浅述智能变频台式压力机的设计和应用

浅述智能变频台式压力机的设计和应用

来建中，龚柏军

浙江萧山金龟机械有限公司

摘要：近年来，随着经济的不断发展，技术的不断进步，在电子元器件、五金配件、线束、仪器仪表等的制作方法上往往会大量采用精密铆合、冲裁、拉伸等锻压工序，这就对铆接、冲压设备的性能，自动化连线冲压，安全以及精度提出了新的更高的要求。传统的小型机械台式压力机均釆用电动机带动飞轮旋转，而飞轮又通过刚性离合器，进而驱动曲轴、连杆、滑块工作进行上下冲压，动作单一，性能落后，能耗噪音大，已不能满足市场的需求，迫切需要能适应新的发展需求的智能化小型压力机。

关键词：智能变频台式压力机：设计和应用

一、前言：

当前，国家对制造业实体和创新技术能力高度重视，大力发展，在政策上倾斜。这也是机械设计制造业得以持续快速发展的主要动力。同时，国家也强调用高新智能科技改造升级传统制造业的要求。小型机械压力机作为一种量大面广的通用机械，朝着高精度、智能化、自动化方向迈进，有利于生产型企业的稳定发展，有利于社会人力资源的合理配置，有利于安全生产和集约生产，有利于提升产品的自动化水平，为企业创造更多的效益，提升整个行业的技术水平。

针对上述需求，本公司近年来与变频器厂家合作，对台式压力机进入了深入研究，开发了独创的台式压力机运行结构和智能电气控制系统，试制成功后对照台式压力机标准，经机器可靠性试验和负荷试验，各项技术指标达到了预定的设计要求。

本论文重点介绍了动力系统、机械运行架构系统、智能变频控制系统及光电保护系统的设计，在实际电子元器件等行业的压接、铆合等生产线上有着指导意义。

二、智能变频压力机动力系统及机械运行结构

针对智能变频控制的特点，我们对整个机械结构进行了独创性的设计。总体设计思路是由智能变频控制系统控制变频电机，变频电机带动减速机，减速机的输出轴直接与压力机的偏心轴连接，通过偏心轴的旋转带动连杆片的摆动，而连杆片的摆动又带动了连杆滑块部件沿着导轨进行上下滑动，从而达到了冲压的目的。

1、动力系统

传统台式压力机动力系统均采用电机带动飞轮，利用飞轮的转动惯量，通过离合器来驱动偏心轴旋转。这种传统机电结构，无论压力机是否冲压，电动机始终处于旋转状态，噪音响，耗能而且离合器故障多 。在电子元器件等行业的铆压工序，绝大多数是单次冲压工作，所以在设计中我们采用变频电机与减速机组合，通过减速机输出轴带动偏心轴旋转，电机冲压时旋转，不冲压时不工作，实现了低噪音，节能，故障少的目的。减速机的输出扭矩根据机器冲压的载荷来确定，速比可以在1:7.5与1:10之间，也可定制生产。

2、机械运行架构系统

我们设计采用双柱式机身工作台架构，即在工作台上设有两根立柱，用防松螺母将立柱与工作台垂直固定。在立柱的上端设有与立柱固定的横梁，两根立柱中设有机身，机身与横梁间通过升降螺杆联接，旋转升降螺杆可以带动机身沿着立柱上下滑动，这样可以满足不同的模具不同装模高度的要求。机身的背后固定有减速机，用内六角螺钉紧固。再把装有精密滚动轴承的偏心轴与减速机固定连接。在机身上固定有导轨滑块部件和偏心轴，偏心轴的偏心端与连杆片滚动连接，连杆片的另一端与连杆轴滚动连接，而连杆轴又与连杆座固定连接，连杆座通过调整螺杆和压板与滑块体连接，滑块体与左右导轨组成一个滑动副。当智能变频控制系统带着减速机旋转，进而减速机驱动偏心轴旋转，带动装在偏心轴上的连杆片一起偏心旋转，进而带动了连杆轴、连杆座与滑块体沿着左右导轨上下滑动，达到精密冲压的目的。详见图一、图二。

1、工作台．2、智能变频控制箱．3、立柱．4、横梁．5、机身．6、升降螺杆．7、导轨．8、偏心轴．9、连杆片．10、连杆轴．11、连杆座．12、滑块体．13、调节螺杆．14、模具压块．15、工件放置端．16、锁紧螺母．17、感应凸轮．18、滚动轴承．19、减速机．20、轴承．21、螺杆压板．22、连杆压条．23、变频电机.

三、智能变频控制系统与光电保护系统

设计专用的智能变频控制系统来控制变频电机和减速机的输出，从而实现压力机的显示、点动、寸动、单次冲压、调速、连续冲压、计数冲压、断电保护、过载保护、双手按钮控制、脚踏控制、光电保护等诸多功能并可与自动生产线联机。对于安全保护装置一光电保护系统，在控制系统中预留接口，可以很方便地进行连接。详见图三、图四。

1、在这专门设计的智能变频控制系统中，设计有很多功能，具体如下：

1）清零键：计数值归零键，重新计数。

2）手动／自动键：手动状态一按上升、下降键，滑块会上升或下降。自动状态一上升、下降键失效，进入脚踏控制。

3）设置键：按此键5秒，进入参数更改状态，进入到不同的参数实现不同的功能。修改后按下复位键，可贮存参数并退回计数状态，

4）参数设置完成后，机器先断电一次然后上电，让智能变频器回归初始状态。

5）FWD：脚踏开关压接信号。

6）Ml1：电机工作的输入使能信号。

7）Ml2：高点检测信号，机器处于有效高点的时候，才能开始工作。

8）Ml3：滑块定位开关信号。

9）C0M：电路公共端。

四、结论

通过设计、制造、性能试验，并经工厂使用，与传统的同规格台式压力机相比，下死点重复定位精度高50％，噪音降低30％，单位产量能耗降低20％。而且由于传统压力机使用牵引电碰铁来控制离合器的接合与脱开，需频繁更换电磁铁这个易损件，而智能变频台式压力机不需要电磁铁控制，故障率大幅度下降。相信，这种类型的台式压力机会在电子元器件等行业的铆合、压装等工序中得到广泛的应用。

参考文献：

［1］何徳誉．曲柄压力机［M］．北京：机械工业出版社，1987．

［2］济南铸锻所，等．开式曲柄压力机设计［M］．开式曲柄压力机设计编写组，1979．