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轉發自：工業技術 中國（guó）新技術新產品

作者：徐震宇

（哈爾濱勞動技術（shù）學院，黑龍江 哈爾濱（bīn） 150025）

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

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

與此同時，通過優化動平衡來對其振動進行（háng）控製，抑製了振動響應。

關鍵詞 ：高速精衝機 ；主傳動係統（tǒng） ；動平衡優化 ；激振力 ；激振力矩中圖分類號：TG38 文獻標（biāo）誌碼：A

0 引言

精衝裝備的設備製造（zào）型能較高，可以（yǐ）選擇改（gǎi）變他的衝壓工藝來大幅的增強其振動性能（néng），如果是因主傳（chuán）動機構而導致的震（zhèn）動則會大大地（dì）提高其整體性能。

做好振（zhèn）動控製工作，對減小振動的頻率、增強製造精度等方麵有著非常重要的現實意義。

主傳動機構屬於一種連杆機構，由內部構建在運動（dòng）的過程中並不是勻速行駛的，但其在（zài）實際運動的過程必不（bú）可少的會慣性力運動，這樣的目的是為（wéi）了提高自身的運動效效率，可以（yǐ）很好地向主傳動機身進行（háng）反應。

隨著我國衝壓設備的高速發展，其慣性力也得到極大地提升，機身（shēn）的震動也更加的突出（chū），出（chū）現這種（zhǒng）震動的（de）原因主要由於機構的慣性力和慣

溫鐵液無法直接與底部相（xiàng）接觸，且鐵液降溫較大，在起初開始澆（jiāo）築時很（hěn）容易出現（xiàn）反噴情況。

通過上述分析，可（kě）以采用以下措施進行解（jiě）決。

首先，對澆道（dào）的形狀進行改變，打破以往垂直形式，改成中空（kōng）圓柱形，並設置相應的（de）模具，利用成形機成形。

這樣（yàng）做的好處在於：圓形表麵積較小且光（guāng）滑，能夠有效防止出現夾渣現象，同時在剛開始澆築時，能夠使鐵液直接與（yǔ）底部（bù）接觸，減少鐵液溫度的損耗。

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

為了確（què）保鐵液（yè）溫度（dù）不變，降低鐵液對塗層產生的衝（chōng）刷力，可根據消失膜鑄造理論，在澆築時（shí）借助高溫鐵液將 EPS 泡沫氣化處理，以此來減少對鐵液溫度造成的損失。

另（lìng）外，在確保強（qiáng）度不變的基礎上，盡可能地減少 EPS 泡沫的使用（yòng）量。

2.3 鐵（tiě）包（bāo）砂缺陷（xiàn）的防控

在以往經驗的基礎上對（duì）振動頻率進行調（diào）整，利用三維振實台，將加（jiā）速（sù）度控製在 1 g~2 g，對於不同鑄（zhù）件來說，可以對振實時間與頻率進行調整，如若振實的時間不足、頻率較低，則會影（yǐng）響最終的振實效果；如若振實（shí）時間較（jiào）長、頻率較高，則會使型砂自（zì）身變得鬆散。

通過大量實驗研究（jiū）能夠得出，最佳振實時間為 20 s，頻率在 45 Hz~50 Hz，振幅為 1 mm~1.5 mm，操作方式為首先將底砂加入其中，振實以後再埋砂，分兩（liǎng）次對泡沫模樣（yàng）填（tián）砂。

對於不易進砂（shā）之處，可加入人工力（lì）量作（zuò）為輔助，將型砂填滿、振實，確保每個死角位置都（dōu）能夠有充足的砂。

另外，也可以采用樹（shù）脂砂預埋填實法，使泡（pào）沫模型中不易（yì）進砂的（de）性力矩引起的，大大降低了傳動機構的加工精度，加劇了設備構件出現（xiàn）破壞的現象，會大大縮（suō）短使用的壽命。

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

1 3 200 kN 高速精衝機主傳動係統

1.1 機構分析

該研究所對此設計研製了一個壓力為3 200 kN設機械式高速精衝機。

此精衝機的（de）滑塊行程為（wéi） 70 mm，衝（chōng）裁板的厚度為 10 mm。

機構的（de）構成要素主要包括機架、曲柄、連杆以及滑塊。

曲柄的主要作用是（shì）對整個連杆起到一個帶動作（zuò）用，進位置變得更加（jiā）緊實（shí）。

在第一（yī）次填砂時，應保持砂的高（gāo）度與箱體持平，在（zài）第二次填砂時，要起到覆砂的（de）作用，確保充足的吃砂量，采（cǎi）用此種方式能夠（gòu）使鐵（tiě）包砂缺陷問題（tí）得到有效的解（jiě）決，目前在飛（fēi）輪鑄件生產（chǎn）過程（chéng）中，由於該缺陷導致的廢品率已經被控製在 1 %~2 %。

3 結論（lùn）

綜上所述，通過本文的研究能夠得出，在鑄造工業中對（duì）飛輪鑄件進行生（shēng）產時，由於其壁厚較薄、內腔較大，一旦在操作中方式不當（dāng）很（hěn）可能（néng）出現夾渣、變形、鐵包砂等缺陷問（wèn）題。通過許（xǔ）多研究證明，采用（yòng）支撐筋（jīn）的方式能（néng）夠有效克服變形缺陷；

采用（yòng）密度在 26 g/L~28 g/L 的（de）預（yù）發泡，在澆築中將直澆道轉（zhuǎn）變為圓柱形澆道，使鐵液的溫度損耗降到最低，使夾渣問題得到有效（xiào）緩解；

對於鐵包砂缺陷，通（tōng）過調整振實參數、人工輔助埋砂等方式能夠使模樣中各（gè）個角（jiǎo）落都得到充足的砂，從而使鐵包砂缺陷得到良好的彌補和解決，鑄件的合理率（lǜ）與成品（pǐn）率得到顯著提升（shēng）。

圖 1 優化前後的激振（zhèn）力（lì）和激（jī）振（zhèn）力矩對比圖（tú）

而更好地推動滑塊的往（wǎng）複運動。

此機構（gòu）能（néng）夠很好地減（jiǎn）輕電機力矩，對提高自身的運動性（xìng）能有著重（chóng）要的作用，為了提高對機構的研究，對機構展開了運動學以及動態靜力（lì）學（xué）分析，能夠找出激振力以及激振力矩實（shí）際變化情況。

1.2 動態靜力學分（fèn）析

在進行動（dòng）態靜（jìng）力學分析的過程中，應與一定（dìng）的運動規劃相結合，與主（zhǔ）傳（chuán）動機構的運動水平相結合，當這 2 個原動件均能夠平穩運行時，構件均呈現剛體，可以不（bú）對（duì）構件的摩擦以及間隙進行計（jì）算。

由（yóu）於（yú）重力是靜態力，因此，即便不計較重力也依然可以（yǐ）得出不同構件的受力情況。

2 動平衡綜合優化（huà）

導致壓力機振動的因素有兩大方麵：

一是在展開衝壓的（de）時滑塊同模具接觸的過程中（zhōng）的彈性力使得機構出現振動現象；

二是由於主傳（chuán）動機構的慣性處於一種（zhǒng）不平衡狀態下所導致的整機振（zhèn）動。而（ér）那些（xiē）高精度的衝機，因為其有著較高的抗衝壓工藝（yì），並且三向應力的存在能夠迅速地釋放衝壓過（guò）程中的彈性力（lì），如此一來則（zé）會（huì）大大降低其震動性，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（de）不（bú）平衡慣性力，進而更（gèng）好地實（shí）現對震動的控製作用。

機構的動平衡可（kě）以劃分為綜合平衡、整體平衡和部分平衡，由於主傳動機（jī）構滑塊移動副的存在，很多時候振擺力矩不能夠很好地平（píng）衡，因此要想保證其穩定性就應不斷地提高其質量（liàng）的配置，這種方式也必然會提高機構的複雜性（xìng），降低其（qí）使用的時間，因此，通過優化動平衡來減（jiǎn）輕激振力有（yǒu）著非常（cháng）顯著的效果，但值得（dé）注意的是在降低的過程（chéng）中應做好優化（huà）平衡工作，盡量降低激振力以及激振（zhèn）力矩。

為了降（jiàng）低（dī）數學模型的難度，應做好優化假（jiǎ）設工作：

1）假定原動件（jiàn）在運行的過程中始終處於一種勻速轉（zhuǎn）動（dòng）的狀態；

2）將主傳動的（de）所有構造均處（chù）於一種剛性狀態（tài），並且保證質（zhì）心同（tóng）連（lián）杆連接點都處於一種連（lián）線（xiàn）重合（hé）的狀態（tài）；

3）構件與構件間之間不用詳細地計算出間隙的距離（lí）；

4）不用刻意關注啟停機和衝壓作用下導致機（jī）身出現振動現象；

5）不必過度極（jí）段運動構