一种基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备及其工艺的制作方法

本发明涉及冲压加工，具体为一种基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备及其工艺。

背景技术：

1、多工位级进冲压是将多个冲压工序，如冲裁、弯曲、拉深、翻边等集成在同一套模具的不同工位上，通过送料机构将料带依次送入各工位完成连续冲压成形的加工工艺，具有生产效率高、产品质量稳定等优点，被广泛应用于汽车金属零部件的批量制造。

2、在多工位级进冲压过程中，压力机的滑块和送料机构频繁启停，会产生显著的机械振动。这种振动一方面影响冲压件的成形精度，如尺寸超差、回弹不一致等，另一方面加剧模具磨损、降低设备寿命，同时产生较大噪声。随着汽车行业对零部件精度要求的不断提高，如何有效抑制多工位级进冲压设备在运行过程中的振动，已成为本领域亟待解决的技术问题。

3、现有技术中已有一些针对冲压设备振动控制的技术方案。例如，公开号为cn105710246a的专利申请公开了一种冲压机旋转式连续自动送料机构，通过优化送料机构的结构设计来减少送料过程中的冲击。此外，公开号为cn106020123a的专利申请公开了控制装置、机床和控制方法，可应用于机床多轴运动的伺服控制。

4、然而，上述现有技术仍存在以下不足之处：现有方案的模态参数获取方式单一，无法适应模具更换、冲压速度变化等工况变化对系统动力学特性的影响；现有方案缺乏对多振动模态的综合处理能力，当系统存在多个显著振动模态时，单一整形器的抑振效果有限。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备及其工艺，在设备控制系统中集成模态参数在线获取与多模态输入整形指令生成功能，使设备能根据当前实际模态特性自动调整运动指令曲线，主动抵消滑块和送料机构的残留振动，从而在高速连续冲压下获得极高定位精度和零件质量。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提供一种基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备，包括压力机本体、伺服驱动单元以及控制单元，所述压力机本体设有多个工位和送料机构，还包括模态参数获取单元，用于获取所述压力机本体在当前冲压条件下的至少一个振动模态的模态参数；

3、整形控制单元，与所述模态参数获取单元通信连接，用于根据所述模态参数构建输入整形器，并将预定的标准运动轨迹与所述输入整形器进行卷积运算，生成整形运动轨迹；

4、执行单元，与所述整形控制单元通信连接，用于依据所述整形运动轨迹控制所述伺服驱动单元驱动所述压力机本体的执行机构动作，以抑制所述执行机构在启停过程中的残留振动。

5、作为本技术方案的进一步改进，所述模态参数获取单元包括激励模块，用于向所述压力机本体的运动部件施加激励信号；

6、传感模块，用于采集所述运动部件响应于所述激励信号而产生的振动响应信号；

7、辨识模块，用于根据所述振动响应信号辨识所述至少一个振动模态的模态参数，所述模态参数包括固有频率和阻尼比。

8、作为本技术方案的进一步改进，所述模态参数获取单元包括存储有历史模态参数数据的数据库及匹配模块，所述匹配模块根据所述当前冲压条件的特征参数在所述数据库中匹配获取对应的模态参数。

9、作为本技术方案的进一步改进，所述输入整形器由一系列脉冲序列构成，为zv整形器、zvd整形器或ei整形器中的至少一种。

10、作为本技术方案的进一步改进，所述整形控制单元包括多模态合成模块，用于当所述模态参数获取单元获取多个振动模态的模态参数时，将分别对应于各振动模态的多个子输入整形器卷积合成为复合输入整形器。

11、作为本技术方案的进一步改进，所述执行机构包括滑块和/或送料机构，所述整形运动轨迹包括滑块运动轨迹和/或送料机构运动轨迹。

12、作为本技术方案的进一步改进，还包括反馈校正模块，用于获取所述执行机构的实际运动状态，并根据所述实际运动状态与所述整形运动轨迹之间的偏差对所述整形运动轨迹进行反馈校正。

13、另一方面，本发明提供一种基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备的加工工艺，包括以下步骤：

14、s1、获取压力机本体在当前冲压条件下的至少一个振动模态的模态参数；

15、s2、根据所述模态参数构建输入整形器；

16、s3、将预定的标准运动轨迹与所述输入整形器进行卷积运算，生成整形运动轨迹；

17、s4、依据所述整形运动轨迹驱动所述压力机本体的执行机构动作，以抑制所述执行机构在启动和/或停止过程中的残留振动，完成多工位级进冲压。

18、作为本技术方案的进一步改进，所述s1步骤包括：

19、s11、向所述压力机本体的运动部件施加激励信号；

20、s12、采集所述运动部件响应于所述激励信号而产生的振动响应信号；

21、s13、根据所述振动响应信号辨识所述至少一个振动模态的模态参数，所述模态参数包括固有频率和阻尼比。

22、作为本技术方案的进一步改进，所述s4步骤还包括：

23、s41、在执行机构动作过程中，获取所述执行机构的实际运动状态；

24、s42、根据所述实际运动状态与所述整形运动轨迹之间的偏差，对后续的整形运动轨迹进行反馈校正。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果：

26、1、该基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备及其工艺，通过模态参数获取单元获取当前冲压条件下的模态参数，并据此在线构建输入整形器对运动指令进行整形，能够有效抑制执行机构启停时的残留振动；通过设置激励-响应-辨识的在线模态参数获取方式，能够自适应不同模具、不同冲压速度下的系统动力学特性变化，显著提高冲压件的成形精度和表面质量。

27、2、该基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备及其工艺，通过多模态合成模块将多个子输入整形器合成为复合输入整形器，能够同时对滑块和送料机构进行振动抑制，实现多执行机构的协同抑振，适用于多工位级进冲压设备这类具有复杂动力学特性的系统。

28、3、该基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备及其工艺，通过反馈校正模块对整形运动轨迹进行实时校正，能够补偿模型误差和外部扰动，进一步提高振动抑制的鲁棒性。

1.一种基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备，包括压力机本体、伺服驱动单元以及控制单元，所述压力机本体设有多个工位和送料机构，其特征在于：还包括模态参数获取单元，用于获取所述压力机本体在当前冲压条件下的至少一个振动模态的模态参数；

2.根据权利要求1所述的基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备，其特征在于：所述模态参数获取单元包括激励模块，用于向所述压力机本体的运动部件施加激励信号；

3.根据权利要求2所述的基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备，其特征在于：所述模态参数获取单元包括存储有历史模态参数数据的数据库及匹配模块，所述匹配模块根据所述当前冲压条件的特征参数在所述数据库中匹配获取对应的模态参数。

4.根据权利要求3所述的基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备，其特征在于：所述输入整形器由一系列脉冲序列构成，为zv整形器、zvd整形器或ei整形器中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备，其特征在于：所述整形控制单元包括多模态合成模块，用于当所述模态参数获取单元获取多个振动模态的模态参数时，将分别对应于各振动模态的多个子输入整形器卷积合成为复合输入整形器。

6.根据权利要求5所述的基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备，其特征在于：所述执行机构包括滑块和/或送料机构，所述整形运动轨迹包括滑块运动轨迹和/或送料机构运动轨迹。

7.根据权利要求6所述的基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备，其特征在于：还包括反馈校正模块，用于获取所述执行机构的实际运动状态，并根据所述实际运动状态与所述整形运动轨迹之间的偏差对所述整形运动轨迹进行反馈校正。

8.一种基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备的加工工艺，使用权利要求7所述的基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备的加工工艺，其特征在于，所述s1步骤包括：

10.根据权利要求9所述的基于抑振技术的高精度汽车金属零部模锻件的多工位级进冲压设备的加工工艺，其特征在于：所述s4步骤还包括：