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伺服压力机的国内外发展现状

作者:布达佩斯赌场 来源:本站原创 日期:2020-11-18 19:18 点击: 

  机电机械 268 2016 年 4 月 01 伺服压力机的国内外发展现状 冯 翔 阚 威 扬州容德机械有限公司,江苏 扬州 225119 摘要:如今,伺服压力机是国际压力机发展的新方向,基于此,本文首先阐述了国内外伺服压力的发展现状,然后写了伺服压力机在冲压工艺中的应用,最后分析了伺服压力的发展趋势。 关键词:机床技术;伺服压力机;现状;应用;发展 中图分类号:F426.4 文献标识码:A 文章编号:1671-5802(2016)04-0268-02 在许多制造厂的生产线上入量使用的是机械压力机,其传动方式主要是由电机的转动经过飞轮、曲轴连杆机构转变成滑块的直线运动。滑块在一定的行程范围和行程次数作...

  机电机械 268 2016 年 4 月 01 伺服压力机的国内外发展现状 冯 翔 阚 威 扬州容德机械有限公司,江苏 扬州 225119 摘要:如今,伺服压力机是国际压力机发展的新方向,基于此,本文首先阐述了国内外伺服压力的发展现状,然后写了伺服压力机在冲压工艺中的应用,最后分析了伺服压力的发展趋势。 关键词:机床技术;伺服压力机;现状;应用;发展 中图分类号:F426.4 文献标识码:A 文章编号:1671-5802(2016)04-0268-02 在许多制造厂的生产线上入量使用的是机械压力机,其传动方式主要是由电机的转动经过飞轮、曲轴连杆机构转变成滑块的直线运动。滑块在一定的行程范围和行程次数作上下运动,使安装在滑块和工作台之间的模具能加工所需的零件。近年随着科技的发展,市场对高精度、高质量、低价格产品的需求越来越大,用于制造产品的材料越来越丰富,使得制造业的国际竞争越来越激烈。为此制造业对于能够缩短制造周期,高效率制造高精度、高品质产品的加工设备的需求越来越强烈。由于新型材料的出现以及产品形状趋于复杂,还需要开发出能够高精度加工复合材料、难加工材料、具有可进行复合加工功能的高附加值加工的压力机。 1 国外伺服压力机发展现状 上世纪末,在日、欧洲等工业发达国家兴起了交流伺服电动机直接驱动压力机的研究与开发,这种伺服压力机与传统机械压力机相比,具有结构简单、生产效率高、产品质量好、滑块运动柔性好、降噪节能显著等优点。这类压力机在日本进入了普及期,随着其在汽车零件、电子零件等高精度、难成形零件加工领域中的应用和其优良的节能性,已经显示出了其他压力机所无可比拟的优越性,成为世界冲压技术及装备发展的主要潮流之一。日本在伺服压力机研发、生产及商品化等方面处于国际领先水平,掌握了伺服压力机的设计和制造技术,日本会田、小松、网野等压力机制造企业相继推出了多种传动结构、不同规格的伺服压力机,几乎垄断了所有高端压力机的市场,获取了巨大的经济利益。 日本会田公司白 1993 年起开始独立研发大功率伺服电机,并从 1997 年开始推出 NSI-D 系列伺服压力机产品。该系列产品由自行研发的大功率伺服电机经齿轮传动直接驱动曲柄连杆机构进行工作。其独立开发的伺服驱动技术(ServoPro)性能优良,单台伺服电机可产生高达 3000kN的滑块冲压力。日本小松公司先后推出了 H1F 和 H2F 等多个系列的大型伺服压力机产品。分别采用伺服电机经带轮、齿轮或螺杆驱动的六连杆肘杆机构进行工作。其中 H1F 伺服压力机的冲压能力规格在 350kN-2000kN 之间,H2F 伺服压力机有冲压能力规格 2000kN,3000kN 等产品。还可根据客户需要提供 8000kN,10000kN 等更高规格的伺服压力机产品。 2 国内伺服压力机发展现状 我国压力机制造企业自 80 年代开始,通过技术引进,合作制造和自主创新等模式积极吸收、消化国外机械压力机先进设计及制造技术,目前已经完全掌握机械压力机设计和制造技术。如今,随着我国经济的快速增长,对高精度、高效率的大型伺服压力机的需求不断增加。以占行业总销售额68%的汽车冲压件为例,正以每年 25%的速度增长。但国产高端产品和技术与国际存在差距、尤其是自主知识产权设备和技术的匾乏,已远远满足不了我国国民经济发展的需要,更难以应对日益激烈的国际竞争。近年来,国家开始重视伺服压力机研究与开发工作,在国家数控重大专项立项。大型伺服压机等先进装备具有广阔的市场前景和市场空间,也给传统压机制造企业带来巨大的生存压力,我国压力机行业必须迎接挑战,变被动为主动,开发新型伺服压力机,占领广阔的市场。目前,国内对压力加工设备的需求主要在以下几个领域:①传统机械、电力工业,约占总需求的 50%;②汽车制造业,约占总需的 30%;③军工产业,约占总需求的 11.1%;④高新技术产业,约占总需求的 7.5%,而且随着我国高新技术的发展,这一比重将越来越高。很显然,在这些高速发展的领域内,蕴藏着巨大的市场和商机。 3 伺服压力机在冲压工艺中的应用 伺服压力机一般配备高性能伺服电机,其特点是低转速、高扭炬。这样的伺服压力机既没有飞轮,也没有离合和刹车装置,因此灵活度很高。 3.1 伺服压力机在拉延成形工艺中的应用 破裂是板材拉延工艺中出现的主要成形缺陷,所涉及的影响因素包括:成形工艺、板材性能、模具参数、工艺参数及工况条件等等。而在成形工艺条件相同的情况下,拉延速度的合理性也是产生破裂的不可忽视的因素,当拉延速度超过板料允许变形速度时,板料就会破裂,这也是复杂形状零件或深拉延零件都采用液压机成形而不采用机械压力机的主要原因。 压力机工作速度在宏观上表现为板料的拉延速度,在微观上表现为板料的应变速率,即随着压力机工作速度的增大,板料的变形速度就会增大,从而使得板料的应变速率增大。根据塑性成形理论,应变速率的增大会引起材料硬化,但当变形速度进一步加大时,塑性变形过程中产生的热量又会使得硬化效应有所下降。根据板料的塑性随应变速率变化的一般趋势显示,当应变速率不是很大时,由应变速率增大引起的塑性下降将大于温度效应引起的塑性增加,即板料塑性随应变速率的增大而减小;当应变速率较大时,由于温度效应显著,由温度效应引起的塑性增加与应变速率引起的塑性下降相当,即此时板料塑性下降并不显著;当应变速率进一步加大时,温度效应引起的塑性增加将超过应变速率增大引起的塑性下降,使得板料塑性回升;而当应变速率增大到一定程度时,板料塑性急剧下降,板料接近破裂的边缘。 伺服压力机的驱动速度可以自由调节,冲压过程的运动和压力特性可以改变,这样的滑块运动特性能够准确适用于不同的场合。因此,可以精确定位滑块的位置,降低拉延过程的加工速度,同时还能保持压力的稳定,从而在一些应用场合可以完全代替液压机。 3.2 伺服压力机在冲裁成形工艺中的应用 冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序,涉及板料弹塑性变形和断裂行为。研究表明,冲裁间隙和冲裁速度对冲裁件断面质量有着重要的影响,在模具尺寸既定的情况下,只有通过调整冲裁速度来提高冲裁质量。提出在实际生产中,应以压力机实际工作速度为前提,以剪切、拉伸、弯曲、挤压所组成的冲裁过程为对象进行冲裁试验,选择合理的冲裁速度。 冲裁件断面可分为 4 个区域,即圆角带、光亮带、断裂带和毛刺区。好的断面质量,其圆角和毛刺均应较小,光亮带宽,剪切面斜度小。根据物理变形过程,冲裁可分为弹性变形、塑性变形和断裂分离等 3 个阶段。毛刺的高度是由塑 中国科技期刊数据库 工业 B 2016 年 4 月 01 269 性变形阶段凹模刃口附近板料最大应力点产生的位置决定的,此点离刃口越近,则毛刺高度越低,反之,则毛刺高度越高;冲裁件断面上的圆角区是由刃口附近的板料在分离后所保留的残余变形产生的;光亮区是由塑性变形与脱离模具时板料与模具摩擦引起的。不同的冲裁速度,凹模刃口附近板料最大应力点产生的位置也不同,另外冲裁速度对残余应力、应变的大小及分布、摩擦系数也有不同程度的影响。 伺服压力机的滑块运动曲线可以自由编程,这意味着滑块可以反向运动(如钟摆模式),实现较短的滑块行程,无需复杂且并不经济的行程调整。同时,滑块的运动不需要做传动曲柄式的全周运转(即每次冲压需要回到“上死点” ),同样的运动时间,冲压效率可提升一倍以上。伺服压力机在调节模具的时候,可以利用手轮微动操作滑块的运行及模具封闭高度的精确定位。这不仅改善了零件的质量,同时也减少了模具磨损。 4 国内外伺服压力机发展趋势 随着制造业国际竞争日益激烈,高效率制造高精度、高品质产品的伺服压力机的需求越来越强烈。伺服压力机的发展具有以下特点: (1)柔性化、智能化生产。随着伺服技术的发展,伺服压力机采用可任意调节的伺服电动机,其自动化、智能化程度提高,可以获得任意的滑块性能,设备工艺适应性提高。 (2)节能环保。在普通压力机中,飞轮空转耗能占总能耗的 6%-30%,离合器耗能占总能耗的 20%。伺服电动机取消飞轮和离合器,简化传动系统,节约能耗。与液压机相比,伺服压力机消除了油液污染,传动系统简化,传动噪音减少,改善了生产环境。 (3)精度高,生产效率提高,模具寿命高。伺服技术、滑块位移检测技术、滑块行程调节技术等在伺服压力机的应用,使得滑块在任意位置可以准确控制,提高加工精度。伺服压力机可以根据不同的工艺采用相应的优化曲线,压力机在必要的最小行程工作,提高生产效率,此外振动减少.模具的寿命大大提高。 5 结语 通过对比,国内伺服压力机已经有了很大的发展,但在某些关键技术上,与国外有很大差距。因此,为提高我国大型伺服压力机的研发水平,必须走自主创新之路,开展具有我国自主知识产权的、符合中国发展条件的大型伺服压力机研制工作。 参考文献 [1]吴艳玲.济南二机床承担的“大型伺服压力机”项目通过验收和鉴定[J].世界制造技术与装备市场,2014(4):31. [2]吴艳玲,馀士俊.国内首台 25000kN 大型伺服压力机研制成功[J].锻压装备与制造技术,2012(6):6-7. [3]徐海华.SPT 伺服直驱压力机技术[J].锻造与冲压,2013(18):25-28. [4]欧凌涛,潘晓涛,瞿星辉,等.无凸缘筒形件首次伺服不压边的成形性能研究[J].锻压技术,2014,39(11). (上接第 267 页) 同时也决定于给水流量。超临界机组的负荷控制与给水控制、燃料控制密切相关,而维持燃水比是保证过热汽温的基本手段。因此,燃料量指令和给水流量指令的产生与负荷指令成一定比例关系。 (1)燃料量指令=锅炉主指令+微过热点温度调节的动态解藕信号; (2)给水量指令=多阶惯性环节迟延后的锅炉主指令×燃水比函数×微过热点焓值调节器的输出。 总之,给水量指令与燃料量指令构成比值控制回路。 由于制粉系统的大迟延特性,燃料量变化相比给水量变化对锅炉负荷的影响是一个慢速过程。另外,微过热点焓值对燃水比失调反应迅速。因此,代表锅炉热负荷(燃料量)动态特性的多阶惯性环节和微过热点焓值调节的动态解稍信号被应用到燃料量控制和给水控制的解藕设计中。 3 工程应用和结论 600MW 超临界机组的协调控制系统在设计、调试阶段经过多次论证,反复优化,并进行了大量的负荷变动试验以获得最佳控制参数,取得了不错的效果,达到了既快速响应电网负荷变化要求、又能保证机组安全稳定运行的目标。 图三为机组在机炉协调控制方式下,负荷以 12MW/min的变化速率,从 510MW 升到 600MW(变动幅度为 90MW)的负荷变动试验实时响应曲线。负荷的最大超调量为 2MW,压力最大超调量为 0.4MPa,主汽温度的最大动态偏差在4℃范围内,微过热点焓值最大动态偏差在15kJ/kg 以内。 由于 600MW 超(超)临界机组压力等级高,工作介质刚性提高,动态过程加快,另外直流炉蓄热能力小,各子系统的相互联系更加紧密,机炉之间,给水、燃烧、汽温之间等各系统的控制是一个相互藕合的过程,因此在协调控制系统设计中要统筹全局,合理解藕,采用静态、动态前馈,引入汽机侧压力动态补偿回路,锅炉侧加快响应,充分利用锅炉蓄热,才能提高机组的负荷适应性和运行稳定性。 参考文献 [1]罗万金,电厂热工过程自动调节, 中国电力出版社,2001。 [2]西安电力高等专科学校、大唐韩城第二发电有限责任公司,600MW 火电机组培训教材仪控分册,中国电力出版社[M],2007。 [3]黄新元,电站锅炉运行与燃烧调整,中国电力出版社[M],2003。 [4]汪祖鑫,超临界压力 600MW 机组的启动和运行[M],中国电力出版社,1996。 [5]樊泉桂,超超临界及亚临界参数锅炉,中国电力出版社[M],2007。

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