伺服电机驱动高速数控转塔冲床主传动系统研究

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1、2011年12月机床与液压Dec．2011第39卷第23期MACHINET00L&HYDRAULICSV01．39No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．23．011伺服电机驱动的高速数控转塔冲床主传动系统的研究刘争明，王钦若，招润浩(广东工业大学自动化学院，广东广州510006)摘要：针对传统数控冲床缺乏柔性的弱点，对伺服电机驱动的高速数控转塔冲床主传动机构(曲柄肘杆)进行运动学和动力学分析，得出主传动系统的模型。以工程应用中的驱动系统为例，借助MATLAB7．0对主传动

2、系统模型进行了空载恒速仿真和负载恒速仿真实验，仿真结果证明了主传动系统模型的准确性。关键词：数控转塔冲床；主传动；运动学分析；动力学分析；运动系统仿真中图分类号：TH166；TG502文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)23—038—3ResearchonMainTransmissionSystemofHigh-speedCNCPunchDrivenbyServoMotorLIUZhengming，WANGQinruo，ZHA0Runhao(SchoolofAutomation，Guangdo

3、ngUniversityofTechnology，GuangzhouGuangdong510006，China)Abstract：BeinglackofflexibleintraditionalNCpunch，thekinematicsanddynamicsanalysesofmaintransmissionsystem(crankcubitslever)ofhigh—speedCNCturretpunchdrivenbyservomotorweremadeandthemaintransmissionsyste

4、mmodelwasgained．Takingadrivensysteminengineeringapplicationasexample，theaccuracyofthemaintransmissionsystemmodelisprovedbyresultsofno-loadconstant-speedsimulationandloadconstant—speedsimulationofthetransmissionsystemmode1．Keywords：CNCpunchingmachine；Maintran

5、smission；Kinematicsanalysis；Dynamicsanalysis；Systemsimulation我国对伺服电机驱动高速数控转塔冲床的研究起肘杆DE长度)。利用几何关系分析传动系统的运动步较晚，与国外先进技术有很大的差距，仍以机械式关系。和液压式数控冲床为主。伺服电机驱动高速数控转塔冲床的研究与开发，对提高我国锻压机床设备的档次，提升我国制造业水平均有重大的现实意义。伺服电机通过减速器和曲柄肘杆相连，利用血柄肘杆机构特有的增力，可以降低伺服电机的负载扭矩，并且曲柄旋转一周，滑块上下两次，

6、这样能够达到更高的冲压频率。所以，伺服电机驱动高速数控转塔冲床在高频下能够得到低而均匀的工艺速度，同时在振动噪声方面，相对机械式和液压式数控冲床降低了1O～20dB。通过实际工程应用，选择合适的参数，对主传动系统模型的准确性进行了验证⋯。1曲柄肘杆机构的运动学和动力学分析】图1主传动原理图1．1曲柄肘杆机构的运动学分析(1)角度关系伺服电机驱动高速数控转塔冲床主传动系统，即sinfl=Asimx(1)曲柄肘杆机构，如图1所示。sin6=AsinO(2)设曲柄O．A转动到=o是上死点，：180。是(2)主传动系统

7、中曲柄0。A转角与滑块E位下死点；R，、R：分别为曲柄0A和上肘杆0。D的半移s之间的关系表达为径；M为肘杆CD长；A、A为连杆系数⋯(A。=R(1-cosO)+丁1-~／1-h22sin20](3)，其中L是连杆A长度；A=7一-，其中是下收稿日期：2010—11—23基金项目：广东省科技厅重大专项(2009A080202006)作者简介：刘争明(1984一)，男，硕士研究生，主要研究方向为现代自动化装备与控制技术。E—mail：op2004ok@126．corn。过人机的图钢其板第23期刘争明等：伺服电机驱

8、动的高速数控转塔冲床主传动系统的研究·39·(3)主传动系统中曲柄O．A转角与上肘杆大值，在此点材料开始剪切断裂；CD段为断裂分离阶OD转角0之间的关系表达为段；DE段主要是摩擦力和将材料由凹模内推出的推[s口+／一(R2一R2CosO)一力。一般所说的冲裁力是指冲裁过程中的最大力。通常，当冲模进入材料1／3板厚时，其冲裁力达到最大(R2sinO~=一R2sin0)]+(R2一R2co