伺服加壓在電阻熱壓成型中的應用與研究

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、短時間、高速度等焊接特點，要求控制裝置能滿足各種工藝要求的全部控制、響應速度快并能實現焊接過程自動化，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、軍事等工業領域發揮著日益重要的作用。熱壓復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，工藝參數是影響產品質量的一個重要因素，壓制過程中出現的許多質量問題，往往與工藝參數調節不當有關，主要工藝參數有伺服壓緊力、加熱時間、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，冷卻系統的溫度一般設置在5～20℃。目前，傳統工藝基本沿用氣壓、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。由于交流伺服電機可以實現對輸出轉矩的實時精確控制，通過電機轉矩的大小控制就可決定電極壓力實時輸出，并且通過位移傳感器對距離的實時反饋，可以得到精準的成型樣品，這樣大大減少樣品的報廢率，提供其生產效率。

1 總體設計

伺服加壓控制系統主要由伺服傳動機構、導向機構、檢測系統、伺服控制系統以及加壓連接機構等組成，控制系統框架如圖1所示。

伺服電機通過皮帶傳動將動力傳遞到伺服缸，再由連接導向機構傳遞到上電極，通過此傳遞機構，可以精準地控制上下電極的間距和電極壓力。由于伺服電機的高精度控制特性，其可以實現電極壓力和間距的精準控制，在電阻熱壓成型控制中得到更加廣泛的應用。

2 伺服加壓控制系統原理

伺服加壓控制系統主要是通過伺服電機利用皮帶傳遞的方式將電能轉化成上下驅動的垂直加壓力，將工件壓緊，然后通過阻焊變壓器將電能轉化成熱能將工件表面組織軟化，從而達到預先設置好的壓痕深度。

3 試驗過程分析

在硬件和軟件設計完成后，對系統進行調試工作，與傳統的氣動加壓相比，伺服加壓可以根據位移傳感器反饋的值對壓痕深度精準控制，其誤差范圍在0.03mm以內，而傳統的氣動加壓無法達到此精度要求。

圖1 控制系統框架

在熱壓成型中，由于工藝上的需求，人們往往要求其能及時準確調整壓力。例如，在阻焊變壓器對工件加熱過程中，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時間（伺服響應速度為50ms）。由于伺服加壓系統的電機壓力是通過調整伺服電機的電流大小來控制轉矩實現的，該段響應時間本身就很短，所以電極壓力響應的時間也很短，而傳統的氣動加壓無法滿足快速響應電極壓力，故伺服加壓更能滿足熱壓成型的不同工藝要求。

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

4 結語

伺服電機可以實現對輸出轉矩的精準控制，轉化成輸出壓力，實現電流、電壓的精準輸出，從而保證產品質量的提升，促進此工藝不斷改進和發展。

[1]中國機械工程學會焊接學會，電阻焊（Ⅲ）專業委員會.電阻焊理論與實踐[M].北京：機械工業出版社，1994.