綠色、高效的伺服制造方案

文／許進(jìn)鴻·協(xié)易機(jī)械工業(yè)股份有限公司

綠色、高效的伺服制造方案

文／許進(jìn)鴻·協(xié)易機(jī)械工業(yè)股份有限公司

許進(jìn)鴻，博士，任協(xié)易機(jī)械工業(yè)股份有限公司成形技術(shù)部、企業(yè)發(fā)展部、研究發(fā)展部協(xié)理，主要研究領(lǐng)域?yàn)闆_床研發(fā)技術(shù)、金屬成形技術(shù)與模具、自動(dòng)化周邊規(guī)劃、沖床產(chǎn)業(yè)發(fā)展等。

“綠色”意味著節(jié)省能源，減少碳排放，節(jié)省材料，減少粉塵和廢棄物，降低噪聲等?！案咝А币馕吨叩纳a(chǎn)效率和產(chǎn)品精度，更穩(wěn)定的重復(fù)精度，更加柔性化的生產(chǎn)方式，較低的勞動(dòng)強(qiáng)度，更快的市場(chǎng)響應(yīng)速度，更加全面的企業(yè)信息化系統(tǒng)等。

金屬成形行業(yè)與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，隨著科技的日新月異，生活水準(zhǔn)的不斷提升，人類的生活需求推動(dòng)金屬加工的技術(shù)層次逐步走向高精尖。從依賴人力操作的單機(jī)生產(chǎn)方式，到全線自動(dòng)化的高速生產(chǎn)模式，不論是在消費(fèi)性電子產(chǎn)品，如電腦、手機(jī)、手表等；或是家用電器產(chǎn)品，如電視、冰箱、洗衣機(jī)、烤箱等；還是汽車、機(jī)車等交通工具的成車制造、售后零件等，裝備制造產(chǎn)業(yè)都在不斷地更替、發(fā)展。

在中國(guó)鍛壓制造未來(lái)的發(fā)展上，提升工業(yè)增加值率、提高投入產(chǎn)出效果、改進(jìn)現(xiàn)有工藝設(shè)備、滿足產(chǎn)品品質(zhì)和供貨要求等是必經(jīng)之路。采用先進(jìn)的制造工藝和設(shè)備來(lái)提升精密化、專業(yè)化、自動(dòng)化制造水準(zhǔn)，滿足柔性化生產(chǎn)要求是最重要的一項(xiàng)工作。

中國(guó)的汽車市場(chǎng)早已經(jīng)悄悄地將整個(gè)產(chǎn)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)移到優(yōu)化的大方向上，消費(fèi)者透過(guò)自己偏好的一些“中國(guó)特征”持續(xù)地左右著全球汽車設(shè)計(jì)的潮流。壯大的中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)界一個(gè)重要的課題是減少環(huán)境的負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高安全性，這其中輕量化是最主要的對(duì)策之一。

沖壓制造作為先進(jìn)汽車制造技術(shù)的重要組成部分之一，使用高強(qiáng)度鋼材的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，這就使得沖壓設(shè)備的噸數(shù)增加及模具壽命降低。為了達(dá)到輕量化的目的，更薄鋼板的車身部件的形狀設(shè)計(jì)要更復(fù)雜化（以增加強(qiáng)度），所需壓機(jī)的工程數(shù)目也相應(yīng)增加，使得企業(yè)需要購(gòu)買更大噸數(shù)的沖床或壓機(jī)。然而，沖壓裝備要如何選擇才能真正建立競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)呢？總的來(lái)說(shuō)，選擇沖壓設(shè)備時(shí)往往著重考察以下幾個(gè)方面：沖壓件質(zhì)量、加工穩(wěn)定性、加工精度、模具壽命、零件產(chǎn)量、工作環(huán)境適應(yīng)性、總體生產(chǎn)成本等。

在眾多的沖壓設(shè)備之中，伺服沖床通過(guò)其可以自由控制滑塊動(dòng)作的獨(dú)特能力，為沖壓加工提供了所需的對(duì)應(yīng)技術(shù)。而直驅(qū)式伺服沖床因其領(lǐng)先的伺服制造方案及搭載的NDC伺服模墊裝置備受業(yè)界矚目，是完全針對(duì)新形勢(shì)下的產(chǎn)業(yè)需求而設(shè)計(jì)的，符合未來(lái)沖壓市場(chǎng)的趨勢(shì)，能夠幫助客戶快速且有效地提升產(chǎn)能及產(chǎn)品價(jià)值，達(dá)成綠色、高效的伺服制造方案。其人性化操作接口搭載高安全性系統(tǒng)設(shè)計(jì)，低轉(zhuǎn)速高扭矩的專用伺服馬達(dá)和控制系統(tǒng)，使得客戶可以透過(guò)智能與節(jié)能的伺服操控，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)，并運(yùn)用各式復(fù)合精密的伺服沖壓制程，以最低的整體生產(chǎn)成本完成最高的制造質(zhì)量。

圖1 SD1單軸系列機(jī)床和SD2雙軸系列機(jī)床

直驅(qū)式伺服技術(shù)

直壁式直驅(qū)伺服沖床，具有低轉(zhuǎn)速、高扭矩特性，配合進(jìn)口的運(yùn)動(dòng)控制器，可達(dá)到高速控制、安全控制的目的。圖1所示為協(xié)易公司的SD1單軸系列機(jī)床和SD2雙軸系列機(jī)床。

SD1和SD2系列機(jī)床主要的特征有：⑴先進(jìn)的直驅(qū)式伺服控制技術(shù)配備低轉(zhuǎn)速高扭矩的專用伺服馬達(dá)；⑵在低的成形速度下還能提供充裕的能量；⑶操控簡(jiǎn)潔、便利，符合人體工程學(xué)；⑷強(qiáng)化了沖壓作業(yè)區(qū)；⑸動(dòng)力傳輸更有效率；⑹精度更好，散熱能力提高，潤(rùn)滑油可重復(fù)使用，符合環(huán)保要求；⑺更妥善保護(hù)沖床、模具、沖件等，更好的下死點(diǎn)動(dòng)態(tài)精度；⑻配備電力平穩(wěn)化裝置，避免瞬間的高功率，并且節(jié)省能源和電力成本。

級(jí)進(jìn)模配上往復(fù)式(鐘擺式)滑塊運(yùn)動(dòng)

在汽車的零部件沖壓生產(chǎn)中，級(jí)進(jìn)模是一個(gè)重要的生產(chǎn)模式。為了使級(jí)進(jìn)模的生產(chǎn)效能提高，將送料系統(tǒng)和沖床整合，讓級(jí)進(jìn)模可以在伺服沖床上使用連續(xù)鐘擺式生產(chǎn)的方式。該生產(chǎn)方式可以同時(shí)兼具產(chǎn)能倍增和節(jié)省能源(節(jié)能50%）的雙重效果，如圖2所示。

多工位模具搭配專屬的傳送設(shè)備

多工位的生產(chǎn)方式也是汽車零部件生產(chǎn)中重要的一種（圖3）。通常情況下，企業(yè)為了提高產(chǎn)能將生產(chǎn)速度調(diào)快，卻造成了生產(chǎn)的不穩(wěn)定，導(dǎo)致殘次品或模具受損，因此可能影響到對(duì)下游客戶的供貨期。根據(jù)伺服沖床的特點(diǎn)，讓滑塊回升時(shí)稍作減速配合多工位自動(dòng)化的夾取和放置的動(dòng)作，使搬送工件時(shí)更加迅速，取放工件時(shí)更加穩(wěn)定，整體生產(chǎn)的SPM值可以更穩(wěn)定地從15次提高到25次，大大地提升穩(wěn)定生產(chǎn)的效能(圖4）。

圖2 產(chǎn)能倍增和節(jié)省能源的效果圖

圖3 五工位測(cè)試模具

圖4 鐘擺模式?jīng)_壓下生產(chǎn)效率倍增

全電式伺服模墊

在汽車部件的拉深和拉延沖壓生產(chǎn)中，使用拉深墊是相當(dāng)普遍的做法。依成形特征，拉深可分為：

⑴深拉深成形。為矯正材料從凸緣流入的量，需要高精度壓邊力。

⑵拉延成形。為抑制材料從凸緣流入，需要壓邊板與上模接觸瞬間可卷邊的壓邊力。

為輸出成形所需的壓邊力，需要精度高、反應(yīng)靈敏的模墊，通過(guò)模墊里面的壓力反饋，進(jìn)行馬達(dá)扭力控制，滿足深拉深、擴(kuò)孔的工藝要求。采用直驅(qū)機(jī)械伺服模墊搭配伺服沖床滑塊曲線的可變效果，控制壓邊板高速、高精度定位，并且可以在成形結(jié)束后控制頂板上浮，模墊可輕快升到頂端使加工板材在搬運(yùn)時(shí)達(dá)到高速穩(wěn)定狀態(tài)（圖5）。

NDC伺服模墊裝置（圖6）就是結(jié)合綠色節(jié)能與產(chǎn)業(yè)需求的結(jié)晶，其主要特點(diǎn)有：⑴使用馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)需額外空間安置油壓?jiǎn)卧c回路，節(jié)省保養(yǎng)花費(fèi)；⑵以馬達(dá)為發(fā)電機(jī)，回收利用模墊力量，達(dá)到節(jié)能效果；⑶直驅(qū)式設(shè)計(jì)亦可直接安裝于機(jī)臺(tái)上，利用小空間提供更大噸位；⑷預(yù)跑功能可控制行程及速度，降低沖壓噪音，提高模具壽命；⑸鎖緊、下拉和頂料功能可精準(zhǔn)控制，保持良好成形尺寸。

圖6 伺服沖床搭配NDC伺服模墊裝置

結(jié)束語(yǔ)

一個(gè)優(yōu)秀的制造裝備的供應(yīng)者，應(yīng)該為客戶建立具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和良好性價(jià)比的設(shè)備配比，致力于提高設(shè)備穩(wěn)定性和精度、延長(zhǎng)模具壽命、改善工作環(huán)境、降低總體生產(chǎn)成本等，為客戶能產(chǎn)出品質(zhì)可靠的產(chǎn)品保駕護(hù)航。對(duì)于沖壓產(chǎn)業(yè)和裝備來(lái)說(shuō)，伺服沖床是一個(gè)結(jié)合科技創(chuàng)新與設(shè)計(jì)藝術(shù)的高工藝產(chǎn)品，協(xié)易憑借多年在伺服沖壓應(yīng)用領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，并秉持著綠色與高效的前提，為客戶提高設(shè)備的附加價(jià)值，提高其在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。