文/沈銀華，沈中偉，周凌華·湖州機床廠有限公司

目前，大多數(shù)國內(nèi)工廠生產(chǎn)沖壓零件，料片需要經(jīng)過“串聯(lián)壓機線”，經(jīng)過多臺壓機和多副模具后才能成為成品?！按?lián)壓機線”排布方式有水平成線或前后串聯(lián)成線，操作人員多，整線使用占地面積大，半成品須經(jīng)流轉(zhuǎn)、搬運進入下道工序，存在中間費用，落后的設備和生產(chǎn)方式制約了規(guī)?；a(chǎn)的發(fā)展進程。市場急需數(shù)控多工位成形壓力機，通過壓機滑塊一次沖壓行程完成多道成形，成形工序包含下料、拉深、沖孔切邊、折彎、整形等。

多工位成形壓力機，使用者主要有兩種選擇，機械壓力機和數(shù)控伺服液壓機，機械壓力機的高效率不用置疑；數(shù)控伺服多工位液壓機和模具、自動化送料機構(gòu)完美結(jié)合，提高了生產(chǎn)效率，提升了操作安全，具體而言，數(shù)控伺服液壓機具有以下特點。

⑴易于實現(xiàn)公稱力和工作行程，對超大型零件、長行程成形具備不可替代的優(yōu)勢。

⑵滑塊行程能根據(jù)模具高度進行任意調(diào)整，行程范圍內(nèi)任何位置均可實現(xiàn)最大壓力，任何位置壓制壓力、保壓時間均可設定，下極限位置具備長時間保壓功能。

⑶電氣自動化技術(shù)，智能人機界面，操作人員入門簡單、快捷，物聯(lián)網(wǎng)模塊的加盟，使得遠程維護、工廠智能化管理均能簡易實現(xiàn)。

⑷數(shù)控伺服技術(shù)，使滑塊速度調(diào)節(jié)簡便，調(diào)整精度高，沖擊振動小，噪聲低，節(jié)能降耗，改善操作環(huán)境。

⑸液壓系統(tǒng)配置安全閥，具有安全調(diào)壓和限壓功能，有效保護模具。

⑹結(jié)構(gòu)相對簡單，元件標準化、系列化，制造周期短，造價低。

總體設計方案

該類液壓機成形工藝特殊，滑塊在一次沖壓行程內(nèi)壓制同一零件的不同工位件，由自動化送料機構(gòu)完成相鄰工位件的傳送，最終實現(xiàn)一次成件的目的。根據(jù)市場需求，湖州機床廠有限公司已形成系列產(chǎn)品，數(shù)控伺服多工位成形液壓機是集機械、電氣、液壓控制和數(shù)字檢測技術(shù)于一身的專用機械成形設備，和自動化送料機構(gòu)無縫銜接，整線智能控制，確保生產(chǎn)穩(wěn)定、高效，滿足生產(chǎn)廠家產(chǎn)能要求。

生產(chǎn)線整機布局如圖1 所示，主要包括：線首上料單元→多工位自動機械手（三次元或二次元）→多工位成形液壓機→線尾成品皮帶輸送機，整線布局合理、生產(chǎn)有序。

圖1 生產(chǎn)線整機布局

由于多工位一次壓制成形的特點，不同工位壓制產(chǎn)生的偏載不可避免，滑塊受偏載會產(chǎn)生傾斜，超過一定的程度，就會造成被壓工件報廢、損壞模具，而且會嚴重影響液壓設備的使用壽命。因此，多工位成形液壓機對設備和控制系統(tǒng)提出了更高的要求。

數(shù)控伺服多工位成形技術(shù)方案

液壓機機身采用分體拉桿組合式框架，焊接大件經(jīng)三維有限元分析優(yōu)化，上梁、下梁和四根支柱通過拉桿和螺母緊固，經(jīng)液壓螺母超壓預緊，形成剛性機架，結(jié)合面設置方便，提高抗偏能力。配置前后移工作臺，驅(qū)動方式采用減速電機加變頻器，方便更換模具。上、下工作臺面由高精數(shù)控加工機床確保平面度和平行度公差。

按制品工藝要求，將多副模具順序排列，每副模具的閉合高度必須保證相同，確定工位數(shù)、工位步距、工作臺面尺寸和側(cè)面送料窗口等主要參數(shù)，確定機械手運動參數(shù)。

滑塊由油缸驅(qū)動，通過安裝于支柱上的斜楔式四角八面導軌導向作上下運動?；瑝K動態(tài)平行度是保證制品質(zhì)量、保護模具和設備的關鍵?；瑝K行程檢測采用進口高分辨率位移傳感器，實時檢測滑塊左右方向的壓制位移偏差，作為系統(tǒng)判斷是否進行調(diào)平的依據(jù)。位移傳感器選型時保證精度高，誤差小。

全閉環(huán)伺服驅(qū)動泵控液壓系統(tǒng)由伺服電機、伺服驅(qū)動器、運動控制器、油泵、壓力傳感器和位移傳感器組成，可以進行壓力閉環(huán)和位移閉環(huán)控制。該系統(tǒng)響應迅速，減少了動作切換時間，加快了節(jié)拍。在閉環(huán)控制模式下，由壓力傳感器或位移傳感器采集相關信號并傳遞給運動控制器進行運算，然后控制伺服驅(qū)動器改變伺服電機轉(zhuǎn)速，并將實際發(fā)生值與設定值不斷比對，直至達到目標值，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，過沖小。該系統(tǒng)在滿足制品壓制工藝要求的前提下，有效降低了能耗，降低了噪聲，改善了工作環(huán)境。液壓系統(tǒng)閥組采用二通插裝閥系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏、工作可靠。

電氣控制采用PLC 可編程序控制器，配置工控機或觸摸式工業(yè)顯示屏作為人機界面，顯示和設置滑塊壓力、行程等壓制參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)是滑塊動態(tài)糾偏調(diào)平的核心部分（圖2），通過編程軟件控制執(zhí)行元件動作，保證滑塊動態(tài)平行度。液壓機配置有物聯(lián)網(wǎng)模塊，模塊支持WIFI、4G、以太網(wǎng)連接，支持遠程協(xié)助。用戶可通過終端，如PC、手機隨時查看設備的運行狀態(tài)、產(chǎn)量、能耗狀態(tài)等信息，同時可以將數(shù)據(jù)與用戶MES 系統(tǒng)進行交換，形成智能化工廠模式。

圖2 調(diào)平系統(tǒng)閉環(huán)控制原理圖

多工位自動化技術(shù)方案

多工位自動化技術(shù)方案包括線首上料單元、多工位機械手、線尾成品皮帶輸送機、自動化控制系統(tǒng)組成，具體內(nèi)容如下。

⑴線首上料單元。本方案提及料片為垛料上料方式 ，卷料暫且不論。垛料小車上料→磁性分張、機械手或機器人拆垛（雙料檢測）→磁性皮帶機輸送→料片定位（零位等待）。

⑵多工位機械手以三次元為例，采用3 個可編程軸（X 軸、Y 軸、Z 軸），由三個伺服電機各自驅(qū)動，單獨控制，獨立運動，三軸行程均可按產(chǎn)品定制。伺服電機和驅(qū)動器選擇日本三菱品牌，接桿采用鋁合金高強度型材，以提升穩(wěn)定性，提高節(jié)拍為宗旨，自然節(jié)拍約12 ～20 次/分，配合油壓機的1 個工作周期的時間≤4 秒（含平緊、提升、平移、下降、松開全套動作）。更換產(chǎn)品后，僅需更換對應夾爪或端拾器即可。

⑶線尾成品皮帶輸送機，皮帶機由機架、電機減速機、傳送帶、滾筒等部分組成。

⑷自動化控制系統(tǒng)，采用集成中央CPU控制結(jié)構(gòu)，選用三菱的CPU，控制系統(tǒng)具備存儲999 套模具相應參數(shù)功能。自動化PLC 與壓機PLC 之間的互鎖信號通過Profibus/Devicenet/CC-LINK 總線的方式進行連接，通過總線進行數(shù)據(jù)交換。同時機械手控制系統(tǒng)配置標準的以太網(wǎng)口，供監(jiān)控系統(tǒng)使用。不具備總線連接的特殊設備將采用硬接線方式實現(xiàn)信息交換和聯(lián)鎖控制，整線安全聯(lián)鎖采用硬接線的方式實現(xiàn)信息交換。

結(jié)束語

多工位自動化與數(shù)控伺服多工位成形液壓機相互配合，能滿足多工位模具偏載工藝的生產(chǎn)要求，實現(xiàn)自動化、智能化及遠程控制，同步控制精度高，響應頻率快；生產(chǎn)效率遠超過多臺成線的工作效率，減少了操作員工；降低綜合能耗，縮短制造周期；減少輔助時間、輔助場地；我公司產(chǎn)品在客戶處生產(chǎn)線運行穩(wěn)定，獲得了客戶的一致認可。