常见问题

转变压力机技术

发布时间:2014-03-06 00:11:25　作者: 信息来源:

液压成型是一个使用流体压力来塑造金属零件的过程。板材液压成型的变化可以生产的零件是不可能由冲压生产来替代的。此外，板材液压成型的形状是由单一操作完成的，而冲压可能需要多次操作。

　　液压成型的另一个优点是工具成本通常要少得多，基本上是使用金属冲压的十分之一成本。这使得液压成型对小批量应用更具吸引力。

　　金属制造工艺流程的使用已经超过了半个世纪。随着五、六十年代航空航天的繁荣引发了新机器和技术创新，然而在二十世纪随后的岁月中被冷落。最近，由于引进精密运动控制，液压成型技术已经有了可衡量的复苏。

　　典型的案例是被称为特力压力机的新板材液压成型机生产线，该机器由俄克拉荷马州塔尔萨的Pryer技术集团制造。这些成型机上，充满液压油的容器围绕工件台面。液压缸驱动的冲床冲压模具和金属板材到容器中，完成与所需的形状相符合。

　　当容器中的流体压力形成后，就夹住材料并迫使其反向及成形。同时，液压缸挤压容器成形、弯曲金属板材来与模具相符合。重要的是要控制材料弯的速度。否则，根据密苏里州Fenton的Beckwood压力机公司技术总监Darrell Harrelson所述，会导致工件的撕裂或皱褶，他是Pryer新特力液压成型机项目的设计合作伙伴。

　　板材液压成型需要几个变量的管理，以确保质量零件：冲头的位置和速度；容器的流体压力；润滑部分是比较容易控制的；此外还有材料的差异，这可以通过与金属供应商合作来控制。

　　Pryer技术集团总裁Scott Pryer认为，当制造传统的内高压成型压力机中的复杂零件时，操作员就面对着周期压力的差异，该差异导致冲头的位置改变。从历史上看，技术娴熟，经验丰富的机器操作员需要处理这些变化。

　　而通常来说，这样也不够的。一些较老的机器使用两个操纵杆来控制并在监控室里显示压力。操作员不能看到实际的过程，导致同一操作员制造工件的一致性较差；并且不同的操作员生产的工件也不统一。“金属制造要求每一次都执行一致的机器，以便操作员可以集中精力改善其他因素，如材料和润滑。”Pryer说道。

　　位置和压力??控制

　　为了解决控制问题，工程师在特力压力机上设计了由华盛顿州Battle Ground的Delta计算机系统公司出品的RMC电液运动控制器。其可在整个过程中精确控制位置和压力，在生产周期中减少成型步骤。

　　在更小的特力机上，Delta公司的RMC控制两个运动轴：推动模具进入容器的冲头缸，以及变更容器内压的缸体。在较大的成型机上，其也控制工装夹具和靠近液压容器及工件的上部腔室。在最大的32英寸型号成型机机器上，还掌控八轴闭环控制。

　　运动控制器的程序开发可让操作员选择生产的“菜单”，在一个生产周期里包含多达30个不同的步骤。每个步骤都对应于目标液压容器的压力和冲压位置。除了目标值，运动指令将特定机器完成下一个目标。

　　例如，在机器周期的开始，快速移动的指令把冲头液压缸带到其开始位置。在同一时间，液压容器被预充电到指定压力。然后，在成型过程中的周期中，冲头轴接收位置指令带有过程中每个步骤的加速度值和减速度值。同时，为控制液压容器压力和协调其冲压轴运动的操作，RMC承担了传动使命。建立冲头轴作为主站，促使容器压力跟随冲头。为了理顺各步骤之间的运动，使用S-曲线运动指令，各轴的加速度逐渐斜线上升和下降。

　　增强气缸加压液压容器。其工作原理就如注射器在位置和压力下注入或移除油体。压力传感器监测容器压力并将数据发送到运动控制器。换能器通常读取1和10，000 psi之间的数值。 RMC还指令定向阀来控制增压缸的位置。一个的线性磁致伸缩位移传感器（LMDT）安装在气缸内提供位置反馈。第二个LMDT监测冲压位置。为了确保精确的冲压操作，从运动控制器的输出驱动伺服质量比例阀来控制冲床液压。

　　“液压成型过程中的技巧是首先弯曲工件板材边角，避免褶皱板材。”Harrelson说道。要做到这一点，在每一个冲压周期中的大部分可编程运动步骤要出现在冲压行程中的第一英寸内。冲压周期时间会有所不同，具体取决于工件的配置和所需的压力。本机的操作员界面通过从RMC调用一个预编程菜单，锁定所有工件的信息。毫无置疑。

　　在一些较大型的机器中，运动控制器是用来在加压周期开始之前关闭外壳的。此操作的闭环位置控制用于确保运动平稳，避免任何可能随着时间的推移而造成维修问题的撞击。该控制器还监视外壳位置用于反馈检测到的任何故障或错误。例如，如果一个留在机器内扳手将阻止夹装外壳正常关闭，随后这个故障（目标运动与实际运动之间不匹配）将标示为修理的问题。

　　类似的控制出现在32英寸的深冲压机上激活盖子。四个角上的四个气缸，每一个有自带的比例阀，来掀开盖子。与这些缸的运动相联系的Delta控制器有的使用多轴同步功能，以避免令人头大或者堵塞盖架。

　　“开发特力机的最大设计挑战是传动液压容器压力到冲压位置。” Harrelson说。让它们进行同步，需要在开环部分计算适当的倾斜次数。Beckwood的工程师使用Delta计算机系统RMCTools软件，测试设计和调整以获得最佳性能。包括一个绘图管理和压力位置调整软件分析系统响应来控制输出，并为控制环路方程产生适当的增益。Harrelson说：“这简化了该系统调节以获得最佳性能。”

　　结论

　　特力机的设计目标是允许有经验的操作员花费更少的时间来控制机器，并有更多的时间来提高的过程，同时也让没有经验的操作员通过很少的培训和使用菜单能让复杂的零件保持一致性。

　　精确控制提高产品质量和性能。Scott Pryer说：“过去在中等难度的成型工作中，由于缺乏精确度，有10%的材料往往会被浪费。”在复杂的成型操作下，浪费则可能高达25%。现在，即使反复冲压，废品率也几乎为零。