[科普中国]-高速压力机下死点

简介

由于EI零件、精密电子、通讯器材、电机等产业迅猛发展，用户对高速压力机的需求日益增长，不但要求高的运转速度还要求下死点的高动态精度。下死点动态精度是高速压力机关键的性能指标，国家标准中没有相应条款，但在设备使用过程中却是十分关键的技术数据。它关系到加工件的精度和模具寿命，是评定产品技术水平、制造水平的一项重要指标。由于零件的加工工艺、设备的使用情况不同，对下死点的要求是不同的：如果仅仅是冲裁，则不需要太高的下死点精度；如果所生产的零件存在折弯、叠片等工序则需要较高的下死点精度。一般而言，零件成形的精度越高，对下死点精度的要求也就越高，其数值可以通过仪器记录下来。影响下死点精度的因素很多，如机床的刚性、各运动部位的间隙、模具结构、动平衡程度、是否使用减振装置、零件材质以及所处的环境等，具体影响的方式以及程度需要进一步探讨1。

测试方法通常，测试采用的设备是由日本理研生产的Rm-72型下死点检测仪，单通道测量，测试机床为某进口3000kN高速冲床，以冲压电机定子和转子零件为例。通过自制工装将一检测探头安装在滑块上，传感器固定在工作台板的自制工装上，通过机床在工作过程中(带模具、正常生产)上下运动检测探头和传感器之间的位置变化来反映下死点变化。在测试中，采用了绝对值测量和波形图测量。绝对值测量可以通过对几个冲次下死点位置取平均值( 也可以取最大值或者最小值)作为基准，依次记录下以后每个冲次相对基准的变化。波形图反映的是实时的位置数据。

数据分析绝对值数据打开所测得的数据，所得的数据的最大和最小近似数值，具体值可以在EXCEL数据表格中找出来。可以借鉴频数直方图的处理方法：首先对数据进行排序，找出数据中的最大值和最小值计算极差。然后根据数据的个数选择分组数以及组距。在分组时要避免同一数据出现在两个组内。计算在各个组内数据的数量作为纵坐标，以该组数据的平均值为横坐标。对于能够正常工作( 下死点稳定性好) 的高速压力机而言，下死点出现极大误差的频率不大，在中间区域出现的频率很大，近似呈双峰分布。在实际生产过程中，由于高速冲压所引起的振动、材料的不均匀性、机床的弹性变形、冲压速度的微小波动以及由温度引起的热变形，下死点的位置呈现出时高时低的波动，因此，将下死点的波动控制在一定范围内是可正常使用的。通过已有的测试数据可以看出，在机床达到稳态后，恒速下下死点基本稳定在±0.05mm(去除了最大和最小偏差) 以内，速度发生变化时不应超过0.15mm(随着速度的提高，下死点一般向下偏移) 。测试中发现速度发生变化时下死点并非一直向下偏移，而是先向上偏移了一点，然后向下偏移。速度变化越大下死点偏移越大。

波形图数据波形图所采集的数据量更多些，可将数据转换成折线图。孤立地看这张图意义不大，可以将几个不同速度下的波形图放在一起进行对比，就可大致看出速度发生变化时波形图的走势。

随着速度的提高，下死点附近存在的若干波谷数量逐渐减少，并有逐渐向上偏移的趋势。下死点附近存在的波峰波谷可能是由于在冲压过程中产生的微小振动产生的。下死点位置在170min-1～190min-1 变化不大，当速度提升到250min-1 时下死点向下偏移了约0.20mm。

同一结构不同吨位的高速压力机在波形图上存在一定的相似性，即：下死点附近存在的若干波谷数量随速度提高逐渐减少，并有逐渐向上偏移的趋势，下死点有向下偏移的趋势；作为高速压力机制造商，压力机性能参数相同时内部结构形式可能差异很大，各具特色，同时零件的加工制造水平也不尽相同，可能影响到下死点波形图的形状。

在下死点附近只存在一个波谷，但是在中部存在若干小波谷，随着冲次的变化，小波谷数量逐渐减少，有上移的趋势。下死点先向上偏移，随后向下偏移。

波形图数据的另一个作用就是真实的计算出下死点的实际位置。虽然采集的数据很多，但是每个冲次的采集数量基本一致，可以通过程序进行计算出每个冲次的最低点位置(下死点) 。

对这些数据进行算术平均得出某一速度下的下死点位置，这样就可以得出速度发生变化时下死点位置的变化大小，进行定量的分析。由于波形图数据和绝对值数据不可能同时测得，可以计算出下死点数据与平均值的差值，来近似检验所测的绝对值数据是否准确2。

总结通过对高速压力机下死点绝对值数据和波形图数据的分析，可以发现其中蕴涵的规律，其数值可以作为评判压力机下死点动态精度的参考。同时可以进一步分析下死点附近的波形图，找出产生这样或那样波形的原因，为产品开发和改进提供依据3。