常見問題

轉(zhuǎn)變壓力機(jī)技術(shù)

發(fā)布時間:2014-03-06 00:11:25　作者: 信息來源:

液壓成型是一個使用流體壓力來塑造金屬零件的過程。板材液壓成型的變化可以生產(chǎn)的零件是不可能由沖壓生產(chǎn)來替代的。此外，板材液壓成型的形狀是由單一操作完成的，而沖壓可能需要多次操作。

　　液壓成型的另一個優(yōu)點(diǎn)是工具成本通常要少得多，基本上是使用金屬沖壓的十分之一成本。這使得液壓成型對小批量應(yīng)用更具吸引力。

　　金屬制造工藝流程的使用已經(jīng)超過了半個世紀(jì)。隨著五、六十年代航空航天的繁榮引發(fā)了新機(jī)器和技術(shù)創(chuàng)新，然而在二十世紀(jì)隨后的歲月中被冷落。最近，由于引進(jìn)精密運(yùn)動控制，液壓成型技術(shù)已經(jīng)有了可衡量的復(fù)蘇。

　　典型的案例是被稱為特力壓力機(jī)的新板材液壓成型機(jī)生產(chǎn)線，該機(jī)器由俄克拉荷馬州塔爾薩的Pryer技術(shù)集團(tuán)制造。這些成型機(jī)上，充滿液壓油的容器圍繞工件臺面。液壓缸驅(qū)動的沖床沖壓模具和金屬板材到容器中，完成與所需的形狀相符合。

　　當(dāng)容器中的流體壓力形成后，就夾住材料并迫使其反向及成形。同時，液壓缸擠壓容器成形、彎曲金屬板材來與模具相符合。重要的是要控制材料彎的速度。否則，根據(jù)密蘇里州Fenton的Beckwood壓力機(jī)公司技術(shù)總監(jiān)Darrell Harrelson所述，會導(dǎo)致工件的撕裂或皺褶，他是Pryer新特力液壓成型機(jī)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)合作伙伴。

　　板材液壓成型需要幾個變量的管理，以確保質(zhì)量零件：沖頭的位置和速度；容器的流體壓力；潤滑部分是比較容易控制的；此外還有材料的差異，這可以通過與金屬供應(yīng)商合作來控制。

　　Pryer技術(shù)集團(tuán)總裁Scott Pryer認(rèn)為，當(dāng)制造傳統(tǒng)的內(nèi)高壓成型壓力機(jī)中的復(fù)雜零件時，操作員就面對著周期壓力的差異，該差異導(dǎo)致沖頭的位置改變。從歷史上看，技術(shù)嫻熟，經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)器操作員需要處理這些變化。

　　而通常來說，這樣也不夠的。一些較老的機(jī)器使用兩個操縱桿來控制并在監(jiān)控室里顯示壓力。操作員不能看到實(shí)際的過程，導(dǎo)致同一操作員制造工件的一致性較差；并且不同的操作員生產(chǎn)的工件也不統(tǒng)一。“金屬制造要求每一次都執(zhí)行一致的機(jī)器，以便操作員可以集中精力改善其他因素，如材料和潤滑。”Pryer說道。

　　位置和壓力??控制

　　為了解決控制問題，工程師在特力壓力機(jī)上設(shè)計(jì)了由華盛頓州Battle Ground的Delta計(jì)算機(jī)系統(tǒng)公司出品的RMC電液運(yùn)動控制器。其可在整個過程中精確控制位置和壓力，在生產(chǎn)周期中減少成型步驟。

　　在更小的特力機(jī)上，Delta公司的RMC控制兩個運(yùn)動軸：推動模具進(jìn)入容器的沖頭缸，以及變更容器內(nèi)壓的缸體。在較大的成型機(jī)上，其也控制工裝夾具和靠近液壓容器及工件的上部腔室。在最大的32英寸型號成型機(jī)機(jī)器上，還掌控八軸閉環(huán)控制。

　　運(yùn)動控制器的程序開發(fā)可讓操作員選擇生產(chǎn)的“菜單”，在一個生產(chǎn)周期里包含多達(dá)30個不同的步驟。每個步驟都對應(yīng)于目標(biāo)液壓容器的壓力和沖壓位置。除了目標(biāo)值，運(yùn)動指令將特定機(jī)器完成下一個目標(biāo)。

　　例如，在機(jī)器周期的開始，快速移動的指令把沖頭液壓缸帶到其開始位置。在同一時間，液壓容器被預(yù)充電到指定壓力。然后，在成型過程中的周期中，沖頭軸接收位置指令帶有過程中每個步驟的加速度值和減速度值。同時，為控制液壓容器壓力和協(xié)調(diào)其沖壓軸運(yùn)動的操作，RMC承擔(dān)了傳動使命。建立沖頭軸作為主站，促使容器壓力跟隨沖頭。為了理順各步驟之間的運(yùn)動，使用S-曲線運(yùn)動指令，各軸的加速度逐漸斜線上升和下降。

　　增強(qiáng)氣缸加壓液壓容器。其工作原理就如注射器在位置和壓力下注入或移除油體。壓力傳感器監(jiān)測容器壓力并將數(shù)據(jù)發(fā)送到運(yùn)動控制器。換能器通常讀取1和10，000 psi之間的數(shù)值。 RMC還指令定向閥來控制增壓缸的位置。一個的線性磁致伸縮位移傳感器（LMDT）安裝在氣缸內(nèi)提供位置反饋。第二個LMDT監(jiān)測沖壓位置。為了確保精確的沖壓操作，從運(yùn)動控制器的輸出驅(qū)動伺服質(zhì)量比例閥來控制沖床液壓。

　　“液壓成型過程中的技巧是首先彎曲工件板材邊角，避免褶皺板材。”Harrelson說道。要做到這一點(diǎn)，在每一個沖壓周期中的大部分可編程運(yùn)動步驟要出現(xiàn)在沖壓行程中的第一英寸內(nèi)。沖壓周期時間會有所不同，具體取決于工件的配置和所需的壓力。本機(jī)的操作員界面通過從RMC調(diào)用一個預(yù)編程菜單，鎖定所有工件的信息。毫無置疑。

　　在一些較大型的機(jī)器中，運(yùn)動控制器是用來在加壓周期開始之前關(guān)閉外殼的。此操作的閉環(huán)位置控制用于確保運(yùn)動平穩(wěn)，避免任何可能隨著時間的推移而造成維修問題的撞擊。該控制器還監(jiān)視外殼位置用于反饋檢測到的任何故障或錯誤。例如，如果一個留在機(jī)器內(nèi)扳手將阻止夾裝外殼正常關(guān)閉，隨后這個故障（目標(biāo)運(yùn)動與實(shí)際運(yùn)動之間不匹配）將標(biāo)示為修理的問題。

　　類似的控制出現(xiàn)在32英寸的深沖壓機(jī)上激活蓋子。四個角上的四個氣缸，每一個有自帶的比例閥，來掀開蓋子。與這些缸的運(yùn)動相聯(lián)系的Delta控制器有的使用多軸同步功能，以避免令人頭大或者堵塞蓋架。

　　“開發(fā)特力機(jī)的最大設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是傳動液壓容器壓力到?jīng)_壓位置。” Harrelson說。讓它們進(jìn)行同步，需要在開環(huán)部分計(jì)算適當(dāng)?shù)膬A斜次數(shù)。Beckwood的工程師使用Delta計(jì)算機(jī)系統(tǒng)RMCTools軟件，測試設(shè)計(jì)和調(diào)整以獲得最佳性能。包括一個繪圖管理和壓力位置調(diào)整軟件分析系統(tǒng)響應(yīng)來控制輸出，并為控制環(huán)路方程產(chǎn)生適當(dāng)?shù)脑鲆妗arrelson說：“這簡化了該系統(tǒng)調(diào)節(jié)以獲得最佳性能。”

　　結(jié)論

　　特力機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是允許有經(jīng)驗(yàn)的操作員花費(fèi)更少的時間來控制機(jī)器，并有更多的時間來提高的過程，同時也讓沒有經(jīng)驗(yàn)的操作員通過很少的培訓(xùn)和使用菜單能讓復(fù)雜的零件保持一致性。

　　精確控制提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。Scott Pryer說：“過去在中等難度的成型工作中，由于缺乏精確度，有10%的材料往往會被浪費(fèi)。”在復(fù)雜的成型操作下，浪費(fèi)則可能高達(dá)25%。現(xiàn)在，即使反復(fù)沖壓，廢品率也幾乎為零。

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