伺服加壓在電阻熱壓成型中的應(yīng)用與研究

鄧 亮

（廣州松興電氣股份有限公司，廣州 510000）

電阻焊具有大電流、短時(shí)間、高速度等焊接特點(diǎn)，要求控制裝置能滿足各種工藝要求的全部控制、響應(yīng)速度快并能實(shí)現(xiàn)焊接過程自動(dòng)化，具有較高的使用可靠性[1]。熱壓成型是一種重要的工藝，在汽車、家電、軍事等工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。熱壓復(fù)合成型工藝是指利用電極將工件加熱，將需要工件成型的位置的表面熔化，使其具有一定的可塑性，再通過伺服壓力將工件壓成所需要的形狀。

在熱壓成型過程中，工藝參數(shù)是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要因素，壓制過程中出現(xiàn)的許多質(zhì)量問題，往往與工藝參數(shù)調(diào)節(jié)不當(dāng)有關(guān)，主要工藝參數(shù)有伺服壓緊力、加熱時(shí)間、伺服位移量。在熱壓過程中，冷卻也起到很大的作用，能減少電極的磨損量，冷卻系統(tǒng)的溫度一般設(shè)置在5～20℃。目前，傳統(tǒng)工藝基本沿用氣壓、液壓加壓等方式，存在一定的缺陷，無法保證電極力的穩(wěn)定性和電極位移的精確控制，在熱壓成型的過程中其效果不是很理想。由于交流伺服電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)精確控制，通過電機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小控制就可決定電極壓力實(shí)時(shí)輸出，并且通過位移傳感器對(duì)距離的實(shí)時(shí)反饋，可以得到精準(zhǔn)的成型樣品，這樣大大減少樣品的報(bào)廢率，提供其生產(chǎn)效率。

1 總體設(shè)計(jì)

伺服加壓控制系統(tǒng)主要由伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、檢測(cè)系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)以及加壓連接機(jī)構(gòu)等組成，控制系統(tǒng)框架如圖1所示。

伺服電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到伺服缸，再由連接導(dǎo)向機(jī)構(gòu)傳遞到上電極，通過此傳遞機(jī)構(gòu)，可以精準(zhǔn)地控制上下電極的間距和電極壓力。由于伺服電機(jī)的高精度控制特性，其可以實(shí)現(xiàn)電極壓力和間距的精準(zhǔn)控制，在電阻熱壓成型控制中得到更加廣泛的應(yīng)用。

2 伺服加壓控制系統(tǒng)原理

伺服加壓控制系統(tǒng)主要是通過伺服電機(jī)利用皮帶傳遞的方式將電能轉(zhuǎn)化成上下驅(qū)動(dòng)的垂直加壓力，將工件壓緊，然后通過阻焊變壓器將電能轉(zhuǎn)化成熱能將工件表面組織軟化，從而達(dá)到預(yù)先設(shè)置好的壓痕深度。

3 試驗(yàn)過程分析

在硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試工作，與傳統(tǒng)的氣動(dòng)加壓相比，伺服加壓可以根據(jù)位移傳感器反饋的值對(duì)壓痕深度精準(zhǔn)控制，其誤差范圍在0.03mm以內(nèi)，而傳統(tǒng)的氣動(dòng)加壓無法達(dá)到此精度要求。

圖1 控制系統(tǒng)框架

在熱壓成型中，由于工藝上的需求，人們往往要求其能及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)整壓力。例如，在阻焊變壓器對(duì)工件加熱過程中，要求快速加大壓力，那么就要求加壓方式具有足夠快的響應(yīng)時(shí)間（伺服響應(yīng)速度為50ms）。由于伺服加壓系統(tǒng)的電機(jī)壓力是通過調(diào)整伺服電機(jī)的電流大小來控制轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)的，該段響應(yīng)時(shí)間本身就很短，所以電極壓力響應(yīng)的時(shí)間也很短，而傳統(tǒng)的氣動(dòng)加壓無法滿足快速響應(yīng)電極壓力，故伺服加壓更能滿足熱壓成型的不同工藝要求。

控制系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)如下：最大短路電流55kA，次級(jí)空載電壓9V，電極最大行程200mm，電極壓力范圍3000N，電極最大速度250mm/s。

4 結(jié)語

伺服電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩的精準(zhǔn)控制，轉(zhuǎn)化成輸出壓力，實(shí)現(xiàn)電流、電壓的精準(zhǔn)輸出，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的提升，促進(jìn)此工藝不斷改進(jìn)和發(fā)展。

[1]中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)，電阻焊（Ⅲ）專業(yè)委員會(huì).電阻焊理論與實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.