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常見問題

轉變壓力機技術

發布時間: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的零件是不可能由沖壓生產來替代的。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點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用更具吸引力。 
　　金屬制造工藝流程的使用已經超過了半個世紀。隨著五、六十年代航空航天的繁榮引發了新機器和技術創新，然而在二十世紀隨后的歲月中被冷落。最近，由于引進精密運動控制，液壓成型技術已經有了可衡量的復蘇。 
　　典型的案例是被稱為特力壓力機的新板材液壓成型機生產線，該機器由俄克拉荷馬州塔爾薩的Pryer技術集團制造。這些成型機上，充滿液壓油的容器圍繞工件臺面。液壓缸驅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，根據密蘇里州Fenton的Beckwood壓力機公司技術總監Darrell Harrelson所述，會導致工件的撕裂或皺褶，他是Pryer新特力液壓成型機項目的設計合作伙伴。 
　　板材液壓成型需要幾個變量的管理，以確保質量零件：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商合作來控制。 
　　Pryer技術集團總裁Scott Pryer認為，當制造傳統的內高壓成型壓力機中的復雜零件時，操作員就面對著周期壓力的差異，該差異導致沖頭的位置改變。從歷史上看，技術嫻熟，經驗豐富的機器操作員需要處理這些變化。 
　　而通常來說，這樣也不夠的。一些較老的機器使用兩個操縱桿來控制并在監控室里顯示壓力。操作員不能看到實際的過程，導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的工件也不統一。“金屬制造要求每一次都執行一致的機器，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上設計了由華盛頓州Battle Ground的Delta計算機系統公司出品的RMC電液運動控制器。其可在整個過程中精確控制位置和壓力，在生產周期中減少成型步驟。 
　　在更小的特力機上，Delta公司的RMC控制兩個運動軸：推動模具進入容器的沖頭缸，以及變更容器內壓的缸體。在較大的成型機上，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英寸型號成型機機器上，還掌控八軸閉環控制。 
　　運動控制器的程序開發可讓操作員選擇生產的“菜單”，在一個生產周期里包含多達30個不同的步驟。每個步驟都對應于目標液壓容器的壓力和沖壓位置。除了目標值，運動指令將特定機器完成下一個目標。 
　　例如，在機器周期的開始，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調其沖壓軸運動的操作，RMC承擔了傳動使命。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動，使用S-曲線運動指令，各軸的加速度逐漸斜線上升和下降。 
　　增強氣缸加壓液壓容器。其工作原理就如注射器在位置和壓力下注入或移除油體。壓力傳感器監測容器壓力并將數據發送到運動控制器。換能器通常讀取1和10，000 psi之間的數值。 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）安裝在氣缸內提供位置反饋。第二個LMDT監測沖壓位置。為了確保精確的沖壓操作，從運動控制器的輸出驅動伺服質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，在每一個沖壓周期中的大部分可編程運動步驟要出現在沖壓行程中的第一英寸內。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。本機的操作員界面通過從RMC調用一個預編程菜單，鎖定所有工件的信息。毫無置疑。 
　　在一些較大型的機器中，運動控制器是用來在加壓周期開始之前關閉外殼的。此操作的閉環位置控制用于確保運動平穩，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，如果一個留在機器內扳手將阻止夾裝外殼正常關閉，隨后這個故障（目標運動與實際運動之間不匹配）將標示為修理的問題。 
　　類似的控制出現在32英寸的深沖壓機上激活蓋子。四個角上的四個氣缸，每一個有自帶的比例閥，來掀開蓋子。與這些缸的運動相聯系的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。 
　　“開發特力機的最大設計挑戰是傳動液壓容器壓力到沖壓位置。” Harrelson說。讓它們進行同步，需要在開環部分計算適當的傾斜次數。Beckwood的工程師使用Delta計算機系統RMCTools軟件，測試設計和調整以獲得最佳性能。包括一個繪圖管理和壓力位置調整軟件分析系統響應來控制輸出，并為控制環路方程產生適當的增益。Harrelson說：“這簡化了該系統調節以獲得最佳性能。” 
　　結論 
　　特力機的設計目標是允許有經驗的操作員花費更少的時間來控制機器，并有更多的時間來提高的過程，同時也讓沒有經驗的操作員通過很少的培訓和使用菜單能讓復雜的零件保持一致性。 
　　精確控制提高產品質量和性能。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。”在復雜的成型操作下，浪費則可能高達25%。現在，即使反復沖壓，廢品率也幾乎為零。