1600t框式液壓機提速改造實踐

文/王安寧，張守全·上海華普汽車有限公司

1600t框式液壓機提速改造實踐

文/王安寧，張守全·上海華普汽車有限公司

提高沖壓廠的生產(chǎn)效率，提速液壓機是一個最直接有效的辦法。采用理論分析與試驗研究相結(jié)合的方法，公司通過分析液壓機的原理、設備的工作節(jié)拍，進行設備改造和經(jīng)驗總結(jié)，可以達到節(jié)拍減少9.5s、單班產(chǎn)能提高28.5％的效果。

大型壓力機是汽車制造廠的關鍵設備之一，車身沖壓件的制作全部是由壓力機來完成。本公司沖壓廠的大型壓力機全部是液壓機，雖然造價比較低，但存在速度慢、生產(chǎn)效率低等致命的缺陷。沖壓廠二期A線主要承擔海景車型大型沖壓外板件的生產(chǎn)，隨著公司產(chǎn)量的不斷增加，該線成為制約沖壓廠產(chǎn)能的瓶頸。目前，以生產(chǎn)左側(cè)圍外板為例，單班產(chǎn)量700件，如果按月產(chǎn)量4000件計算，需5.7天，生產(chǎn)左/右兩個件需要11.4天，還有其他大型沖壓件在這條沖壓線上生產(chǎn)，因此產(chǎn)能遠遠不夠。而該線工作節(jié)拍最慢的就是1600t框式液壓機，完成一次拉延動作的單個節(jié)拍是32s，后四道工序中單個節(jié)拍時間最長的只有20s。導致在流水作業(yè)時，就會出現(xiàn)等料的現(xiàn)象，嚴重影響生產(chǎn)效率。因此，改造該設備非常有必要。

1600t框式液壓機的性能特點

1600t框式液壓機的結(jié)構(gòu)是四柱式，簡單、經(jīng)濟、實用。其中，框架式結(jié)構(gòu)剛性好、精度高、抗偏載能力強。在控制系統(tǒng)方面，還具有如下特點：

⑴液壓控制采用插裝式基礎系統(tǒng)，動作可靠、壽命長、液壓沖擊小，而且減少了連接管路與泄漏點。

⑵采用PLC控制的電氣系統(tǒng)使得設備結(jié)構(gòu)緊湊，工作靈敏、可靠、柔性高。

⑶具有調(diào)整、雙手單次循環(huán)、連續(xù)工作（帶送料裝置）三種操作方式。

通過操作面板的選擇，不僅可實現(xiàn)定程、定壓兩種成形工藝，還可實現(xiàn)有墊、無墊、頂出三種工藝循環(huán)。

1600t框式液壓機的相關參數(shù)與原理

1600t框式液壓機主要規(guī)格與技術(shù)參數(shù)，包括：滑塊公稱力16000kN，沖裁力10000kN，液壓墊力6500kN，液體最大工作壓力25MPa，滑塊行程1500mm，最大開口高度2000mm，最小閉合高度500mm，液壓墊行程450mm，滑塊底平面尺寸4500mm×2500mm，工作臺面尺寸4500mm×2500mm，工作臺向前移動距離2700mm，液壓墊面積3500mm×1600mm，最大裝模質(zhì)量30t，滑塊回程速度250mm/s，滑塊加壓速度10～25mm/s，滑塊空程下降速度400～600mm/s，地面上高9600mm，電機功率320kW。

該設備由機身、油缸、移動工作臺、動力機構(gòu)、電氣系統(tǒng)等組成。通過管路及電氣裝置聯(lián)系起來構(gòu)成一個整體。其中，液壓系統(tǒng)由油泵電機組、二通插裝閥、充液閥、油缸、過濾器、液位計以及管路組成，液壓原理圖見圖1。

液壓系統(tǒng)工作過程

⑴滑塊快下。按壓壓制工作按鈕，電磁鐵YV101、102、103、104、105、202、206、207、208、209、210動作，油泵打出的油液經(jīng)CF1中閥113、114、115、116、117、118，CF2中閥203、206進入主缸上腔，主缸下腔油液經(jīng)CF2中閥212、213、214、215、216排入油箱，主缸因滑塊自重快速下行，主缸上腔形成負壓，充液閥被吸開，油箱油液進入主缸上腔，CF1原理如圖2所示。

⑵滑塊慢下加壓。滑塊快下至滑塊磁柵尺設定位置，磁柵尺發(fā)訊，電磁鐵206、208切斷，滑塊快下速度減小，在下行至磁柵尺設定位置，電磁鐵207切斷，電磁鐵205動作，充液閥關閉，滑塊慢下，滑塊接觸工件時，主缸開始升壓，當壓力升至主缸壓力表設定壓力時，壓力表發(fā)訊（壓力表壓力可在5～25MPa范圍內(nèi)設定），主缸開始保壓，時間繼電器開始計時，所有電磁鐵切斷，泵M1～M5卸荷。

圖1 液壓原理

圖2 CF1原理圖

⑶泄壓。時間繼電器延時結(jié)束發(fā)訊，電磁鐵101、102、107、201、203動作，主缸泄壓，泄壓延時1～3s后，充液閥被打開。

⑷滑塊回程。電磁鐵101、102、103、104、105、106、107、201、203、204動作，泵M1～M5打出的油液經(jīng)閥進入主缸下腔，實現(xiàn)快回；101、102、107、201、203、204動作，泵M1打出的油經(jīng)閥進入主缸下腔，實現(xiàn)慢回；主缸上腔油液經(jīng)充液閥排入油箱?；瑝K回程至滑塊磁柵尺設定位置，所有電磁鐵切斷，滑塊停止。

⑸液壓墊頂出。滑塊磁柵尺發(fā)訊，電磁鐵101、105、106、107、301、304、305動作，泵M4、M5打出的油液經(jīng)CF1中閥，CF3中閥進入液壓墊中間缸下腔，兩邊側(cè)缸通過液控單向閥吸油，液壓墊頂起，至液壓墊磁柵尺設定位置停止，所有電磁鐵切斷。

⑹液壓墊退回。液壓墊磁柵尺發(fā)訊，時間繼電器計時，延時結(jié)束發(fā)訊，電磁鐵302、401、405動作，液壓墊下腔油液經(jīng)CF3中閥、液控單向閥排回油箱，液壓墊退回，至液壓墊磁柵尺設定位置停止，所有電磁鐵切斷，泵處于空負荷狀態(tài)。CF2原理圖如圖3所示，CF3原理圖如圖4所示。

圖3 CF2原理圖

圖4 CF3原理圖

圖5 工作節(jié)拍

改造思路

液壓機工作節(jié)拍如圖5所示，將單個拉延節(jié)拍的第6步和第7步合二為一，也就是說當滑塊快回的同時液壓墊頂起。由液壓缸的工作原理可知液壓缸的輸出力F由工作壓力p和活塞的有效面積A決定，而液壓缸的輸出速度（即滑塊的速度）v是由輸入液壓缸的流量q和活塞的有效面積A來確定的，即F＝p×A，v＝q/A。由此可見，增加液壓油缸中的液壓油的流量使滑塊加壓和回程的速度加快。

改造實踐

根據(jù)上述改造思路，第一次改造只修改電氣PLC程序，將單個拉延節(jié)拍的第6步和第7步合二為一，也就是說在滑塊快回同時，液壓墊頂起。結(jié)果改造失敗，問題是：

⑴由于滑塊回程和液壓墊頂起是由一個系統(tǒng)插裝閥實現(xiàn)的，并且兩者油路不是分離控制的。在PLC中更改程序后，還無法實現(xiàn)要求的動作，因為液壓墊重5t，滑塊重20t，當油泵加壓時液壓墊的動作先于滑塊，二者緊壓在一起同時上升，直到液壓墊頂?shù)阶罡唿c時，滑塊繼續(xù)回程，上下模具才分開，當中過程是無法上料和下料的，沒有實際意義。

⑵由于液壓機頂部只有5個加壓油泵，該油泵為變量泵，加壓時流量就相應減少，無法達到提速的目的。

總結(jié)失敗的原因，發(fā)現(xiàn)單純修改PLC程序不能達到提速的目的，必須對液壓系統(tǒng)進行改造。為此進行第二次改造，在修改PLC程序基礎上，增加兩臺液壓泵和一只插裝閥，實現(xiàn)增加液壓系統(tǒng)流量和油路分離控制，使滑塊和液壓墊實現(xiàn)同步，提高了滑塊和液壓墊運行速度，保證滑塊和液壓墊的之間有足夠的上下料間隙。改造后的液壓原理如圖6所示，項目改造成功?，F(xiàn)在生產(chǎn)側(cè)圍件單個節(jié)拍總時間22.5s，單個節(jié)拍減少9.5s，改造后的工藝時間效果圖如圖7所示。

圖6 改造后的液壓原理

圖7 改造后的工藝實踐效果圖

改造前后產(chǎn)能對比

沖壓廠二期A線1號機改造前后產(chǎn)量、產(chǎn)能對比見表1。

■表1 沖壓廠二期A線1號機改造前后產(chǎn)量、產(chǎn)能對比

結(jié)束語

通過該項目的改造完成，項目組成員主動分析問題、解決問題能力得到提高。圍繞分廠產(chǎn)能瓶頸不斷嘗試，給今后液壓機改造和優(yōu)化工作積累了豐富的經(jīng)驗。