开发现代控制技术解决冲压加工面临的挑战

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欢迎访问e展厅 展厅 10 锻压/冲压/轧制设备展厅 压力机, 空气锤, 锻压机床, 单柱液压机, 四柱液压机, ... 本文介绍了冲压加工领域中影响生产效率和生产工艺安全性以及与低成本生产方法之间所存在的问题。 欧洲、美国和新加坡的冲压加工行业面临着同样的问题。生产成本远远高于中国及其他所谓低成本生产的国家。那么，我们面临的所有压力，其最终答案是由于低成本所造成的吗？绝对不是这样！还有很多其他的因素，例如缺少培养有素的员工、生产技术和现代化的组织机构。 此外，这问题并不是针对一些简单的冲压产品，而是较复杂的冲件产品。生产量越大、冲压产品的寿命周期越长，对生产厂商就越有利。在他们面前存在着许多高效生产的可能性，例如他们可采用较高程度的自动化生产、综合性生产工艺和新的工具技术等，以下仅举几个例子加以说明。 谈到较高程度的自动化和综合性生产工艺，我们知道激光焊接工艺可以在冲压模具内装配和焊接汽车连接器内的弹簧。在冲压加工后，客户就可以完成一个连接器的成品。这可以使生产成本大幅度下降，而更重要的是可以大大提高零件的质量。 在汽车行业中，1PPM的零件废品率可以说是绝对最高的要求，这也为加工生产提供了极大的挑战，布鲁德尔(BRUDERER)的高速冲技术完全可以达到这样的质量水准。还有在线激光标记刻印机，每分钟可刻印1400个连接器。根据汽车制造商的要求，每个零件上都要刻印标记，以便对零件整个生产工艺的质量进行跟踪。该激光装置可用于所有进货件的标记刻印，并对零件进行客户化编码。 这里仅举两个例子说明，如何通过提高生产效率和自动化水平来降低生产成本。 模具监控系统 今天，为了保证冲压工艺的安全性和精确性，对越来越复杂的冲压模具实施监控是至关重要的。这不但有利于保证优质产品的稳定性，而且可以防止模具和冲床遭到损坏同时减少停机时间，也可以避免造成巨大的经济损失。毫无疑问，制造商的目标是为了提高产量和降低生产成本。此外，除了正常的模具保护装置之外，布鲁德尔(BRUDERER)公司还专门为滑块的定位控制提供了另一个非常有效的保护系统，以便达到上述的全部保护目标。 该系统的模拟传感器在冲压模具中的一处或多处测量滑块下死点(BDC)的位置情况，换句话说，就是尽可能接近冲压工艺的实际位置。传感器是以这样方式定位的：首先测量上模脱料板的距离，然后与输入极限值进行比较。如果脱料板的测量值超过了设定的极限值，那么冲床就会在几个毫秒内自动停止运行。 布鲁德尔(BRUDERER)公司提供的冲床一般在操作速度为1000SPM时能在一转范围内停止。这有利于对机床的保护，特别是对冲模的保护，避免因跳屑而遭受的损失，甚至还有可能发生更糟的情况，例如因误送所造成叠料问题。到目前为止，这种方法还是以独立的配置形式使用的，但现在用户可以将这种下死点测量系统应用在冲床控制系统之中了。 由于早就在高性能冲床中广泛应用高精度和高灵敏度传感器，因此可以使公差尺寸保持在很窄的极限范围内。总之，将公差尺寸保持在0.01mm以下是绝对没有问题的。涡流传感器在速度上没有限制，其使用速度范围可达2000spm。 控制系统的编程和使用非常简单，对用户而言，可以不解自明。脱料板与下死点之间的距离可按照“导入”的方式设置。也就是说，当操作人员在冲床运行几个冲程后,控制系统将设置冲程最终的平均值作为下死点的最佳距离。在连续冲压模式状态下，将基准值以及实际值进行比较，而且还可以在屏幕上显示，让操作人员了解确切的工艺状况。在装有B控制系统的机床上可使用多达8个传感器。在旧式机床上，也可采用B控制系统，以便重新配置下死点位置控制系统。 滑块位置的监测和调节 在冲压加工过程中，对滑块的高度进行调节是布鲁德尔(BRUDERER)公司发明的BSTA冲床所具有的一个独特性能。这种性能可以使操作人员在任何条件下都将下死点位置保持在0.01mm的狭窄公差范围之内。不管机床在什么样的速度和温度条件下运行，零件的质量始终保持稳定的状态。每当生产速度确定之后，温度的变化对零件的质量影响最大。因为在生产过程中，不但机床的温度会逐渐提高，而且冲压模具的温度也会逐渐升高。采用涡流传感器系统测定下死点位置时，机床会自动地调节其本身和模具在升温过程中发生的位置变化。 下死点控制系统与滑块在运行过程中的调节功能相互结合，使用户有机会在任何时候都可以将下死点位置保持在很小的公差尺寸范围之内。 冲床冲裁力的监控 另一项工艺安全措施是对冲床的冲裁力进行监控。布鲁德尔(BRUDERER)公司提供了2个或4个通道的冲裁力测定方案。这种方法可用作过载保护和工艺控制。在第一种情况之下，由于过载会使机床停止运行，其主要作用是减少机床和模具的受损风险。警报触发时而让机床停止运行的极限值可供编程设置，并储存到模具数据存储器中。 第二个优点是可检查冲床和下模的状态，因此能够让用户以主动出击代替被动应付的状态。所谓被动应付是指冲件已经出现了看得见的质量问题，并且该冲压件即将报废。主动出击就是在出现问题前让机床停止运行，这样就不会造成生产损失，这种停产是可以按照计划进行的。 配有B控制系统的机床具有冲裁力的记录功能。在记记忆体中，储存着冲床最后一次冲压的数据，根据需要可以重新调取使用。这组数据有助于分析评价缺陷原因。最后一次冲压所显示的负荷曲线也有助于提高今后的生产速度。例如，模具制造商可以计算出脱料板的弹簧是否“摆动”，因而提早发现问题、解决问题等。 正如所看到的，冲床的冲裁力监控已成为质量控制的一个部分。如果冲床因过载而停机，操作人员就可以检查模具，从而可确保在收料盘上不会出现任何损坏的零件。 工艺数据的汇集和管理 如果有人向生产经理问到在哪些地方需要优先改进冲压工艺的有关问题，那么可能会得到不同的答案。有的人会说，缺少人手是一个最大的问题，另外一个人会说缺少材料是一个瓶颈问题，而第三个人觉得找到合适的冲压模具是最大的问题。那么究竟谁说的正确呢？最好问问你自己，你的答案是什么？你知道答案吗？ 随着冲床的输出信号被输入到各个数据采集系统中，操作人员或生产经理就有机会找到上述问题的答案了。根据停机时的有关信息和统计资料，用户就会有改善冲压生产工艺的可能性。根据我们的经验，如果常年使用这个系统的话，提高5%的生产率是绝对没有问题的。 提高生产率可以采取各种方法和措施。上述所有的优秀特性都被集中到B-Essential控制系统之中，这个系统是专为BSTA 200-60BE型冲床而设计的。这个控制系统与高性能冲床结合在一起，有利于帮助用户保持有利的竞争地位，并且提高冲压制程的精度。 BSTA 200-60BE Essential型冲床是专为生产小型高精密冲件厂商设计和制造的。 市场的需求已经发生了相当大的变化，BSTA 200-60BE型冲床正是迎合了这种多变的需求。在经过彻底和精确的市场调研以及与全世界多家客户商谈以后，用户的要求不仅在机床的本身，而且在机床的新控制系统和送料装置的设计方面也得到了提升和实现。 在过去5年中，在那些必须采用冲压加工的大量高精密微型冲件生产领域，例如电子、手表制造和汽车行业，所有事情都发生了巨大的变化。需要冲压加工的材料越来越薄、送料长度越来越短、所要求的精度越来越高、市场价格的压力越来越大。 此外，随着冲压工艺发展而出现的新工艺，例如元件的组装或冲压件嵌入注塑成型，都要求其达到从未有过的高精度，首先是要求达到的是最高的重复精度。 自动冲床 针对以上冲压领域，所需的冲栽力并不是一个关键性的问题。大部分应用领域中所需的冲栽力只有几吨。因此，布鲁德尔(BRUDERER)新冲床设计的冲栽力保持在200kN范围内。这就意味着新型冲床可以在上面提到的20t冲栽力范围内连续操作，不会影响精度以及机床和模具的使用寿命。 另一个特点是冲栽力为20t的冲床驱动系统采用了双连杆传动机构。这大大提高了冲压工艺的稳定性和加工精度。此外，在BSTA 200-60BE型冲床中实现了独特的滑块调节功能，这种调节装置能够在冲压过程中，自动地补偿下死点区域所产生的任何偏差。 因此，不管速度和温度如何变化，滑块的下死点始终能够保持在最小的公差范围内。这种特点变得越来越重要，因为像嵌入注塑成型或组装等二次工艺对冲压件提出了更高的精度要求。为了保证生产线的顺利生产，冲压件的尺寸是不允许有任何变化的，只有采用下死点的偏移值补偿装置才能得到保证。显然，没有其他的任何一个特点像这个功能一样，对零件的质量具有更直接的影响。 众所周知，滑块导向元件的设计和位置对模具使用寿命起着决定性的影响。模具的使用寿命是影响成本费用的最重要因素，它直接影响到产量、服务、成本和生产效益。目前有很多不同的解决方案用于分析各生产厂家的设计。 布鲁德尔(BRUDERER)冲床的导向系统与条料在同一个水平面上，对冲床系统热膨胀没有灵敏的反应，导向系统间隙极小。 BSTA 200-60BE型冲床的导向元件安装在冲床立柱的里面。他们的设计方式能够保证滑块倾斜点（滑块系统的旋转点）与材料送料处于同一平面上。一个由液压动力润滑系统提供的液压静力可使传动幅间隙降低到接近零点的水平，其特殊的设计布局可补偿任何热膨胀系数，延长导轨的使用寿命。 另一方面，普通导向系统的典型布置显示，滑块的倾斜中心远在送料系统之上，在偏心负荷的情况下这将会导致冲头中心偏移位置。而且，对温度的补偿几乎没有可能，间隙将总是比较大，因而滑块只能通过模具导柱进行导向。 现代的高精度冲模带有由碳化钨合金制成的冲裁元件和接近于零的切削间隙，公平的说，如果没有精确的滑块导向系统，那么这种冲模的使用将永远是不可能的。 由于送料长度缩短,冲压工部增多，冲模越来越长, 决定了BSTA 200-60BE型冲床的模具台面长度为600mm。另外，BSTA 200还提供模具台面长度为700mm的自动冲床。标准型自动冲床的设计采用固定式冲程。这主要是为了满足亚洲市场的需要，因为那里的冲床主要用于电子元件的生产。它也提供可调式冲程为可选项，以满足其他市场的需要。冲床最小的固定冲程为8mm，该机床的工作速度可达2 000spm。 送料装置 BBV 180型滚筒式送料装置通过驱动轴机械驱动。对用户有很多益处，送料装置的设计和其几何形状使材料厚度没有必要进行调节。不管工艺需要什么样的条料，其厚度已经确定。这种加工方法有利于降低因错误设置而造成的风险，而且也有利于在模具更换的时候减少调试设定的时间。它允许快速、简洁地更换滚筒，从而提高了冲床的工作灵活性和生产效率。 由于越来越多的客户开始使用灵敏的和0.1mm以下的薄材料，因此条料的导向往往成了一个很大的问题。这个问题常常使工作速度下降，并导致更多模具和误送的问题。送料装置离模具的距离越远，其产生的问题越大。 由于这个原因，布鲁德尔(BRUDERER)公司与日本三共（Sankyo）公司合作开发了一款专门为此设计的夹式送料装置。这种VGB 20MH型专用夹式送料装置安装于导向支架之间，也就是说，其安装位置更加接近冲模。然后再结合使用表面阻力较小的专用带料导向工作台，能够减少，甚至解决带料导向所存在的问题，这种问题往往是在使用很薄的敏感材料时发生的。 另一个优点是，以机械传动代替了皮带传动。其驱动轴具有很高的抗磨损特性，而且完全没有间隙，这种特性可以使机床以较高的速度起动。而且，新型送料装置与机床公用同一个润滑系统，提高了设备整体的使用寿命，并减少了维修服务所需的停机时间。 B-Essential系统满足了现代控制技术所需的全部要求，而且易于操作。操作员可以通过12″的触摸屏迅速地，并以完美的结构形式输入所有相关的信息，或者在冲压生产过程中更新和优化这些数据。 引导式的操作系统更主要的是集中在操作人员的能力上，其次才是机床的自动化。像动态下死点控制或自动上死点停止控制等的所有特性由控制系统内部执行。为满足动态滑块高度补偿的特性需要，开发了一种新型动态下死点控制系统。根据模具的个别参数，这种动态下死点纠正装置可允许在冲压过程中来设置滑块的补偿值。 用户也可将大量的模具设定值储存到模具数据存储器内，这样可以简化模具的重新设置，使错误设置的风险降低到最低，而且也可以使模具重新设置所耗费的时间减少到最低。因此，有利于提高产量，并且可以更大程度地提高冲压生产线的利用率。 控制系统的硬件是以这样方式配置的：系统内取消了一切旋转元件，例如像通风机和硬盘。这有利于使硬件的故障风险减少到最低，从而更好地提高机床的性能和可靠性。

文章内容仅供参考 (投稿) (6/15/2012)