷 申请人:山东理工大学