肘节压机

即肘节式压力机。在滑块驱动上使用肘节的结构，闭式双点肘节式多连杆高效伺服压力机滑块的导向性能直接决定了机床的几何精度，因此导轨结构、制造精度以及耐磨性、抗疲劳性对高速精密压力机的性能至关重要。

伺服压力机床概述机械压力机也称“冲床”，是金属冲压成型等制作工艺中的基础机床，一般均通过飞轮圆周运动产生储备能量进行释放，由曲线运动转化为直线运动产生滑块的压力，对所需产品进行做功作业。机械压力机广泛应用于汽车、家电、IT电子、文具、仪器仪表、军工等重要工业领域。

伴随经济的一体化发展，市场竞争日趋激烈，能快速适应市场变化的多品种小批量生产和大批量定制生产形式逐渐替代了传统的单品种大批量生产形式，成为工业产品的主导生产形式，突出表现为工业产品的种类日趋多样，形状日趋复杂，而这就对相关加工设备的工艺适应性、加工精度、加工质量、生产效率、自动化程度等多个方面提出了更高的要求。

目前，我国在冲压生产线上使用的机械压力机大多为曲轴式、偏心轮式或多连杆机构式，且采用普通电机作为动力源，其滑块的运动曲线及行程基本是固定的，输出固定的冲压工艺曲线，同时耗能严重，加工噪音大，工人操作环境恶劣。随着新型材料的出现以及产品形状更加趋于复杂、精密、高要求，再考虑到环保和低成本，传统压力机已很难满足快速多变的产品冲压工艺需求。

因此，近年来，研究开发出能够满足上述要求的，能够高精度加工复合材料、难加工材料，具有可进行复合加工功能的新型结构的高效伺服压力机越来越受到重视。相对于传统压力机，伺服压力机取消了飞轮、离合器、制动器等耗能部件，简化了机械传动机构，提高了系统的可控性，降低了能量损耗，极大地改善了工人的工作环境。通过与现代控制技术、传感技术等相关技术的融合，实现了机床工作模式的自由选择和滑块输出特性的自由调节，大幅度提高了成型件的加工精度、加工效率和加工质量，有效地解决了传统机械压力机及其生产线在现代化生产中面临的种种问题，为难成型材料成型和复杂零件的成型加工提供了新的解决方案。1

研究方案与关键技术普通伺服压力机由于取消了飞轮，在经过一般性的减速和扩扭矩后，电机所需功率仍然庞大，能耗较大。工作压力主要靠电机的瞬时扭矩产生，因而驱动电机容量较普通压力机要大得多，再加上控制系统复杂，导致设备造价高，这就成为伺服压力机推广应用的一大障碍。所以，在不采用价格昂贵的大容量驱动电机的情况下，具有良好增力功能的传动系统的创新设计成为伺服机械压力机开发的关键技术问题之一。由博信机械研制的“闭式双点肘节式多连杆高效伺服压力机”应用交流伺服驱动技术，辅以计算机控制技术，将传统的曲柄连杆式压力机改变成智能节能型的肘杆式多连杆偏心齿轮式压力机，在伺服电机不变速的情况下就能使滑块在空行程中快速运动，在接近下死点做功时慢速运动的特性，加上肘节机构的特性就具备了增大扭矩的能力。同时，由于宁波博信机械研制的双点压力机采用双独立伺服电机和独立同步带传动结合偏心齿轮及多连杆肘节式传动机构，通过线性光栅尺的闭环反馈控制进行智能分配调整，始终保证下死点精度在微米级变化，保证压力机的闭合高度在生产过程中的精度更加稳定，因此具备了高速度、高精度、大负载运转、智能化、柔性化等特点，也实现了自动化、工业4.0、可远程控制、监视等优点。

肘节式多连杆伺服压力机高精度导向技术闭式双点肘节式多连杆高效伺服压力机滑块的导向性能直接决定了机床的几何精度，因此导轨结构、制造精度以及耐磨性、抗疲劳性对高速精密压力机的性能至关重要。由于压力机传动系统采用左右独立动力源对称方式运行，通过电控系统可以做到两边相对的完全同步运行。本项目采用自主设计、研发的一种光栅检验装置，在机身滑块的两侧对称布置，通过光栅检验装置可以检验传动系统中两个相对独立运行的电控系统的运行状态，并反馈给控制系统，还可以用来检验机身滑块左右平衡运行状态以及校验机身滑块静止的左右平衡。

低速大扭矩伺服电机关键技术在设计肘节式多连杆高效伺服压力机的伺服电机时，需要使电机在高速运行下具有良好的动态特性、稳定性并具备快速启停、快速冷却等功能。

因此，需要针对不同的转子位置，对电机的磁场分布进行研究，以获得准确的电机性能参数；需要对电机齿槽力以及转矩脉动进行最优化设计，达到节能及提高电机可靠性的目的；需要对伺服电机进行热分析，结合热分析结果进行电机冷却设计与优化；需要研究电机的温度场分布规律以及电机结构、参数等对电机温度分布的影响规律。

双电机同步控制系统关键技术通过机械结构来放大伺服电机扭矩，以达到伺服电机小型化的目的。两台伺服电机联合作业，偏心齿轮机构在减速的情况下使伺服电机的回转力（扭矩）增大，这个扭矩又被偏心齿轮、六连杆和双点肘节式放大，再来驱动滑块。因此，闭式双点肘节式多连杆高效伺服压力机各个轴必须保持精确同步，以满足加工精密工件的要求。所以双电机同步控制技术成为了问题的关键，需从双电机同步控制系统硬件配置和系统控制原理两方面达到匹配来实现。1

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学