伺服電機噪音及不穩定分析

　　用戶在一些機械上使用伺服電機時，經常會發生噪聲過大，電機帶動負載運轉不穩定等現象。出現此問題時，許多使用者的第一反應就是伺服電機質量不好，因為有時換成步進電機或是變頻電機來拖動負載，噪聲和不穩定現象卻反而小很多。表面上看，確實是伺服電機的原故，但我們仔細分析伺服電機的工作原理後，變頻器會發現這種結論是完全錯誤的。
　　伺服系統包括：伺服驅動器、伺服電機和一個反饋傳感器(一般伺服電機自帶光學編碼器)。所有這些部件都在一個控制閉環系統中運行：驅動器從外部接收參數信息，然後將一定電流輸送給步進伺服電機，通過電機轉換成扭矩帶動負載，負載根據它自己的特性進行動作或加減速，傳感器測量負載的位置，使驅動裝置對設定信息值和實際位置值進行比較，然後通過改變電機電流使實際位置值和設定信息值保持一致，當負載突然變化引起速度變化時，編碼器獲知這種速度變化後會馬上反應給伺服驅動器，驅動器又通過改變提供給伺服電機的電流值來滿足負載的變化，並重新返回到設定的速度。
　　伺服系統是一個響應非常高的全閉環系統，伺服馬達負載波動和速度較正之間的時間滯後響應是非常快的，此時，真正限制了系統響應效果的是機械連接裝置的傳遞時間。舉例一台機械是用伺服電機通過V形帶傳動一個恒定速度、大慣性的負載。整個系統需要獲得恒定的速度和較快的響應特性，分析其動作過程：當驅動器將電流送到電機時，電機立即產生扭矩;一開始，由於V形帶會有彈性，負載不會加速到像步進電機那樣快;伺服電機會比負載提前到達設定的速度，此時裝在電機上的編碼器會削弱電流，繼而削弱扭矩;隨著V型帶張力的不斷增加會使電機速度變慢，此時驅動器又會去增加電流，周而複始。
　　在此例中，系統是振蕩的，電機扭矩是波動的，負載速度也隨之波動。其結果當然會是噪音、磨損、不穩定了。不過，可程式控制器這都不是由伺服電機引起的，這種噪聲和不穩定性，是來源於機械傳動裝置，是由於伺服系統反應速度(高)與機械傳遞或者反應時間(較長)不相匹配而引起的，即伺服電機響應快於系統調整新的扭矩所需的時間。 找到了問題根源所在，解決以上例子問題，您可以：增加機械剛性和降低系統的慣性，減少機械傳動部位的響應時間，如把V形帶更換成直接絲杆傳動或用齒輪箱代替V型帶。降低伺服系統的響應速度，減少伺服系統的控制帶寬，如降低伺服系統的增益參數值。以上只是噪聲不穩定的原因之一。

　　針對不同的原因，會有不同的解決辦法。如由機械共振引起的噪聲，在伺服方面可采取共振抑制，低通濾波等方法，總之，噪聲和不穩定的原因，基本上都不會是由於伺服電機本身所造成。

微孔發泡注塑成型技術

　　微孔發泡塑料(Microcellular Plastics)是指泡孔直徑為0.1~10μm，密度在109~1015個/cm3之間的一種新型塑料，1979年由美國麻省理工學院(MIT)首次研制成功。成型微孔塑料的一般要求包括：形成聚合物材料和物理發泡劑的單相溶液，並使溶液經曆一個熱力學不穩定狀態以產生大量的成核點。微孔泡沫塑料具有由於傳統塑料的力學性能。由於微孔的尺寸比塑料中原有的缺陷或微細裂縫小，因此微孔的存在不會降低塑料的強度，相反它能使原來存在的裂縫間斷鈍化，從而改善塑料的力學性能。折盒微孔發泡塑料其泡孔尺寸極小，可以制成薄壁制品，其重量大大減輕。因此一問世便受到人們的普遍關注，制備微孔發泡塑料的方法很多，其中注塑成型技術是一種非常重要的方法。
　　微發泡注塑成型制品在基本保持其原有力學性能的基礎上實現重量減輕，同時由於制品內部幾乎沒有任何殘餘應力，因此制品的翹曲和變形得到很好的抑制。此外，由於能夠有效地防止收縮痕，對於制品壁厚均勻度的要求有很大降低，從而為制品設計提供了更大的空間。與常規的模塑制品相比，微發泡注塑制品的平均成本可降低16～20%，而這主要通過以下四個方面來實現：
　　① 發泡注塑循環周期可減少50%，從而降低了加工成本。同時注塑制品的下腳料比例降低，設備的能耗也更低;
　　② 對於相同類型的制品，包裝公司由於微發泡注塑工藝可以使用更小和更少的機器以及更低的模具成本，使得投資成本降低;
　　③ 由於微發泡注塑制品的密度降低，因此可以設計具有更薄壁結構的制品，使得制品的材料成本降低;
　　④ 由於減輕或消除了常規模塑在合模和保壓過程中產生的模內應力，因此微發泡注塑可以制備更平、更直和尺寸精度更高的制品，從而為制品的品質和價格提升提供了更大空間。
　　目前幾乎所有的非結構性塑料制品和一部分結構性塑料制品都可以采用微發泡注塑成型工藝制備。現在發達國家所開發的微發泡注塑制品主要集中在以下幾個領域：汽車及內部裝飾材料;電子電器產品;醫用產品等，如汽車進氣歧管、保險盒、發動機罩、電器開關、電器控制模塊、薄壁容器、醫用注射器等。

　　國內尚沒有微發泡注塑成型的產業化技術。 市場潛力巨大。以各種聚合物為原材料，主要設備是注塑機，經濟效益顯著。

真空壓鑄一些常見問題的討論

　　真空機排氣能力取決於什麼?
　　首先,我們在了解真空機的工作原理同時。考慮到有生成的煙氣和管道容積以及漏氣,假設要排除一定容積的型腔空氣。在一個壓射周期內,壓射時間非常短,排氣的有效時間也就很短。假如單單用一個真空泵在這樣短的時間內來抽氣,那麼就需要一個很大的真空泵;如果用方達瑞中型機來抽氣,真正高效排氣的是容積為 200 升真Tray盤空罐。而真空泵連續工作,只是用來將進入罐中的氣體連續排出。也就是說,排氣能力取決於真空灌的大小,真空泵大多數時間裏只用於“補足”罐內的真空度。在這裏不能不提到中央真空系統,這才是最經濟有效的真空系統方案。
　　a.真空機越大越好嗎?
　　我們不能否認在忽略經濟因素的前提下真空成型,真空機能力越大越好;但值得注意的是,真空閥
　　和大排氣塊只能采用合適尺寸的,與產品排氣要求匹配的才好。用過大的來抽過小的鑄件是不可取的,匹配的真空通道,才能與金屬鑄件流經的型腔大小,才能得到理想,反之會造成鑄件過熱產生縮孔或流痕。
　　b.有抽芯的模具可以進行真空排氣嗎?

　　答案當然是肯定的,在很多行業裏,比如在汽車行業,帶抽芯的真空壓鑄是非常成熟而平常的應用。如果說不可以,其實也同時否定了有頂針的模具采用真空排氣,但哪個模具沒頂針呢? 有些人在頭腦中始終認為:只要有滑動就會有間隙,泡殼只要有間隙就會有漏氣,只要有漏氣就不能用真空了。看似很有邏輯的想法,實際上反映了人們對高質量產品本身的認識。我們設計抽芯或頂針,不是為了排氣的,超過設計標准的間隙不會帶來高質量的產品,因為這會為金屬的侵入打開方便之門。嚴格控制間隙,這不是由於用不用真空帶來的要求,而是產品質量本身的要求。正常配合間隙下,抽芯也好,頂針也好,都會在配合表面形成潤滑膜(模具矽油),這足以應對瞬間的漏氣問題,對排氣效率不會造成大的影響。

真空壓鑄原理

　　將真空閥或排氣塊(由模具配合制作)連接在模具上,通過設在模具上的抽氣通道與模具型腔相連接。
　　真空閥或排氣塊通過抽真空膠管連接真空機內的控制閥將空氣抽入真空罐(容器)相連。真空泵的作用是有電機驅動旋片式離心真空壓力泵,將真空罐內的空氣和煙氣將被排除,壓力降至負壓,經由與此相連的真空膠管,模具內部型腔與真空機內的控制閥有效地連為一體。一旦真空罐上的控制閥在控制箱內 PLC 輸出信號指令後開啟,折盒也就是抽真空開啟,型腔內的氣體將被抽入至真空罐中。要注意的是,在沖頭完全覆蓋住進料口之前,真空不能啟動,也就是要求合模狀態時型腔和料管形成密閉時,在壓射啟動到壓射完畢關閉控制閥。所以不會因為大氣壓與抽真空間的壓差將熔液注入型腔內。
　　正是采用了方達瑞真空閥,才有可能在通過連接真空閥的通道實時測量到壓射時的型腔真空度。該測量值一定要是通過單獨連接的管線反饋給真空機的。其它任何方式的測量都不能更真實地反映型腔的實際壓力情況。
　　與冷室壓鑄相比,熱室的真空操作過程完全一致,如壓射時型腔內真空度的測量,開模後汙染度的檢測和閥體壓縮空氣反吹等等。包裝公司也可以進行手動測汙染度,但手動測真空度是一定要注意了:如不能將沖頭完全覆蓋住進料口,由於壓差的作用,會有可能將金屬“吸入”型腔和真空閥內。

　　壓鑄是一種非常經驗化的行業,盡管近年來傳統的設備和工藝得到了很大的改善和提高,但並不是說好的設備加上高等教育人才就一定能生產出最好的產品。所以人們總是在接受新理念的同時,更願意依賴自己的實際經驗。

為什麼壓鑄件的合金結構會出現缺陷呢?

　　空氣和煙氣與壓射合金混合在一起形成微氣孔其氣體壓力高於最終鋅合金的壓射壓力,這往往是由於澆口過薄引起的, 一些由於熱量不平衡在金屬固化時所產生的不規則圓形的縮孔,,如果充型時間沒有達到預設定,會看到冷隔或者細微處的未充填,金屬的溫度和模溫沒有得到優化,金屬流動會受到很大的影響,包裝公司一個不爭事實是,為獲得理想的壓鑄合金構件,必須盡可能的減少噴射的熱金屬與型腔內的空氣和煙氣接觸;換言之,就是在壓射開始至結束的全過程中盡可能地降低型腔內的空氣和煙氣的氣體壓力,將整個過程的氣體含量減少到一個近於理想的狀況。抽真空就是要用來解決這個排氣問題。
　　在傳統的壓鑄過程中,型腔內空氣和由脫模劑形成的水氣以及潤滑油產生的煙氣,在壓射開始階段將被壓縮至 1600 mbar(A)。真空成型在接下來的充型階段,型腔內的氣體壓力會飆升至兩到三倍(C)。在一些極端的截面上,如最後充型部位或者充型死角處,固化時的最終壓射壓力甚至會低於在同一截面內的氣體壓力,其氣壓超過了 100 bar。這就是為什麼壓鑄廠家會在鑄件中的一些截面上發現圓而光滑的氣孔。
　　熱室鋅壓鑄的基本特點和氣體帶來的不良品現象
　　用於壓鑄的鋅合金通常主要為鋅加入了適量的鋁和銅,加入鋁是為了提高其合金的強度和沖擊韌性;而加入銅是為了進一步提高合金的硬度。Tray盤也往往會加入少量的鎂。由於其熔點較低, 廣泛被用來生產汽車,衛浴,家用,裝飾和安全產品等選用。
　　壓鑄產品工藝特點如下:
　　1.表面光滑平順,可減少再加工成本,鑄造成本價低廉
　　2.易制做薄壁或要求尺寸穩定的各種鑄件
　　3.適於幾何形狀高度複雜的鑄件
　　4.對具有延展性要求的鑄件
　　5.可制作具有抗沖擊性要求的鑄件
　　6.機加工後要求無瑕疵
　　7.易於鍍層和塗層
　　8.產品產周期短可一模多件
　　9.較低的合金溫度,較少熔煉成本
　　10.可延長的模具壽命
　　鑄件的常見氣體帶來的不良品現象,泡殼主要由於熔解液態中夾有含氫成分,和型腔內空氣水氣煙氣等所產生的,一般我們常見的:
　　1.模具充型不良
　　2.鑄件在加工後出現氣孔
　　3.鑄件由於氣孔率所引起的延展性減低
　　4.氣密性不達標,鑄件產生泄漏
　　5.在特氟龍鍍層,鍍鉻,噴粉等工藝中出現氣泡
　　6.鑄件尺寸不穩定等