[摘 要]随着电子、通讯、计算机、家电及汽车工业的迅猛发展，对冲压零件的需求量迅猛增长，这也就促进了高速压力机的飞速发展。高速压力机工作时不用人工进料，而将原材料或半成品自动送进模具进行加工，具有高效自动、高精度的特点，因而得到了越来越广泛的应用。与普通压力机相比，高速压力机在设计、制造上有更高要求， 不仅要有良好的静态性能，而且设备的动态性能也成为其整体性能的重要构成，所以传统的静态设计和经验设计已不能完全满足高速压力机的工程要求；如果结构设计不合理，将发生明显的噪音和振动，严重影响压力机的工作效率、加工精度和模具的寿命。
　　[关键词]高速压力机工作效率加工精度
　　中图分类号：TH132.46 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0271-01
　　一、高速压力机的结构分析
　　压力机按床身结构可分为开式、闭式和四柱式三种；按连杆数可分为单点、双点和四点等。就刚性而言，闭式双点为最佳结构。一般认为开式高速精密压力机刚性差、角变形大、模具寿命短；但开式结构在操作上带来很大方便，造价又比较低，故而吸引很多用户，迫使生产厂家在结构上进行重大改进，使之精度可以同闭式压力机媲美。
　　压力机工作时，副滑块和主滑块的运动方向相反，用以平衡工作部件产生的惯性力，但这种动平衡结构中主、副滑块对机身导轨上的侧向力方向相反，但不在同一直线上，所以它们产生的力矩会相互迭加，加大机身的倾覆扭转振动，并且不能完全平衡工作部件产生的惯性力，只能控制不平衡力在允许范围内变化。
　　二、高速压力机的结构优化
　　1、在曲轴偏心的相反方向设置偏心平衡块的一种动平衡结构
　　曲柄连杆部件运动时所产生的旋转惯性力主要由设置的偏心平衡块来平衡，这是一种最简单的不完全动平衡装置。实践证明对于两曲轴的双点或四点传动方式，在传动齿轮上设置反对称平衡块可以较好的平衡滑块运动时垂直和水平方向的惯性力，但是，在上模重量改变或滑块行程发生变化的时候，这种动平衡装置的平衡效果会变差。
　　2、改进压力机动平衡结构以减小不平衡惯性力变化量
　　压力机振动和噪声问题主要是由于曲柄滑块机构在高速运转时产生的冲击力和不平衡惯性力所引起的。由于冲裁力是我们需要的力不可避免，所以减振降噪主要从改进压力机动平衡结构以减小不平衡惯性力变化量的角度进行考虑。
　　3、上传动结构为主下压力机的动平衡设计
　　随着技术的发展，高速压力机的结构形式已有最初的下传动结构为主变成了上传动结构形式，压力机的动平衡是这种上传动结构面临的一大突出问题。在结构平衡方面，已经出现多种设计较好，且在工业中已经成功使用的动平衡结构。
　　三、高速压力机振动的原因分析
　　1、压力机自身因素
　　由于高速压力机的工作部分主要就是曲柄滑块结构，主要由飞轮作为储能元件，飞轮质量分布不均时，在高速运转中必然会产生不平衡的惯性力，即为引起飞轮系统振动的干扰力，造成飞轮系统的振动，再经过支承传递给机身，引起整机的振动。
　　2、冲压作业中加工力对于高速压力的影响
　　冲压作业中加工力对于高速压力机来讲，其公称压力行程比较小，其比实际的工作行程通常都小，所以压力机在对零件完成冲压之后往往在短时间内容产生高峰负荷、长时空载的脉冲冲击负荷特征。冲裁开始时，冲头与板料接触要有冲击，板料冲穿后会产生失荷冲击，这些均要引起强烈的振动。根据研究数据，当冲入厚度达到板料厚度的 45%左右时，冲裁力升到最大峰值，此时机身、曲柄滑块机构在封闭力系作用下，均要产生弹性变形，其弹性变形量与冲裁力呈线性关系。而在冲裁的高峰负荷阶段，压力机将积蓄一定的弹性势能，当板料被剪断的一瞬间，冲头突然失荷，压力机积蓄的弹性势能将在极短时间内释放出来而导致压力机产生强烈的振动。
　　3、曲柄滑块机构的因素
　　曲柄滑塊机构在一个工作循环中，其速度和加速度分别按正弦、余弦规律变化，因此曲柄滑块机构在运动中要产生不断变化的惯性力，速度越大，这种惯性力及其变化也越大。此惯性力是属于运动系统的内干扰力，也会引起压力机的振动。实践证明，这种振动往往还很严重，不仅影响曲柄滑块机构中零件的强度，而且对机身、轴承、压力机的精度均有影响。
　　4、压力机启动过程及停止过程引起的振动
　　压力机的启动及停止，是通过离合器与制动器交替结合与分离来实现的。当离合器结合时，要驱使静止的曲柄滑块机构加速运动，此时曲柄滑块机构的惯性力即为飞轮系统的运转阻力，即干扰力，此干扰力必然会引起压力机的振动。当制动时，从动部分的惯性力对制动器固定盘会产生干扰力，同样会引起压力机的振动，尤其是紧急制动时，这种振动更加明显。
　　四、高速压力机的振动控制
　　1、噪声干扰的抑制方法
　　在模态实验中，抑制噪声影响的途径有两类：一是在测试系统中采用合理的减噪措施，二是在分析过程中采用平均技术。在测试系统中采取的一些措施：①使用稳压电源，可以减小或消除电压波动引起的噪声；②各测试仪器电源都要尽量从总电源的输出端或靠近总电源的输出端接出，且功率大的仪器电源接入端应安排在功率小的仪器电源接入端口之后，这样可以减少各电源仪器之间由于电流波动造成的相互影响；③测试系统应良好接地；④所有电源线与信号线均应采用屏蔽线，且避免电源线和信号线并行，应使其尽量远离；⑤注意各仪器之间阻抗匹配；⑥测试系统连接好以后，注意开始测试仪器电源开关的顺序，测试过程中不要拨动仪器开关，否则将产生高频噪声和出现瞬时过载现象，甚至损坏仪器。
　　2、传感器的优化配置
　　传统模态实验中，传感器一般凭经验配置：①基于动能原理，在动能较大的坐标配置传感器；②振型独立原理，即选择测点坐标振型矢量最大程度互不相关；③振型缩聚原理，如去除有限元模型中刚度/质量比较大坐标进行模型缩聚，以最大限度保留振型信息。 　　3、自身因素引起的振动控制
　　飛轮的不平衡可通过动平衡校正来消除；对曲轴偏心部分及滑块往复运动的不平衡，一般是通过在曲轴偏心曲拐处增加平衡块来抵消。至于高速压力机，要实现平稳的运动，最好对往复运动部分的质量进行平衡，简单的平衡装置采用对向滑块式结构，复杂的采用摇动式结构。同时，动平衡机构也可以用来减小或消除压力机在启动过程及停止过程中回转部件加速、减速引起的振动。平衡机构一般会增加回转部分的惯性矩，因而会破坏机床的停止性能，因此在平衡方案设计时要注意。
　　4、对加工力引起的振动控制
　　在冲压作业中，振动力的大小与压力机的刚度和综合间隙有关。压力机的刚度大，各连接、运动部分的综合间隙小，则振动小，因此高速压力机一般来说比普通压力机刚度大、综合间隙小。
　　5、采取隔振系统，延长释放时间
　　在冲压结束的一瞬间，弹性势能迅速释放，必然引起强烈的振动，如果设法使压力机在失荷的瞬间遇到一种阻尼作用，使弹性势能较缓慢的释放，将会大大减小振动。实践证明在压力机上采用隔振器对减少振动的效果很好。弹簧能为压力机在工作状态时提供给缓冲，降低系统固有频率。因此弹簧阻尼隔振器具有良好的减振和降噪性能。
　　五、结论
　　高速压力机隔振是一个比较复杂的问题，在隔振处理时，要根据实际情况，选用合理的隔振方法。高速压力机的行程次数在200～1000次/分钟之间，对于不同的行程次数，应考虑采用不同的隔振方法。高速压力机的激振力主要为曲柄滑块结构的惯性力和加工力，一般情况下前者大于后者，但激振频率是前者小于后者。研究表明，当隔振系统的固有频率和惯性激振力频率之比小于1/ 时，对惯性激振力会有隔振效果，对加工力自然更有隔振效果。为获得更好的隔振效果，可使隔振系统的固有频率尽可能降低。
　　参考文献：
　　[1]李军芳.高速精密压力机动态特性分析[D]硕士学位论文].江苏南京：南京农业大学大学，2006.
　　[2]董康，陈康宁，李天石.机械控制理论基础[M].西安：西安交通大学出版社，2005.
　　[3] 孙明江，王兴松.闭式高速压力机的隔振研究 [J].控制工程，2013，（4）.
　　[4] 张德峰.高速压力机隔振设计与实验研究[D].南京：东南大学，2009.