混凝土高频振捣棒技术工艺发展趋势分析

混凝土高频振捣棒主要由电动机、齿轮等组成，因此，电动机、齿轮的技术发展也说明了混凝土高频振捣棒技术的发展现状及趋势。

第一节 产品技术发展现状

1、步进电机驱动器

步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。不过步进电机在控制的精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的直流伺服电动机。在精度不是需要特别高的场合就可以使用步进电机，步进电机可以发挥其结构简单、可靠性高和成本低的特点。使用恰当的时候，甚至可以和直流伺服电动机性能相媲美。

步进电机广泛应用在生产实践的各个领域。它最大的应用是在数控机床的制造中，因为步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以被认为是理想的数控机床的执行元件。早期的步进电机输出转矩比较小，无法满足需要，在使用中和液压扭矩放大器一同组成液压脉冲马达。随着步进电动机技术的发展，步进电动机已经能够单独在系统上进行使用，成为了不可替代的执行元件。比如步进电动机用作数控铣床进给伺服机构的驱动电动机，在这个应用中，步进电动机可以同时完成两个工作，其一是传递转矩，其二是传递信息。步进电机也可以作为数控蜗杆砂轮磨边机同步系统的驱动电动机。除了在数控机床上的应用，步进电机也可以并用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。

步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。

2、齿轮技术现状 分析

中国工业齿轮技术的蓬勃发展也集中在80年代到现在这20多年间。70年代末，中国的改革开放政策使国内企业相继引进了许多大型成套项目，使我国的齿轮界开始接触国外先进的齿轮传动装置。如武钢1700mm轧机中的通用和轧钢机减速机；英国23000kW燃气轮机发电机组负荷齿轮箱；30万t/a合成氨中的高速齿轮装置。进入80年代，中国从国外引进了多项齿轮技术，如由南高齿和郑州机械 研究 所（以下简称郑机所）等4单位联合美国费城齿轮公司引进全套高速重载齿轮设计制造技术。此后，南高齿和郑机所联合对齿轮的弹性变形和热变形修形等高速重载齿轮的共性技术开展了专题 研究 。通过这两项工作，使中国的高速重载齿轮技术产生了质的飞跃，有了较完整的理论，有了设计制造规范，有了系列产品。80年代末，中国工业齿轮 行业 就真正跨入了能够独立设计、制造高速重载齿轮传动设备的阶段。

在中国齿轮工业发展的过程中，水泥磨的传动设备是低速重载齿轮技术两大难题之一。中心传动水泥磨主减速机是典型的功率分支结构。80年代，中国水泥企业曾经采用丹麦史密斯的输出大齿轮悬浮式和日本川崎弹性轴式两种均载方式。经过齿轮传动专家的探讨、比较，最终采用了更简单可靠的弹性轴式均载，最大功率已达4000kW。目前，中国的大功率水泥磨减速机装置基本实现了全部国产化。

除了水泥磨的传动齿轮箱，轧钢齿轮箱是低速重载齿轮技术的另外一个大难题。90年代后，中国以市场换技术的政策，提出“联合设计，合作除了水泥磨的传动齿轮箱，轧钢齿轮箱是低速重载齿轮技术的另外一个大难题。90年代后，中国以市场换技术的政策，提出“联合设计，合作制造”等方式同外方合作，在重大项目上更多采用德、日等国公司提供技术，国内厂家制造，外方监制。这样促进了中国工业齿轮 行业 在技术、管理水平和质量控制方面大幅提高。

此外，当今工业齿轮技术发展日趋成熟，这还表现在：1）理论 研究 （如强度计算、修形计算、优化设计等现代方法的应用、新结构的应用等）更完善、更接近实际。2）普遍采用各种优质合金锻件，提高材料和热处理质量控制水平。3）结构设计更合理。4）加工精度普遍提高到ISO的4～6级。5）提高轴承质量和寿命。6）提高润滑油质量。7）提高加工装备和监测手段。

第二节 产品工艺特点或流程

1987年英国伯明翰大学Tuncer C等提出了浮动凹模精锻空心件思想，归纳了无飞边锻模制造和使用的各种工艺要点，设计了各种模具。Nagai Y提出将预制杯形件作为某些圆柱齿轮冷锻的制坯措施，即通过拉延、整形、变薄拉延和压缩这四个工步实现具有较大沉孔的圆柱齿轮冷锻成形。伊朗Tarbiat Modarxes大学的M.H. Sadeghi与英国伯明翰大学的T.A. Dean用浮动凹模原理模具对直齿轮和斜齿轮作了系统的 研究 ，包括模具结构形式选择，齿轮尺寸精度的影响因素，齿轮塑性成形力的预测及其与摩擦系数、齿轮模数、宽度关系，脱模力与摩擦系数、成形力、成形温度、压力角、齿数的关系。德国的Th. Herlan以材料为20MnCr4的直伞齿轮为例，采用了温锻冷锻复合成形工艺，其工艺流程为：下料——感应加热（850℃）——锻造——硬化处理——精整。首先，将初始棒料加热、镦粗、喷丸再加热至850℃，送至12.5MN机械压力机进行锻造，之后进行喷丸和表面磷化、皂化处理，最后在12.5MN液压机上进行冷锻，并给出了冷锻的活动模具简图。

山东大学张清萍等人对两步成形直齿圆柱齿轮冷精锻工艺模具齿形设计方法进行了 研究 ，分别采用修正模数法和变位法对终锻和预锻模具的齿形进行设计。青岛理工大学的田福祥等人对直齿圆柱齿轮热精锻进行了深人 研究 ，给出了快档齿轮热精锻成形的实用模具结构，论述了模具设计、装配和使用的有关问题，该模具采用强力脱模装置，使锻件在锻击结束瞬间立即脱离凸模，解决了锻件将凸模抱死的关键技术问题。张治民、张宝红等人提出了一种新的方法，即直齿轮径向的分流成形，温锻和冷挤压整形的复合方法，并以一个用于拖拉机的直齿轮作为例子，制造出的齿轮精度可达IT8。这种新的直齿轮成形技术，能够使大模数、轮齿高的齿轮在较低的变形力下就能使轮齿充满，其工艺过程为：齿轮轮齿的初成形第一次采用中温锻，然后通过冷成形制成高精度的齿轮。齿轮的制造采用镦粗挤压，为了避免齿轮在塑性成形过程中出现缺陷，提出了一种新的径向成形技术，在模具的长度方向设计较大的偏转斜度，通过偏转斜度，钢坯被推动沿着斜度压下，同时，金属径向流动，齿轮轮齿底部剩余的金属流向齿轮的顶部，齿轮被填充成形。冯冲前根据对直齿圆柱齿轮镦挤成形过程的实验 研究 ，针对直齿圆柱齿轮精锻成形工艺的技术关键，提出了一种新的成形工艺——浮动凹模镦挤成形工艺，并以安阳齿轮厂农用车变速齿轮为 研究 对象，设计了专用镦挤模具，并进行了成形试验， 研究 了其成形规律。燕山大学赵军等人利用塑性范成成形齿轮的方法成形出直齿圆柱齿轮，并对成形后齿轮的金相组织进行了 分析 ，从成形组织方面验证了该工艺的可行性。姜英等人利用滚压设备对齿轮进行了滚压 研究 ，得出只需更换滚轮，就可以用于中、小模数的圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮等的加工，该工艺加工工艺简单，生产效率高，加工质量好。

第三节 国内外技术未来发展趋势 分析

1、优化工艺和模具结构，提高模具的寿命，解决齿轮锻件的出模问题

为满足制造工艺的要求，在工艺设计和模具设计中，应以金属在精锻过程中的真实流动规律和变形力学特征为基础，优化模具结构、坯料形状尺寸等工艺参数，选用优质模具材料，使用合适的锻压设备，提高模具加工精度和使用寿命。另外，直齿圆柱齿轮精锻没有拔模斜度，出模困难，需要较大的顶出力才能将锻件从模具.中顶出。因此，对模具结构和锻造设备有较高的要求，如何解决好锻件出模，也是一个必须重点解决的问题。

2、改善精锻齿轮的质量和精度，提高齿轮生产率

齿轮制造工艺的发展，很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高。在今后齿轮的精锻工艺的提升中，要掌握精锻过程中的金属变形流动规律以及各种工艺参数对工件质量的影响，提高产品质量，严格控制模具温度、锻造温度和润滑条件等工艺因素，减少因模具和锻件温度波动而造成的锻件尺寸误差，使直齿圆柱齿轮精锻向着净成形方向发展。

3、充分运用各种计算机技术和数学理论，提高直齿圆柱齿轮精锻技术开发的效率

计算机技术的快速发展和数学理论的充分运用，提高了齿轮产品的设计精度和加工效率。今后工艺和模具设计应和计算机技术紧密结合起来，利用计算机技术结合塑性或弹塑性有限元方法，找出齿轮坯料自由表面和内部的金属流动及应力应变分布规律，通过控制金属的塑性流动达到所需零件的精密成形。使齿轮精锻技术的 研究 向着CAD/CAE/CAM一体化发展，促进直齿圆柱齿轮精锻技术的提高以及向产业化的转化。

 

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