混凝土高頻振搗棒主要由電動(dòng)機(jī)、齒輪等組成，因此，電動(dòng)機(jī)、齒輪的技術(shù)發(fā)展也說明了混凝土高頻振搗棒技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。

第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動(dòng)的形式，正是這個(gè)特點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)可以和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合。不過步進(jìn)電機(jī)在控制的精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)的閉環(huán)控制的直流伺服電動(dòng)機(jī)。在精度不是需要特別高的場(chǎng)合就可以使用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)可以發(fā)揮其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高和成本低的特點(diǎn)。使用恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候，甚至可以和直流伺服電動(dòng)機(jī)性能相媲美。

步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域。它最大的應(yīng)用是在數(shù)控機(jī)床的制造中，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為角位移，所以被認(rèn)為是理想的數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行元件。早期的步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩比較小，無法滿足需要，在使用中和液壓扭矩放大器一同組成液壓脈沖馬達(dá)。隨著步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)能夠單獨(dú)在系統(tǒng)上進(jìn)行使用，成為了不可替代的執(zhí)行元件。比如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)用作數(shù)控銑床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在這個(gè)應(yīng)用中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以同時(shí)完成兩個(gè)工作，其一是傳遞轉(zhuǎn)矩，其二是傳遞信息。步進(jìn)電機(jī)也可以作為數(shù)控蝸桿砂輪磨邊機(jī)同步系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。除了在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，步進(jìn)電機(jī)也可以并用在其他的機(jī)械上，比如作為自動(dòng)送料機(jī)中的馬達(dá)，作為通用的軟盤驅(qū)動(dòng)器的馬達(dá)，也可以應(yīng)用在打印機(jī)和繪圖儀中。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。

2、齒輪技術(shù)現(xiàn)狀 分析

中國工業(yè)齒輪技術(shù)的蓬勃發(fā)展也集中在80年代到現(xiàn)在這20多年間。70年代末，中國的改革開放政策使國內(nèi)企業(yè)相繼引進(jìn)了許多大型成套項(xiàng)目，使我國的齒輪界開始接觸國外先進(jìn)的齒輪傳動(dòng)裝置。如武鋼1700mm軋機(jī)中的通用和軋鋼機(jī)減速機(jī)；英國23000kW燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷齒輪箱；30萬t/a合成氨中的高速齒輪裝置。進(jìn)入80年代，中國從國外引進(jìn)了多項(xiàng)齒輪技術(shù)，如由南高齒和鄭州機(jī)械 研究 所（以下簡(jiǎn)稱鄭機(jī)所）等4單位聯(lián)合美國費(fèi)城齒輪公司引進(jìn)全套高速重載齒輪設(shè)計(jì)制造技術(shù)。此后，南高齒和鄭機(jī)所聯(lián)合對(duì)齒輪的彈性變形和熱變形修形等高速重載齒輪的共性技術(shù)開展了專題 研究 。通過這兩項(xiàng)工作，使中國的高速重載齒輪技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，有了較完整的理論，有了設(shè)計(jì)制造規(guī)范，有了系列產(chǎn)品。80年代末，中國工業(yè)齒輪 行業(yè) 就真正跨入了能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造高速重載齒輪傳動(dòng)設(shè)備的階段。

在中國齒輪工業(yè)發(fā)展的過程中，水泥磨的傳動(dòng)設(shè)備是低速重載齒輪技術(shù)兩大難題之一。中心傳動(dòng)水泥磨主減速機(jī)是典型的功率分支結(jié)構(gòu)。80年代，中國水泥企業(yè)曾經(jīng)采用丹麥?zhǔn)访芩沟妮敵龃簖X輪懸浮式和日本川崎彈性軸式兩種均載方式。經(jīng)過齒輪傳動(dòng)專家的探討、比較，最終采用了更簡(jiǎn)單可靠的彈性軸式均載，最大功率已達(dá)4000kW。目前，中國的大功率水泥磨減速機(jī)裝置基本實(shí)現(xiàn)了全部國產(chǎn)化。

除了水泥磨的傳動(dòng)齒輪箱，軋鋼齒輪箱是低速重載齒輪技術(shù)的另外一個(gè)大難題。90年代后，中國以市場(chǎng)換技術(shù)的政策，提出“聯(lián)合設(shè)計(jì)，合作除了水泥磨的傳動(dòng)齒輪箱，軋鋼齒輪箱是低速重載齒輪技術(shù)的另外一個(gè)大難題。90年代后，中國以市場(chǎng)換技術(shù)的政策，提出“聯(lián)合設(shè)計(jì)，合作制造”等方式同外方合作，在重大項(xiàng)目上更多采用德、日等國公司提供技術(shù)，國內(nèi)廠家制造，外方監(jiān)制。這樣促進(jìn)了中國工業(yè)齒輪 行業(yè) 在技術(shù)、管理水平和質(zhì)量控制方面大幅提高。

此外，當(dāng)今工業(yè)齒輪技術(shù)發(fā)展日趨成熟，這還表現(xiàn)在：1）理論 研究 （如強(qiáng)度計(jì)算、修形計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代方法的應(yīng)用、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用等）更完善、更接近實(shí)際。2）普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鍛件，提高材料和熱處理質(zhì)量控制水平。3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。4）加工精度普遍提高到ISO的4～6級(jí)。5）提高軸承質(zhì)量和壽命。6）提高潤滑油質(zhì)量。7）提高加工裝備和監(jiān)測(cè)手段。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

1987年英國伯明翰大學(xué)Tuncer C等提出了浮動(dòng)凹模精鍛空心件思想，歸納了無飛邊鍛模制造和使用的各種工藝要點(diǎn)，設(shè)計(jì)了各種模具。Nagai Y提出將預(yù)制杯形件作為某些圓柱齒輪冷鍛的制坯措施，即通過拉延、整形、變薄拉延和壓縮這四個(gè)工步實(shí)現(xiàn)具有較大沉孔的圓柱齒輪冷鍛成形。伊朗Tarbiat Modarxes大學(xué)的M.H. Sadeghi與英國伯明翰大學(xué)的T.A. Dean用浮動(dòng)凹模原理模具對(duì)直齒輪和斜齒輪作了系統(tǒng)的 研究 ，包括模具結(jié)構(gòu)形式選擇，齒輪尺寸精度的影響因素，齒輪塑性成形力的預(yù)測(cè)及其與摩擦系數(shù)、齒輪模數(shù)、寬度關(guān)系，脫模力與摩擦系數(shù)、成形力、成形溫度、壓力角、齒數(shù)的關(guān)系。德國的Th. Herlan以材料為20MnCr4的直傘齒輪為例，采用了溫鍛冷鍛復(fù)合成形工藝，其工藝流程為：下料——感應(yīng)加熱（850℃）——鍛造——硬化處理——精整。首先，將初始棒料加熱、鐓粗、噴丸再加熱至850℃，送至12.5MN機(jī)械壓力機(jī)進(jìn)行鍛造，之后進(jìn)行噴丸和表面磷化、皂化處理，最后在12.5MN液壓機(jī)上進(jìn)行冷鍛，并給出了冷鍛的活動(dòng)模具簡(jiǎn)圖。

山東大學(xué)張清萍等人對(duì)兩步成形直齒圓柱齒輪冷精鍛工藝模具齒形設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了 研究 ，分別采用修正模數(shù)法和變位法對(duì)終鍛和預(yù)鍛模具的齒形進(jìn)行設(shè)計(jì)。青島理工大學(xué)的田福祥等人對(duì)直齒圓柱齒輪熱精鍛進(jìn)行了深人 研究 ，給出了快檔齒輪熱精鍛成形的實(shí)用模具結(jié)構(gòu)，論述了模具設(shè)計(jì)、裝配和使用的有關(guān)問題，該模具采用強(qiáng)力脫模裝置，使鍛件在鍛擊結(jié)束瞬間立即脫離凸模，解決了鍛件將凸模抱死的關(guān)鍵技術(shù)問題。張治民、張寶紅等人提出了一種新的方法，即直齒輪徑向的分流成形，溫鍛和冷擠壓整形的復(fù)合方法，并以一個(gè)用于拖拉機(jī)的直齒輪作為例子，制造出的齒輪精度可達(dá)IT8。這種新的直齒輪成形技術(shù)，能夠使大模數(shù)、輪齒高的齒輪在較低的變形力下就能使輪齒充滿，其工藝過程為：齒輪輪齒的初成形第一次采用中溫鍛，然后通過冷成形制成高精度的齒輪。齒輪的制造采用鐓粗?jǐn)D壓，為了避免齒輪在塑性成形過程中出現(xiàn)缺陷，提出了一種新的徑向成形技術(shù)，在模具的長(zhǎng)度方向設(shè)計(jì)較大的偏轉(zhuǎn)斜度，通過偏轉(zhuǎn)斜度，鋼坯被推動(dòng)沿著斜度壓下，同時(shí)，金屬徑向流動(dòng)，齒輪輪齒底部剩余的金屬流向齒輪的頂部，齒輪被填充成形。馮沖前根據(jù)對(duì)直齒圓柱齒輪鐓擠成形過程的實(shí)驗(yàn) 研究 ，針對(duì)直齒圓柱齒輪精鍛成形工藝的技術(shù)關(guān)鍵，提出了一種新的成形工藝——浮動(dòng)凹模鐓擠成形工藝，并以安陽齒輪廠農(nóng)用車變速齒輪為 研究 對(duì)象，設(shè)計(jì)了專用鐓擠模具，并進(jìn)行了成形試驗(yàn)， 研究 了其成形規(guī)律。燕山大學(xué)趙軍等人利用塑性范成成形齒輪的方法成形出直齒圓柱齒輪，并對(duì)成形后齒輪的金相組織進(jìn)行了 分析 ，從成形組織方面驗(yàn)證了該工藝的可行性。姜英等人利用滾壓設(shè)備對(duì)齒輪進(jìn)行了滾壓 研究 ，得出只需更換滾輪，就可以用于中、小模數(shù)的圓柱直齒輪、圓柱斜齒輪等的加工，該工藝加工工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量好。

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì) 分析

1、優(yōu)化工藝和模具結(jié)構(gòu)，提高模具的壽命，解決齒輪鍛件的出模問題

為滿足制造工藝的要求，在工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)中，應(yīng)以金屬在精鍛過程中的真實(shí)流動(dòng)規(guī)律和變形力學(xué)特征為基礎(chǔ)，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)、坯料形狀尺寸等工藝參數(shù)，選用優(yōu)質(zhì)模具材料，使用合適的鍛壓設(shè)備，提高模具加工精度和使用壽命。另外，直齒圓柱齒輪精鍛沒有拔模斜度，出模困難，需要較大的頂出力才能將鍛件從模具.中頂出。因此，對(duì)模具結(jié)構(gòu)和鍛造設(shè)備有較高的要求，如何解決好鍛件出模，也是一個(gè)必須重點(diǎn)解決的問題。

2、改善精鍛齒輪的質(zhì)量和精度，提高齒輪生產(chǎn)率

齒輪制造工藝的發(fā)展，很大程度上表現(xiàn)在精度等級(jí)與生產(chǎn)效率的提高。在今后齒輪的精鍛工藝的提升中，要掌握精鍛過程中的金屬變形流動(dòng)規(guī)律以及各種工藝參數(shù)對(duì)工件質(zhì)量的影響，提高產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)格控制模具溫度、鍛造溫度和潤滑條件等工藝因素，減少因模具和鍛件溫度波動(dòng)而造成的鍛件尺寸誤差，使直齒圓柱齒輪精鍛向著凈成形方向發(fā)展。

3、充分運(yùn)用各種計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)理論，提高直齒圓柱齒輪精鍛技術(shù)開發(fā)的效率

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