汽車板坯成型液壓機(jī)工作節(jié)奏的影響因素分析

汽車板坯成型液壓機(jī)工作節(jié)奏的影響因素分析

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增長(zhǎng)和人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入成千上萬(wàn)的家庭，汽車制造行業(yè)也在快速發(fā)展。板材成型液壓機(jī)廣泛用于汽車制造業(yè)，作為沖壓設(shè)備生產(chǎn)汽車的多種零部件。隨著市場(chǎng)的逐步成熟，效率、生產(chǎn)成本、維護(hù)保養(yǎng)的便捷等要素被制造商越來(lái)越重視。板材成型液壓機(jī)要想在沖壓行業(yè)中占有重要的一席之地，就必須做出改革。板材成型液壓機(jī)早期廣泛應(yīng)用于汽車覆蓋件及其他類型金屬板材件的生產(chǎn)，有價(jià)格低廉但是生產(chǎn)節(jié)拍相對(duì)較慢的特點(diǎn)。板材成型液壓機(jī)工作節(jié)拍低下一直是一線制造廠商所不能接受的，不能作為主機(jī)廠的主力沖壓設(shè)備進(jìn)行使用，而這一市場(chǎng)份額在整個(gè)市場(chǎng)中所占比例很高。板材成型液壓機(jī)要想不斷向前發(fā)展，提高生產(chǎn)節(jié)拍勢(shì)在必行，而提高節(jié)拍要分析影響節(jié)拍的多種因素，在每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行提高。液壓機(jī)提高了生產(chǎn)節(jié)拍，必然大大增加其在沖壓設(shè)備市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于液壓機(jī)的發(fā)展具有十分重要的意義。1深拉伸工藝動(dòng)作板材成型液壓機(jī)的工藝動(dòng)作有多種，一般情況下衡量液壓機(jī)的工作節(jié)拍快慢，通常以深拉伸零件的生產(chǎn)節(jié)拍作為標(biāo)準(zhǔn)。下面以深拉伸工藝動(dòng)作為例進(jìn)行分析。深拉伸工藝動(dòng)作一般按照如下順序進(jìn)行：滑塊快速下行、滑塊動(dòng)作切換為工作下行、模具閉合后滑塊加壓至設(shè)定噸位、滑塊持續(xù)加壓、滑塊泄壓、滑塊慢速開(kāi)?；爻?、滑塊快速回程、滑塊回程減速并停止、液壓墊快速頂起、液壓墊減速頂起并停止，如圖1所示。對(duì)于每個(gè)設(shè)備動(dòng)作進(jìn)行分析，找出節(jié)省時(shí)間的方法，液壓機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍就會(huì)顯著提高。2模具形成原因分析滑塊快速下行，傳統(tǒng)液壓機(jī)滑塊快速下行依靠滑塊、油缸及模具的重力進(jìn)行自重下行，在地球引力作用下向下運(yùn)動(dòng)?；瑝K在下行的過(guò)程中需要克服導(dǎo)軌及油缸密封的摩擦力，需要克服排油阻力將油缸回程腔油液排回油箱。影響滑塊快速下行的因素為重力、滑塊摩擦力、排油阻力。在目前制造能力下，滑塊和導(dǎo)軌的摩擦力已經(jīng)很小，影響滑塊快速下行動(dòng)作權(quán)重也很小；而排油阻力通過(guò)設(shè)計(jì)選型就能把控，通常排油阻力用于限制滑塊快下速度的最大值；重力系數(shù)G為物理常數(shù)，不能人為改變?；瑝K動(dòng)作切換為工作下行，此動(dòng)作為一個(gè)過(guò)渡動(dòng)作，一般通過(guò)插裝閥或者大通徑電液閥實(shí)現(xiàn)，影響因素主要為切換動(dòng)作的時(shí)間及切換過(guò)程中滑塊行走的距離。液壓系統(tǒng)切換動(dòng)作的時(shí)間越短，滑塊切換動(dòng)作行走的距離也就越短，二者成線性關(guān)系。模具閉合后滑塊加壓至設(shè)定噸位，該動(dòng)作根據(jù)工件的成型特點(diǎn)具有前期成型力低的顯著特點(diǎn)，主要影響因素為滑塊在前期低壓力的工作速度和滑塊合模后建立壓力的時(shí)間長(zhǎng)短?；瑝K持續(xù)加壓，此處影響因素為單純的人為設(shè)定時(shí)間，主要用于定型制件釋放工件應(yīng)力防止工件回彈。滑塊泄壓，是指高壓油液通過(guò)排出一定的壓縮油液來(lái)降低壓力，固定噸位與行程的液壓系統(tǒng)，泄壓需要排出的油量是固定的，泄壓時(shí)間的長(zhǎng)短取決于泄壓機(jī)構(gòu)執(zhí)行時(shí)間的長(zhǎng)短?；瑝K慢速開(kāi)?；爻?，慢速開(kāi)?；爻痰臅r(shí)間主要取決于系統(tǒng)在回程缸建立壓力驅(qū)動(dòng)滑塊動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間，建立壓力的快慢十分重要?；瑝K快速回程，主要取決于快速回程的速度?；瑝K回程減速并停止，主要因素為滑塊減速的距離及穩(wěn)定停止的狀態(tài)?；爻虅?dòng)作執(zhí)行時(shí)驅(qū)動(dòng)滑塊及其攜帶的質(zhì)量，減速停止需要一定的行程，該過(guò)程越短，設(shè)備節(jié)拍也越快。液壓墊快速頂起和液壓墊減速頂起并停止動(dòng)作，該動(dòng)作如果能夠在滑塊回程停止前完成則不會(huì)對(duì)整個(gè)節(jié)拍造成影響，一般情況下液壓墊頂起的行程是小于滑塊回程停止的行程的，這一點(diǎn)比較好實(shí)現(xiàn)。3電液滑閥的動(dòng)作控制滑塊快速下行工作的影響因素雖然不可直接改變，但是可以通過(guò)快速油缸的形式來(lái)加快滑塊的快速下行速度，使滑塊在較短的行程內(nèi)快速下行由被動(dòng)動(dòng)作轉(zhuǎn)換為主動(dòng)動(dòng)作，這種設(shè)計(jì)很少應(yīng)用在大型液壓機(jī)上，通常應(yīng)用于較小的設(shè)備，由于滑塊質(zhì)量較小無(wú)法依靠自重下行而采取的措施。加裝快速油缸，主動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑塊快速下行，理論上可以減少滑塊由靜止到快速下行的加速時(shí)間、滑塊快速下行動(dòng)作的時(shí)間。實(shí)施方案為蓄能器提前存儲(chǔ)油液，利用控制閥組進(jìn)行快速釋放驅(qū)動(dòng)快速油缸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)滑塊快速下行?；瑝K動(dòng)作切換為工作下行，影響因素主要為動(dòng)作切換的時(shí)間及切換過(guò)程中滑塊所行走的距離。常規(guī)液壓機(jī)此處采用切換排油閥口大小來(lái)完成動(dòng)作的轉(zhuǎn)換，而控制排油口大小通常采用電磁閥控制先導(dǎo)油來(lái)驅(qū)動(dòng)插裝閥或者電液滑閥的主閥芯來(lái)完成，該動(dòng)作完成的時(shí)間不穩(wěn)定，因?yàn)槠浔粍?dòng)的依靠先導(dǎo)油來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，受先導(dǎo)油的壓力影響極大，而另一方面由于閥芯本身的結(jié)構(gòu)特性，該方案常常造成系統(tǒng)內(nèi)部沖擊過(guò)大，在實(shí)際的生產(chǎn)調(diào)試設(shè)備過(guò)程中往往需要故意將該轉(zhuǎn)換距離調(diào)長(zhǎng)來(lái)獲取設(shè)備的穩(wěn)定性。改進(jìn)方案推薦采用線性可控的比例插裝閥進(jìn)行動(dòng)作轉(zhuǎn)換控制，由于其閥口大小線性可控及快速響應(yīng)的時(shí)間，可以將轉(zhuǎn)換的時(shí)間及行程壓縮到最低，同時(shí)穩(wěn)定性也大大提高，如圖2所示。模具閉合后滑塊加壓至設(shè)定噸位，根據(jù)其主要影響因素，滑塊在前期低壓力的工作速度和滑塊合模后建立壓力的時(shí)間。建議方案為驅(qū)動(dòng)油泵選用恒功率變量泵或者恒壓變量泵，符合工件的成型特點(diǎn)，另外也可以進(jìn)一步匹配油缸的工作順序，結(jié)合工件成型特點(diǎn)，對(duì)于多缸結(jié)構(gòu)的液壓機(jī)，可以先采用部分油缸進(jìn)行加壓的辦法來(lái)提高滑塊的工作速度；對(duì)于建立壓力的時(shí)間，在成本可以接受的前提下，液壓系統(tǒng)可以通過(guò)加裝高壓蓄能器及控制系統(tǒng)或者通過(guò)加大裝機(jī)功率提高系統(tǒng)高壓油液輸出能力的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。滑塊泄壓，通常通過(guò)充液閥打開(kāi)進(jìn)行預(yù)泄壓，噸位較大的設(shè)備還通過(guò)設(shè)置專門的泄壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，泄壓太快容易導(dǎo)致設(shè)備系統(tǒng)振動(dòng)。推薦方案仍然是采用比例插裝閥來(lái)進(jìn)行泄壓，其流量大、開(kāi)口線性可控的特點(diǎn)能最大限度地減少系統(tǒng)泄壓的時(shí)間?；瑝K慢速開(kāi)模回程，需要加快回程腔建立壓力的速度，在不影響泄壓的情況下，建議提前壓縮油液到回程所需要壓力的臨界點(diǎn)，該方案是在上一個(gè)動(dòng)作的過(guò)程中或者同時(shí)啟動(dòng)，提前壓縮油液，以達(dá)到最短的時(shí)間來(lái)啟動(dòng)滑塊動(dòng)作。還有一種方案就是讓回程腔的壓力始終超過(guò)啟動(dòng)的臨界壓力點(diǎn)，這種方案需要同時(shí)解決泄壓及滑塊提前回程的問(wèn)題，不能單單超過(guò)臨界壓力，這樣會(huì)造成滑塊不能泄壓?；瑝K快速回程，在有限的條件下達(dá)到最大的回程速度。目前一般的做法是減小回程缸的面積，用高壓力換取設(shè)備的回程速度，在穩(wěn)定性保證的前提下，此種方案也是可行的，另外一種方案是建立類似于液壓彈簧的模型，不再受油泵排量及回程力大小的限制?；瑝K回程減速并停止，由于滑塊機(jī)器攜帶的模具等質(zhì)量之和非常大，滑塊具有一定的能量，常規(guī)做法是此動(dòng)能需要轉(zhuǎn)變成重力勢(shì)能才能夠穩(wěn)定停止，而此過(guò)程往往很長(zhǎng)，占用了滑塊的回程停止時(shí)間。建議采用主動(dòng)干預(yù)的方案，提前抵消滑塊的動(dòng)能，這樣滑塊就能在最短的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定停止。4初步回收過(guò)程所有動(dòng)作的轉(zhuǎn)換都是通過(guò)設(shè)備電氣系統(tǒng)的PLC收集及發(fā)出信號(hào)執(zhí)行的，電氣元件的反應(yīng)時(shí)間及訊號(hào)傳導(dǎo)時(shí)間基本被元件本身所決定。這里要著重考慮簡(jiǎn)化設(shè)備動(dòng)作，減少電氣訊號(hào)的傳導(dǎo)數(shù)量及動(dòng)作執(zhí)行數(shù)量。液壓系統(tǒng)的動(dòng)作簡(jiǎn)化需要合理的利用物理原理，減少控制動(dòng)作，如滑塊的回程動(dòng)作使用液壓彈簧的模型，這樣能夠減去所有回程初始動(dòng)作的執(zhí)行量，會(huì)大大降低電氣控制系統(tǒng)的響應(yīng)及執(zhí)行時(shí)間。5提高液壓機(jī)工作節(jié)拍的意義現(xiàn)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條