隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提高，近年來(lái)我國(guó)的汽車行業(yè)蒸蒸日上。有著“工業(yè)印鈔機(jī)”美譽(yù)的壓力機(jī)，是排在汽車制造四大工藝首位——沖壓工藝中的關(guān)鍵部分。正確分析壓力機(jī)重要部件的工作原理、不同生產(chǎn)模式下的壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、有針對(duì)性地選擇不同結(jié)構(gòu)類型和不同工作模式的壓力機(jī)，能夠使企業(yè)獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，并使壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線更趨安全和高效。

壓力機(jī)概述

壓力機(jī)是工程上廣泛采用的一種鍛壓設(shè)備，它幾乎可進(jìn)行所有的鍛壓工藝，如板料沖裁、拉延成形、擠壓等。鍛壓工藝具有很多優(yōu)點(diǎn)，能達(dá)到工件質(zhì)量好、材料消耗少和生產(chǎn)率高的要求。因此，機(jī)械壓力機(jī)已滲透到機(jī)械加工的各個(gè)領(lǐng)域，包括汽車、空調(diào)、家電等。近幾年來(lái)，隨著改革開(kāi)放的不斷深入和國(guó)際間合作的不斷加強(qiáng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)際上一些著名的壓力機(jī)制造商，如日本小松、福井、德國(guó)舒勒等進(jìn)行了卓有成效的技術(shù)合作，大大提高了我國(guó)壓力機(jī)的設(shè)計(jì)制造水平。沖壓工藝中的生產(chǎn)方式主要有傳統(tǒng)的人工手動(dòng)生產(chǎn)線和自動(dòng)化生產(chǎn)線。壓力機(jī)間的零件搬運(yùn)前者由人來(lái)完成，后者則由設(shè)備來(lái)完成。

自動(dòng)生產(chǎn)方式

兩種模式及制動(dòng)離合器

在自動(dòng)生產(chǎn)方式里，根據(jù)壓力機(jī)的工作方式分，有斷續(xù)和連續(xù)生產(chǎn)模式兩種。目前國(guó)內(nèi)沖壓車間多采用的是斷續(xù)模式，連續(xù)模式作為一種先進(jìn)的工作模式越來(lái)越受到廣大客戶的認(rèn)可。斷續(xù)生產(chǎn)模式在生產(chǎn)時(shí)，滑塊到達(dá)上死點(diǎn)后，停止下來(lái)，等待自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)出轉(zhuǎn)動(dòng)的命令后才開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。連續(xù)生產(chǎn)模式是在增加了滑塊行程、主電機(jī)功率等設(shè)備硬件后，在生產(chǎn)時(shí)，滑塊到達(dá)上死點(diǎn)后不停止，直接開(kāi)始了下一個(gè)循環(huán)的動(dòng)作。

下面將從目前廣泛使用的濕式制動(dòng)離合器的角度詳細(xì)描述壓力機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)斷續(xù)生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)的。制動(dòng)離合器是實(shí)現(xiàn)斷續(xù)模式還是連續(xù)模式最主要的決定者。首先來(lái)認(rèn)識(shí)制動(dòng)離合器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制流程，如圖1所示。

液壓濕式離合器－制動(dòng)器聯(lián)合裝置是一個(gè)彈簧加載的片式制動(dòng)器與一個(gè)液片式離合器和聯(lián)合裝置。離合器齒圈與飛輪相聯(lián)接，制動(dòng)器齒圈與機(jī)架相聯(lián)接。兩個(gè)齒圈用銷釘固定螺栓擰緊，螺栓用相應(yīng)的扭矩拉緊。整個(gè)的內(nèi)離合器被固定在軸上。壓力彈簧支撐在離合器盤(pán)轂上并向著制動(dòng)器摩擦片組壓離合器活塞，制動(dòng)器就分離了。隨著油壓繼續(xù)上升，離合器結(jié)合。當(dāng)油缸壓力卸荷時(shí)，彈簧把活塞壓回初始位置，離合器分離，制動(dòng)器再次結(jié)合。

圖1 制動(dòng)離合器的結(jié)構(gòu)圖

在離合器的組成部分里，閥組是離合器的重要組成部件，也是實(shí)現(xiàn)離合功能的主體。在離合器閥組里，各個(gè)閥的代號(hào)及名稱如下：Y1/Y2：壓力安全閥；Y3：定量調(diào)節(jié)閥；Y4：軟制動(dòng)閥；Y4.1：輔助閥；Y5：軟離合閥。下面將重點(diǎn)介紹Y3、Y4、Y5閥的工作原理，通過(guò)了解連接離合器的工作原理，進(jìn)而掌握斷續(xù)模式和連續(xù)模式在原理上的根本差異。

⑴定量調(diào)節(jié)閥Y3。

Y3的作用是為離合器動(dòng)作提供一定容量的壓力油，確保離合器迅速嚙合和迅速脫開(kāi)。

Y3的工作方式是在初始位置，定量裝置通過(guò)A口充油。離合器嚙合時(shí)方向閥4接通，壓力迅速(20ms)補(bǔ)充到壓力安全閥2處?？烧{(diào)節(jié)流量的定量裝置確保只提供定量的壓力油到A口，使得離合器不會(huì)產(chǎn)生沖擊。制動(dòng)時(shí)，方向閥失電調(diào)節(jié)系統(tǒng)使得定量裝置復(fù)位，從而定量裝置可以吸收從離合器處過(guò)來(lái)的回油。定量裝置的這種工作方式，能夠沒(méi)有沖擊迅速地充油和排油，工作流程如圖2所示。

⑵軟制動(dòng)和硬制動(dòng)閥Y4。

1）軟制動(dòng)。閥4，6，8必須切換，當(dāng)閥4斷電時(shí)，定量調(diào)節(jié)閥從離合制動(dòng)器處吸收回油；當(dāng)閥6通電，減小了壓力安全閥2處的壓力，使得一部分油進(jìn)入A口；當(dāng)方向閥8通電，使得溢流閥7打開(kāi)的同時(shí)，限制了A口的壓力為設(shè)定壓力。A口的壓力下降使得離合制動(dòng)器的活塞迅速返回原始位置，又因?yàn)橹挥幸徊糠钟土骰赜拖?，壓力不?huì)降到零。

2）硬制動(dòng)(緊急制動(dòng))。當(dāng)發(fā)生緊急情況，所有的電磁閥失電，離合器快速脫離。油從離合制動(dòng)器本體流到定量調(diào)節(jié)裝置1，同時(shí)安全閥得進(jìn)口與回油口相連，這樣可以迅速排空液壓油使得制動(dòng)器起作用。工作流程如圖3所示。

⑶壓力調(diào)節(jié)閥Y5。

圖2 Y3閥工作原理圖

圖3 Y4閥工作原理圖

方向閥6得電，使得壓力調(diào)節(jié)閥5里克服彈簧壓力的油流回油箱，壓力調(diào)節(jié)閥5出口壓力調(diào)整為彈簧設(shè)定的壓力。方向閥6失電，工作壓力油直接到壓力調(diào)節(jié)閥5的彈簧腔，使得P到A口的通道不受限制，這樣壓力安全閥2的P口的壓力達(dá)到系統(tǒng)壓力。該轉(zhuǎn)換過(guò)程是通過(guò)傳感器12來(lái)監(jiān)控，通過(guò)PLC來(lái)監(jiān)控其開(kāi)關(guān)量，如果沒(méi)有得到信號(hào)，滑塊不允許有動(dòng)作，工作流程如圖4所示。

⑷制動(dòng)和離合時(shí)各閥體的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

制動(dòng)和離合時(shí)，各閥體都有各自的作用，各司其職，互相配合，達(dá)到了能量的斷開(kāi)和傳遞的目的?，F(xiàn)將制動(dòng)和離合時(shí)各閥體的開(kāi)關(guān)狀態(tài)列舉如圖5所示，使制動(dòng)和離合的概念更加清晰地呈現(xiàn)出來(lái)，進(jìn)而理解斷續(xù)模式和連續(xù)模式變得更加容易。

圖4 Y5閥工作原理圖

圖5 制動(dòng)和離合時(shí)各閥體的開(kāi)關(guān)狀態(tài)

⑸其他不同點(diǎn)。

除了在制動(dòng)離合器的控制上不同外，斷續(xù)模式和連續(xù)模式在機(jī)械結(jié)構(gòu)上也有不同，如滑塊的行程，斷續(xù)模式多為1000mm；而連續(xù)模式，首臺(tái)壓力機(jī)可放大到1400mm，后面三臺(tái)壓力機(jī)為1250mm。還有電機(jī)的主功率，因?yàn)檫B續(xù)模式?jīng)]有滑塊的停頓，所以也就沒(méi)有滑塊能量的積蓄時(shí)間，為了具有相同的能量去做功，在連續(xù)模式下就需要提高主電機(jī)的功率以解決能量不足的問(wèn)題；對(duì)應(yīng)主電機(jī)功率的增大，變頻器等調(diào)速裝置的功率也要增大。不同點(diǎn)還有很多，本文就不一一贅述。

兩種模式在生產(chǎn)中的應(yīng)用

了解了上述原理和異同點(diǎn)后，現(xiàn)將斷續(xù)模式和連續(xù)模式在生產(chǎn)中的應(yīng)用及特點(diǎn)介紹如下：

⑴成本上的差異。

從上文列出的異同點(diǎn)可以看出，連續(xù)模式下的壓力機(jī)需要增加立柱的高度、提高主電機(jī)功率、增大橫梁體內(nèi)齒輪外形尺寸、增加導(dǎo)柱導(dǎo)套長(zhǎng)度等等。因此，連續(xù)模式下的壓力機(jī)成本高于斷續(xù)模式下壓力機(jī)成本。

⑵效益上的差異。

連續(xù)模式下的生產(chǎn)ASPM高于斷續(xù)模式下的生產(chǎn)ASPM，一般高出2個(gè)左右。因此，連續(xù)模式創(chuàng)造更多的效益。

⑶其他方面差異。

在維護(hù)保養(yǎng)方面，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上連續(xù)模式的壓力機(jī)要比斷續(xù)模式下的壓力機(jī)復(fù)雜。而在電控上，連續(xù)模式下的壓力機(jī)要比較簡(jiǎn)單，因?yàn)檫B續(xù)模式下的電控系統(tǒng)減少了少量硬件和邏輯程序的應(yīng)用?？傮w而言，連續(xù)模式下的壓力機(jī)維護(hù)保養(yǎng)和斷續(xù)模式下的維護(hù)保養(yǎng)相差無(wú)幾。

在能耗方面，在連續(xù)模式下，主電機(jī)和變頻器的功率增加，且因?yàn)榛瑝K行程的增加，對(duì)滑塊的做功也相應(yīng)增加，所以無(wú)論從無(wú)功功率還是有功功率，連續(xù)模式下的設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)的能耗將更高。

結(jié)束語(yǔ)

雖然連續(xù)模式下的壓力機(jī)作為一種先進(jìn)的壓力機(jī)技術(shù)，具有高速、高效等特點(diǎn)，但是在選擇斷續(xù)模式還是連續(xù)模式時(shí)，各廠家需要結(jié)合自身產(chǎn)能的要求、成本的情況以及其他的自身要求來(lái)進(jìn)行最適宜自己本身的選擇。如果產(chǎn)能低而選擇了連續(xù)模式將使設(shè)備不能被有效利用，造成閑置浪費(fèi)。如果產(chǎn)能高而選擇了斷續(xù)模式，可能需要建造兩條生產(chǎn)線才能滿足產(chǎn)能，也造成了投資的浪費(fèi)。結(jié)合自身情況，做出兩種模式下的投資和效益對(duì)比，如此才能達(dá)到最大的性價(jià)比，用較小的投資和使用成本使設(shè)備為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

先進(jìn)的壓力機(jī)技術(shù)在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用

文/石海達(dá)，劉敬偉，覃禎·上汽通用五菱汽車股份有限公司