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自由锻的螺旋压力机数控成形方法

阅读：992发布：2023-03-01

专利汇可以提供自由锻的螺旋压力机数控成形方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种自由锻的螺旋压力机数控成形方法，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模具采用平砧模具，将吨位计放入模具内；②输入电机角速度 ωc；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根据吨位计显示的压力值F，按公式计算螺旋压力机、吨位计和模具三者的综合刚度C0值，再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、σs、H0、H、D0、D、μ；②由公式计算所需电机转速ω，通过控制电机按所需转速动作实现锻件的数控成形。采用本方法加工锻件，锻件精度高，自动化程度高。，下面是自由锻的螺旋压力机数控成形方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自由锻的螺旋压力机数控成形方法，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模具采用平砧模具，把模具安装到螺旋压力机上，再将吨位计(15)放入模具内；②通过控制部件输入设定的电机角速度ωc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ωc时，控制部件控制电机(4)匀速，随后实施打击；④根据吨位计(15)显示的压力值F，按公式计算螺旋压力机、吨位计(15)和模具三者的综合刚度C0值，再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、σs、H0、H、D0、D、μ；
②、控制部件根据公式计算
所需的电机转速ω，控制电机(4)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，ωc为电机角速度，推荐取值3π，C1为吨位计(15)的刚度，ω为所需的电机转速，σs为坯料的屈服极限，H0为坯料高度、D0为坯料直径、H为坯料变形后的高度、D为坯料变形后的直径、μ为摩擦因数、ku为摩擦折算系数，其中，当时，ku＝3；当时，ku＝4。
2.如权利要求1所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，其特征在于：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。
3.如权利要求2所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，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(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)。
4.如权利要求2所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，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(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。
5.如权利要求2所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，其特征在于：工作机构包括螺杆(11)、上螺母(10)、下螺母(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)。
6.如权利要求2所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，其特征在于：模具包括上模(14)和下模(16)。
7.如权利要求1所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，其特征在于：电机(4)采用开关磁阻电机或可逆电机。
8.如权利要求3所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，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(2)采用盘式制动器。

说明书全文

自由锻的螺旋压力机数控成形方法

技术领域

[0001] 本发明提供一种自由锻的螺旋压力机数控成形方法，属于机械工业技术领域。背景技术

[0002] 现有的自由锻采用锻锤或液压机，利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸，锻件的精度与操作者的技术程度有很大关系，缺点是能效低、锻件精度低、加工余量大、劳动强度大、生产率也不高。发明内容

[0003] 本发明的目的在于针对上述存在问题、提供一种能效高、锻件精度高、性能优良的自由锻的螺旋压力机数控成形方法。其技术方案为：

[0004] 一种自由锻的螺旋压力机数控成形方法，其特征在于采用如下步骤： [0005] 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模具采用平砧模具，把模具安装到螺旋压力机上，再将吨位计放入模具内；②通过控制部件输入电机角速度ωc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ωc时，控制部件控制电机匀速，随后实施打击；④根据吨位计显示的压力值F，按公式计算螺旋压力机、吨位计和模具三者的综合刚度C0值，再按公式计算螺旋压力机和模具的综合刚度值C计算螺旋压力机和模具的综合刚度值C；

[0006] 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、σs、H0、H、D0、D、μ；②、控制部件根据公式计算所需的电机转速ω，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；

[0007] 公式中，ωc为电机角速度，其推荐取值3π，C1为吨位计的刚度，ω为所需的电机转速，σs为坯料的屈服极限，H0为坯料高度、D0为坯料直径、H为坯料变形后的高度、D为坯料变形后的直径、μ为摩擦因数、ku为摩擦折算系数，其中，当时，ku＝3；当时，ku＝4。

[0008] 所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，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。

[0009] 所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，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。

[0010] 所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，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。

[0011] 所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，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。

[0012] 所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，模具包括上模和下模。 [0013] 所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，电机采用开关磁阻电机或可逆电机。 [0014] 所述的自由锻的螺旋压力机数控成形方法，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。

[0015] 本发明与现有技术相比，其优点为：

[0016] 1、采用螺旋压力机数控速度、数控能量、控制压力成形，锻件的成形尺寸通过输入数据精确控制，用这种方法加工锻件，锻件精度高、加工余量小，劳动强度小，节能高效，自动化程度高。

[0017] 2、该方法属于优质、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，有助于实现工业界“净成形”的奋斗目标，可用于各种金属锻件的冷锻、温锻、热锻成形。附图说明

[0018] 图1是本发明涉及的螺旋压力机实施例的结构示意图。

[0019] 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、吨位计16、下模17、垫板18、机身19、可编程控制器20、触摸屏

具体实施方式

[0020] 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：

[0021] 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。

[0022] 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。

[0023] 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。

[0024] 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；模具采用平砧模具，包括上模14和下模16。

[0025] 实施例中，吨位计15的刚度C1为2×109Nm-1，螺旋压力机转动惯量J为100kgm2，-1 6 -2用于测定综合刚度的电机角速度ωc为10s ，坯料的屈服极限σs为100×10Nm ，坯料高-1 -1 -1
度H0为1×10 m，坯料直径D0为1×10 m，坯料变形后的高度H为0.9×10 m，坯料变形后的直径D为1.05×10-1m，摩擦因数μ为0.5，ku为摩擦折算系数，当时，ku＝3；当时，ku＝4。具体成形过程为：

[0026] 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把上模14和下模16安装到螺旋压力机上，再将吨位计15放入上模14和下模16之间；②通过触摸屏20输入设-1 2定的电机角速度ωc螺旋压力机转动惯量J值，分别为10s 和100kgm ；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设定的电机角速度ωc时，
6
电机控制器1控制电机4匀速，随后实施打击，吨位计15显示的压力值F为3×10N；④根据吨位计15显示的压力值F，按公式计算螺旋压力机、吨位计15和模具三者的
9 -1 9 -1
综合刚度C0值为0.9×10Nm ，再按公式计算C值为1.6×10Nm ，C值即螺
9 -1
旋压力机和模具的综合刚度值为1.6×10Nm 。

[0027] 其次，上模14和下模16之间放入坯料，实施数控成形，具体步骤为：①输入运行数9 -1 6 -2 -1 -1 -1
据，C＝1.6×10Nm 、σs＝100×10Nm 、H0＝1×10 m、D0＝1×10m 、H＝0.9×10 m、-1
D＝1.05×10 m、μ＝0.5，摩擦折算系数ku根据取值为3，②、控制部件根据公式计算数控成形所需的电
-1 -1
机转速ω为14.1s ，控制电机4以14.1s 的转速动作进而控制螺旋压力机运行，实现坯料的数控成形。

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