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

隨著中國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增長和人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)開始進(jìn)入成千上萬的家庭，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)，有價格低廉但是生產(chǎn)節(jié)拍相對較慢的特點(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，而這一市場份額在整個市場中所占比例很高。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)備市場的競爭力，對于液壓機(jī)的發(fā)展具有十分重要的意義。1深拉伸工藝動作板材成型液壓機(jī)的工藝動作有多種，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作為例進(jìn)行分析。深拉伸工藝動作一般按照如下順序進(jìn)行：滑塊快速下行、滑塊動作切換為工作下行、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、滑塊慢速開模回程、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。對于每個設(shè)備動作進(jìn)行分析，找出節(jié)省時間的方法，液壓機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍就會顯著提高。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?；瑝K在下行的過程中需要克服導(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作權(quán)重也很?。欢庞妥枇νㄟ^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。滑塊動作切換為工作下行，此動作為一個過渡動作，一般通過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作的時間及切換過程中滑塊行走的距離。液壓系統(tǒng)切換動作的時間越短，滑塊切換動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間長短?；瑝K持續(xù)加壓，此處影響因素為單純的人為設(shè)定時間，主要用于定型制件釋放工件應(yīng)力防止工件回彈?；瑝K泄壓，是指高壓油液通過排出一定的壓縮油液來降低壓力，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，泄壓時間的長短取決于泄壓機(jī)構(gòu)執(zhí)行時間的長短?；瑝K慢速開?；爻?，慢速開?；爻痰臅r間主要取決于系統(tǒng)在回程缸建立壓力驅(qū)動滑塊動作的響應(yīng)時間，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)。回程動作執(zhí)行時驅(qū)動滑塊及其攜帶的質(zhì)量，減速停止需要一定的行程，該過程越短，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作，該動作如果能夠在滑塊回程停止前完成則不會對整個節(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，但是可以通過快速油缸的形式來加快滑塊的快速下行速度，使滑塊在較短的行程內(nèi)快速下行由被動動作轉(zhuǎn)換為主動動作，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)量較小無法依靠自重下行而采取的措施。加裝快速油缸，主動驅(qū)動滑塊快速下行，理論上可以減少滑塊由靜止到快速下行的加速時間、滑塊快速下行動作的時間。實(shí)施方案為蓄能器提前存儲油液，利用控制閥組進(jìn)行快速釋放驅(qū)動快速油缸，進(jìn)而驅(qū)動滑塊快速下行?；瑝K動作切換為工作下行，影響因素主要為動作切換的時間及切換過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完成動作的轉(zhuǎn)換，而控制排油口大小通常采用電磁閥控制先導(dǎo)油來驅(qū)動插裝閥或者電液滑閥的主閥芯來完成，該動作完成的時間不穩(wěn)定，因?yàn)槠浔粍拥囊揽肯葘?dǎo)油來進(jìn)行動作，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)部沖擊過大，在實(shí)際的生產(chǎn)調(diào)試設(shè)備過程中往往需要故意將該轉(zhuǎn)換距離調(diào)長來獲取設(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)的時間，可以將轉(zhuǎn)換的時間及行程壓縮到最低，同時穩(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間。建議方案為驅(qū)動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)行加壓的辦法來提高滑塊的工作速度；對于建立壓力的時間，在成本可以接受的前提下，液壓系統(tǒng)可以通過加裝高壓蓄能器及控制系統(tǒng)或者通過加大裝機(jī)功率提高系統(tǒng)高壓油液輸出能力的辦法來實(shí)現(xiàn)。滑塊泄壓，通常通過充液閥打開進(jìn)行預(yù)泄壓，噸位較大的設(shè)備還通過設(shè)置專門的泄壓閥來實(shí)現(xiàn)，泄壓太快容易導(dǎo)致設(shè)備系統(tǒng)振動。推薦方案仍然是采用比例插裝閥來進(jìn)行泄壓，其流量大、開口線性可控的特點(diǎn)能最大限度地減少系統(tǒng)泄壓的時間?；瑝K慢速開?；爻蹋枰涌旎爻糖唤毫Φ乃俣?，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)，該方案是在上一個動作的過程中或者同時啟動，提前壓縮油液，以達(dá)到最短的時間來啟動滑塊動作。還有一種方案就是讓回程腔的壓力始終超過啟動的臨界壓力點(diǎn)，這種方案需要同時解決泄壓及滑塊提前回程的問題，不能單單超過臨界壓力，這樣會造成滑塊不能泄壓?；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)做法是此動能需要轉(zhuǎn)變成重力勢能才能夠穩(wěn)定停止，而此過程往往很長，占用了滑塊的回程停止時間。建議采用主動干預(yù)的方案，提前抵消滑塊的動能，這樣滑塊就能在最短的時間內(nèi)穩(wěn)定停止。4初步回收過程所有動作的轉(zhuǎn)換都是通過設(shè)備電氣系統(tǒng)的PLC收集及發(fā)出信號執(zhí)行的，電氣元件的反應(yīng)時間及訊號傳導(dǎo)時間基本被元件本身所決定。這里要著重考慮簡化設(shè)備動作，減少電氣訊號的傳導(dǎo)數(shù)量及動作執(zhí)行數(shù)量。液壓系統(tǒng)的動作簡化需要合理的利用物理原理，減少控制動作，如滑塊的回程動作使用液壓彈簧的模型，這樣能夠減去所有回程初始動作的執(zhí)行量，會大大降低電氣控制系統(tǒng)的響應(yīng)及執(zhí)行時間。5提高液壓機(jī)工作節(jié)拍的意義現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)條