伺服壓力機(jī)在沖壓生產(chǎn)中的應(yīng)用

來源：鑫臺(tái)銘時(shí)間：2020-05-18 14:59瀏覽次數(shù)：- | 分享加入收藏

現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展要求壓力機(jī)不僅能夠高速度、高精度、大負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，而且要求其具有更大的柔性，能根據(jù)不同材料、不同工藝要求設(shè)計(jì)滑塊運(yùn)動(dòng)曲線。鑫臺(tái)銘伺服壓力機(jī)由于是在摒棄傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)的飛輪和離合器等耗能部件的基礎(chǔ)上，采用交流伺服電機(jī)直接作為壓力機(jī)的動(dòng)力源，通過螺旋、曲柄連桿等執(zhí)行機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑塊運(yùn)動(dòng)可控，以滿足沖壓加工柔性化、智能化的需求。鑫臺(tái)銘伺服壓力機(jī)能夠提高復(fù)雜形狀沖壓件、高強(qiáng)度板及鋁合金板成型加工的技術(shù)水平和制造能力，充分體現(xiàn)了鍛壓力機(jī)床未來的發(fā)展趨勢(shì)。

傳統(tǒng)壓力機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀

機(jī)械壓力機(jī)是金屬塑性加工領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的沖壓設(shè)備，采用的是直流電機(jī)、交流電機(jī)或者變頻調(diào)速電機(jī)作為動(dòng)力源，以曲柄、多連桿為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過空載情況下飛輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)儲(chǔ)存能量，負(fù)載階段釋放能量來完成沖壓過程。

傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)有以下缺點(diǎn)：

1、生產(chǎn)效率低、安全隱患大。

操作人員負(fù)責(zé)上下料，人員在操作過程中勞動(dòng)強(qiáng)度大，易疲勞，安全隱患大；同時(shí)在生產(chǎn)過程中由于是手工操作，制件在生產(chǎn)、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中存在一定量的變形，對(duì)制件的符合率和裝配性能有非常大的影響。由于是流水線作業(yè)，當(dāng)其中一道工序出現(xiàn)問題時(shí)，整條線全部面臨停線，生產(chǎn)效率得不到保障。

2、能效消耗大。

常規(guī)曲柄壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)一直旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，靠飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性，通過離合器控制滑塊運(yùn)動(dòng)，同時(shí)大功率電機(jī)釋放的能量的利用率只有65%，很多能量在運(yùn)動(dòng)過程中浪費(fèi)掉，增加了生產(chǎn)制造成本。

3、噪聲大，振動(dòng)大、模具壽命降低。

曲柄連桿機(jī)床產(chǎn)生噪聲有以下幾種：第一種是機(jī)械壓力機(jī)在板材加工成形時(shí)所產(chǎn)生的噪聲會(huì)高于90dB，最高達(dá)93dB；第二種是電機(jī)空運(yùn)轉(zhuǎn)引起的噪聲；第三種是壓力機(jī)離合器和制動(dòng)器工作時(shí)沖擊運(yùn)動(dòng)變化引起的噪聲。所以操作人員在工作時(shí)必須佩戴防噪聲耳塞，避免聽力受損。同時(shí)滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生大幅度的振動(dòng)，對(duì)模具的工作部件有著非常大的影響，模具在振動(dòng)頻繁的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作，會(huì)嚴(yán)重影響其使用壽命。

4、產(chǎn)品質(zhì)量、性能不能保證。

常溫下進(jìn)行的冷沖壓工藝會(huì)有很多的質(zhì)量缺陷，例如開裂、起皺、縮頸、滑移線等，所涉及的影響因素包括：成型工藝、板料性能、模具參數(shù)、工藝參數(shù)、設(shè)備精度及工況條件等。在成型工藝條件相同的情況下，拉延速度的合理性也是產(chǎn)生上述缺陷不可忽略的因素，傳統(tǒng)的壓力機(jī)不能夠有效的控制拉延速度，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)不穩(wěn)定、質(zhì)量不一致的問題。

鑫臺(tái)銘伺服壓力機(jī)在沖壓生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì):

1、提高生產(chǎn)效率。

由于伺服壓力機(jī)保留了曲柄壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，尤其是其生產(chǎn)效率遠(yuǎn)高于液壓力機(jī)，體現(xiàn)了“液壓力機(jī)的加工質(zhì)量，機(jī)械壓力機(jī)的生產(chǎn)效率”。不僅如此，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄壓力機(jī)還可以根據(jù)工件的不同，調(diào)整滑塊行程，在一個(gè)循環(huán)中無須完成360°旋轉(zhuǎn)，而只進(jìn)行一定角度的擺動(dòng)來完成沖壓生產(chǎn)，這就進(jìn)一步縮短了循環(huán)時(shí)間，最大限度地減少了無效行程，大大提高了生產(chǎn)效率，由于伺服壓力機(jī)的高精度及穩(wěn)定性，大大保證了制件的質(zhì)量，減少了模具維修時(shí)間；同時(shí)，伺服壓力機(jī)的出現(xiàn)還降低了工作人員的操作風(fēng)險(xiǎn)。

2、節(jié)能環(huán)保。

常規(guī)曲柄壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)來帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，靠飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性，通過離合器控制滑塊運(yùn)動(dòng)。而伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)，完全靠電機(jī)的扭矩工作，通過混合（絲桿、多連桿等）增力機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)小電機(jī)發(fā)揮出大的力量，沒有離合器，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元控制電機(jī)的啟停。由于省去了飛輪，電機(jī)只有在沖壓時(shí)才旋轉(zhuǎn)，普通曲柄壓力機(jī)的電機(jī)和飛輪空轉(zhuǎn)耗能得以節(jié)省。由于沒有了離合器，也減少了離合器的能耗。同噸位的傳統(tǒng)壓力機(jī)與伺服壓力機(jī)相比，伺服壓力機(jī)節(jié)能35％以上。

3、噪聲低、模具使用壽命長(zhǎng)。

由于采用進(jìn)口伺服電機(jī)和CNC控制系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)特殊的工作特性曲線，控制沖裁時(shí)沖頭的速度，從而減少?zèng)_裁的振動(dòng)和噪聲，提高模具使用壽命。日本小松公司的研究結(jié)果表明，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)控壓力機(jī)的沖裁噪聲較常規(guī)曲柄壓力機(jī)降低20dB以上。同時(shí)，由于沒有電機(jī)和飛輪的空轉(zhuǎn)，不沖裁時(shí)，完全沒有噪聲。

伺服壓力機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用:

壓力機(jī)與坯料的關(guān)系

壓力機(jī)工作速度在宏觀上表現(xiàn)為板料的拉延速度，在微觀上表現(xiàn)為板料的應(yīng)變速率。根據(jù)塑性成形理論，應(yīng)變速率增大會(huì)引起材料硬化，但當(dāng)變形速度進(jìn)一步加大時(shí)，塑性變形過程中產(chǎn)生的熱量又會(huì)使得硬化效應(yīng)有所下降。根據(jù)板料的塑性隨應(yīng)變速率變化的一般趨勢(shì)顯示，當(dāng)應(yīng)變速率不是很大時(shí)（ab段），由應(yīng)變速率增大引起的塑性下降大于溫度效應(yīng)引起的塑性增加，即板料的塑性隨應(yīng)變速率增大而減小；當(dāng)應(yīng)變速率較大時(shí)（cd段），由于溫度效應(yīng)顯著，由溫度效應(yīng)引起的塑性增加與應(yīng)變速率引起的塑性下降相當(dāng)。即此時(shí)板料塑性下降并不顯著；而當(dāng)應(yīng)變速率增加到一定程度時(shí)（de段），板料塑性急劇下降，板料接近開裂邊緣。

從上述分析得出，隨著壓力機(jī)工作速度的增加，由于板料變形區(qū)域的變形抗拉力增大而導(dǎo)致塑性下降，使拉延件傳力區(qū)的應(yīng)力增大，將導(dǎo)致該處開裂的可能性增大；為此針對(duì)不同板材允許的最大拉延速度，拉延成形時(shí)必須校核拉延過程中的壓力機(jī)速度，以保證壓力機(jī)的工作速度在板料允許的最大拉延速度內(nèi)。

伺服壓力機(jī)實(shí)際的應(yīng)用:

在高生產(chǎn)效率的前提下，如何保證制件的成型性、穩(wěn)定性困擾著很多企業(yè)。汽車B柱加強(qiáng)板是車身中非常重要的承力結(jié)構(gòu)件，B柱零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：成形深度大、零件截面變化復(fù)雜、屈服強(qiáng)度高的原材料、零件高低差大，這樣的零件在模具制造、生產(chǎn)中容易造成開裂、起皺、偏載等問題，因這些問題在工藝和模具設(shè)計(jì)上無法完全規(guī)避，在投產(chǎn)后間接對(duì)壓力機(jī)的使用要求提高了很多。汽車B柱加強(qiáng)板從坯料到成品件，中間共有五道加工工序，伺服壓力機(jī)的出現(xiàn)解決了B柱加強(qiáng)板無法高效率、高精度、高穩(wěn)定性、高質(zhì)量生產(chǎn)的問題；同時(shí)在生產(chǎn)過程中伺服壓力機(jī)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集每道工序的應(yīng)力變化，一旦出現(xiàn)不合格產(chǎn)品或模具異常故障就會(huì)報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)人員會(huì)及時(shí)處理，避免不良品批量產(chǎn)出和安全事故的發(fā)生。

結(jié)束語:

交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)可大大提高設(shè)備的柔性化和智能化水平，改善伺服壓力機(jī)的壟斷特性，是新一代成型設(shè)備的發(fā)展方向。鑒于其廣闊的應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)壓力機(jī)制造企業(yè)應(yīng)加快這項(xiàng)新技術(shù)的研究，開發(fā)出我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型伺服壓力機(jī)。

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本文標(biāo)簽：伺服壓力機(jī) 鑫臺(tái)銘

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