沖床機(jī)，又稱沖壓機(jī)，是通過(guò)下壓力使模具內(nèi)的板材產(chǎn)生形變，進(jìn)而成為所需結(jié)構(gòu)的一種加工類型機(jī)器。針對(duì)沖床應(yīng)用難點(diǎn)，臺(tái)達(dá)伺服沖床方案提供了完整的電控系統(tǒng)，其中包含變頻器、主動(dòng)式前端、電容模塊、PLC、HMI、直驅(qū)電機(jī)及路由器，助力多種行業(yè)機(jī)械零件實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

　　文/臺(tái)達(dá)集團(tuán)

　　1 應(yīng)用“痛點(diǎn)”

　　l 傳統(tǒng)式?jīng)_床運(yùn)行模式較固定，無(wú)法生產(chǎn)較復(fù)雜的產(chǎn)品;

　　l 機(jī)械式?jīng)_床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝及維護(hù)不易，耗工耗時(shí);

　　l 沖壓產(chǎn)生的電流只能用電阻消耗，無(wú)法回收再利用;

　　l 傳統(tǒng)式?jīng)_床控制器無(wú)通訊功能，生產(chǎn)數(shù)據(jù)無(wú)法讀出進(jìn)行分析。

　　2 沖床設(shè)備簡(jiǎn)介

　　沖床機(jī)，又稱沖壓機(jī)，是通過(guò)下壓力使模具內(nèi)的板材產(chǎn)生形變，進(jìn)而成為所需結(jié)構(gòu)的一種加工類型機(jī)器。不同類型的沖床有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，其中伺服沖床具有高生產(chǎn)彈性的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)單機(jī)多工序生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用在車用零件、電子零件、3C產(chǎn)品、五金零件等配件的沖壓及成型。

　　(1)沖床的沖壓方式(圖1)

　　沖床的運(yùn)作原理就是將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的一種過(guò)程，利用電機(jī)給飛輪提供高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，飛輪在高速旋轉(zhuǎn)下，通過(guò)離合器和連桿，將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。在整個(gè)運(yùn)行的過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)的沖壓結(jié)構(gòu)會(huì)為閘板的上下運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，進(jìn)而打開和關(guān)閉上下模，連續(xù)循環(huán)開、閉、緊、放四個(gè)步驟，完成沖壓動(dòng)作，其特點(diǎn)為：

　　l 電機(jī)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)存能量，飛輪通過(guò)離合器與滑塊傳遞動(dòng)能;

　　l 一般搭配模具使用，模具根據(jù)所需形狀設(shè)計(jì);

　　l 除成型外，還具備裁切、深拉、擠壓、卯接、鍛造等加工工藝;

　　l 可連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高于金屬切削或鑄造;

　　l 根據(jù)動(dòng)力來(lái)源，可將沖床類型分為：機(jī)械沖床、連桿沖床、液壓沖床、伺服沖床。

圖1 沖床沖壓方式示意圖

　　(2)沖床的機(jī)型比較(見圖2)

　　機(jī)械沖床：電機(jī)持續(xù)帶動(dòng)飛輪累積動(dòng)能;加工時(shí)，離合器連接飛輪與沖床機(jī)構(gòu);加工完，離合器脫離，滑塊失去動(dòng)力。

　　伺服沖床：電機(jī)直接連接齒輪組與沖床機(jī)構(gòu)，沒(méi)有飛輪;通過(guò)控制馬達(dá)扭矩、轉(zhuǎn)速來(lái)控制沖床滑塊的沖壓速度、力量。

　　除上述之外，機(jī)械沖床和伺服沖床在行程位置、下壓力及曲線方面也有很大的不同。

圖2 沖床機(jī)型之比較

　　(3)沖床工藝流程

　　以模內(nèi)加熱工序?yàn)槔?，其?dòng)作曲線如圖3中藍(lán)線所示。

圖3沖床模內(nèi)加熱工序(藍(lán)線)

　　工藝流程包括：1.滑塊自上死點(diǎn)快速下降后，速度放緩進(jìn)入第一段加熱，使模型初步成型;2.接著滑塊再度下降，增加加熱成型時(shí)間;3.最后到達(dá)下死點(diǎn)維持一段時(shí)間并停止加熱，工件成型。此工藝可以連續(xù)沖壓生產(chǎn)(圖4)。

圖4 沖床工藝流程圖

　　3 臺(tái)達(dá)解決方案

　　針對(duì)沖床應(yīng)用的“痛點(diǎn)”，臺(tái)達(dá)提供的伺服沖床方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 臺(tái)達(dá)伺服沖床方案系統(tǒng)圖

　　(2)臺(tái)達(dá)方案特色

　　l 提供完整的電控方案：包含變頻器、主動(dòng)式前端、電容模塊、PLC、HMI、直驅(qū)電機(jī)及路由器;

　　l 直接驅(qū)動(dòng)方案 (無(wú)飛輪、離合器等機(jī)械)：提供更高能源使用效率的同時(shí)，降低整體尺寸;

　　l 5條可規(guī)劃沖壓曲線，滿足不同材料的成型需求;

　　l 曲線最佳化可降低噪音、減少模具耗損，提高生產(chǎn)效率;

　　l 通過(guò)選型軟件，所有產(chǎn)品型號(hào)可于10分鐘內(nèi)產(chǎn)出;

　　l 電源管理方案，可有效降低峰值需求，減少電網(wǎng)需求容量 50% 以上。

　　(3)沖壓曲線規(guī)劃特點(diǎn)

　　l 通過(guò)控制器的運(yùn)動(dòng)控制功能塊做點(diǎn)對(duì)點(diǎn)位置曲線規(guī)劃;

　　l 不同輪廓線之間，使用混合模式做速度連接;

　　l 內(nèi)建五種多樣式的沖壓曲線：曲軸模式、脈沖模式、鐘擺模式、壓印模式、引申模式。

　　(4)能源管理特點(diǎn)

　　l 通過(guò)主動(dòng)式前端控制電容模組的能源流，免去前端大容量的變壓器等設(shè)備，降低高電力系統(tǒng)配置成本。

　　4 臺(tái)達(dá)方案優(yōu)勢(shì)

　　(1)系統(tǒng)快速選型

　　提供系統(tǒng)快速選型軟件，用戶輸入需求噸數(shù)、回升電力、用電量等相關(guān)數(shù)據(jù)后，軟件就能協(xié)助做初步的選型參考，縮短新項(xiàng)目開發(fā)的時(shí)間。

　　(2)主動(dòng)式前端

　　搭配電源管理方案可有效降低峰值需求，減少電網(wǎng)需求容量 50% 以上，同時(shí)調(diào)整電源諧波，改善電力質(zhì)量，進(jìn)而保證用電安全，避免電力事故的發(fā)生。

　　(3)二次開發(fā)平臺(tái)

　　沖壓曲線是應(yīng)用PLC的電子凸輪表規(guī)劃而成，電子凸輪表可開放讓用戶自行操作，依照產(chǎn)品及模具的生產(chǎn)需求來(lái)規(guī)劃客制沖壓曲線，達(dá)到彈性生產(chǎn)的目的。

　　(4)提升沖床生產(chǎn)質(zhì)量

　　臺(tái)達(dá)伺服方案的上位控制器使用的是PLC，可支持多樣的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊及生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集，結(jié)合可視化軟件能實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控、品種參數(shù)管理、生產(chǎn)履歷記錄及預(yù)測(cè)預(yù)防等功能。