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数控伺服多工位成形液压机的研发

发布时间:2022-03-31T22:08:07更新时间:2022-03-31T22:08:47 浏览量:464
[文章摘要]: 目前,大多数国内工厂生产冲压部件,材料片需要通过串联压缩机线,通过多个压缩机和多个模具才能成为成品。串联压缩机线的布置方式为水平线或前后线,操作人员多,整条线占地面积大。半成品必须通过转移和处理进入下一个过程,存在中间成本。落后的设备和生产模...

  目前,大多数国内工厂生产冲压部件,材料片需要通过串联压缩机线,通过多个压缩机和多个模具才能成为成品。串联压缩机线的布置方式为水平线或前后线,操作人员多,整条线占地面积大。半成品必须通过转移和处理进入下一个过程,存在中间成本。落后的设备和生产模式限制了大规模生产的发展过程。市场迫切需要数控多站成型压力机,通过压缩机滑块完成多个成型,成型过程包括材料、深度、冲孔边缘、弯曲、整形手术等。

  用户主要有两种选择:机械压力机和数控伺服液压机。毫无疑问,机械压力机的高效率;数控伺服多站液压机与模具和自动送料机构完美结合,提高了生产效率和操作安全性。具体来说,数控伺服液压机具有以下特点。

  ⑴易于实现公称力和工作行程,对超大型零件、长行程成形具备不可替代的优势。

  ⑵滑块行程可根据模具高度进行任意调整,行程范围内的任何位置都可以达到最大压力,可以设力保护时间可设置在任何位置,下限位置具有长期压力保护功能。

  ⑶电气自动化技术、智能人机界面、操作人员简单快捷,加入物联网模块,可以简单实现远程维护和工厂智能管理。

  ⑷数控伺服技术简单调节滑块速度,调节精度高,冲击振动小,噪音低,节能降耗,改善操作环境。

  ⑸液压系统配有安全阀,具有安全调压和限压功能,有效保护模具。

  ⑹结构相对简单,元件标准化,系列化,制造周期短,成本低。

总体设计方案

  这种液压机具有特殊的成型工艺。滑块在冲压过程中压制同一部件的不同工位部件,相邻工位部件的传输由自动给料机构完成,最终成件的目的。根据市场需求,湖州机床厂有限公司形成了一系列产品,数控伺服多站成型液压机是集机械、电气、液压控制和数字检测技术为一体的专用机械成型设备,与自动给料机构无缝连接,智能控制,确保稳定高效的生产,满足厂家的生产能力要求。

  生产线整机布局如图1 所示,主要包括:线首给料单元→多工位自动机械手(三维或二维)→多工位成型液压机→线尾成品带式输送机布局合理,生产有序。

  

  图1 生产线整机布局

  由于多工位一次压制成型的特点,不同工位压制产生的偏载不可避免,滑块偏载会倾斜。在一定程度上,压力工件会报废和损坏模具,严重影响液压设备的使用寿命。因此,多工位成型液压机对设备和控制系统提出了更高的要求。

  数控伺服多工位成形技术方案

  液压机机身采用分体拉杆组合式框架,焊接大件经三维有限元分析优化,上梁、下梁和四根支柱通过拉杆和螺母紧固,经液压螺母超压预紧,形成刚性机架,结合面设置方便,提高抗偏能力。配置前后移工作台,驱动方式采用减速电机加变频器,方便更换模具。上、下工作台面由高精数控加工机床确保平面度和平行度公差。

  根据产品工艺要求,按顺序排列多个模具,每个模具的闭合高度必须相同,确定工位数、工位步距、工作台尺寸、侧给料窗等主要参数,确定机械手运动参数。

  滑块由气缸驱动,通过安装在支柱上的斜楔形四角形八面导轨上下移动。滑块的动态平行度是保证产品质量、保护模具和设备的关键。滑块行程检测采用进口高分辨率位移传感器,实时检测滑块左右方向的压制位移偏差,作为系统判断是否平整的基础。位移传感器确保精度高,误差小。

  全闭环伺服驱动泵控制液压系统由伺服电机、伺服驱动器、运动控制器、油泵、压力传感器和位移传感器组成,可进行压力闭环和位移闭环控制。该系统响应迅速,减少了动作切换时间,加快了节奏。在闭环控制模式下,压力传感器或位移传感器收集相关信号并传输给运动控制器,然后控制伺服驱动器改变伺服电机的速度,将实际值与设定值进行比较,直到达到目标值,系统性能稳定,过小。在满足产品抑制工艺要求的前提下,系统有效降低能耗、噪声,改善工作环境。液压系统阀组采用结构紧凑、动作灵敏、工作可靠的二通插入阀系统。

  采用电气控制PLC 可编程控制器配备工业控制器或触摸工业显示屏作为人机界面,显示和设置滑块压力、行程等抑制参数。控制系统是滑块动态偏差调平的核心部分(图2),通过编程软件控制执行器动作,以确保滑块动态平行。液压机配备物联网模块,模块支持WIFI、4G、支持远程协助的以太网连接。用户可以通过终端,如PC、手机可以随时查看设备的运行状态、产量、能耗状态等信息,并将数据与用户联系起来MES 系统进行交换,形成智能化工厂模式。

  

  图2 调平系统闭环控制原理图

多站自动化技术方案

  多工位自动化技术方案包括线首给料单元、多工位机械手、线尾成品带式输送机、自动化控制系统。具体内容如下。

  ⑴线首给料单元。本方案提到,料片为堆料给料方式 ,卷料暂时不论。堆垛车上料。→磁分张、机械手或机器人拆卸(双料检测)→磁带机输送→料片定位(零位等待)。

  ⑵以三维为例,多工位机械手采用3 个可编程轴(X 轴、Y 轴、Z 轴)由三三个伺服电机驱动,独立控制,独立运动,三轴行程可根据产品定制。伺服电机和驱动选择日本三菱品牌,杆采用铝合金高强度型材,提高稳定性,提高节拍,自然节拍约12 ~20 次/分,1 油压机工作周期的时间≤4 秒(包括平紧、提升、平移、下降、松开全套动作)。更换产品后,只需更换相应的爪或端拾器即可。

  ⑶线尾成品带式输送机由机架、电机减速器、传送带、滚筒等组成。

  ⑷集成中央控制系统采用自动控制系统CPU控制结构,选择三菱CPU,控制系统具有存储999 套模具相应参数的功能。PLC 与压机PLC 之间的互锁信号通过Profibus/Devicenet/CC-LINK 连接总线,通过总线进行数据交换。同时,机械手控制系统配置标准的以太网口供监控系统使用。没有总线连接的特殊设备将通过硬接线实现信息交换和联锁控制,整线安全联锁将通过硬接线实现信息交换。

结束语

  多工位自动化与数控伺服多工位成型液压机相互配合,满足多工位模具偏载工艺的生产要求,实现自动化、智能化、远程控制,同步控制精度高,响应频率快;生产效率远远超过多条生产线的工作效率,降低操作人员;降低综合能耗,缩短制造周期;减少辅助时间和场地;我们的产品在客户生产线上运行稳定,得到了客户的一致认可。

作者简介

  工程师沈银华主要从事方案设计和新产品开发,根据客户需求制定具体技术方案和预算,进行现场技术沟通和技术支持;设计图纸具体方案评审;标准化工作评审。获得砂轮压制液压机等多项发明专利和科技成果。

  —— 来源:2019年第18期锻造冲压

  


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