绿色、高效的伺服制造方案

文／许进鸿·协易机械工业股份有限公司

绿色、高效的伺服制造方案

文／许进鸿·协易机械工业股份有限公司

许进鸿，博士，任协易机械工业股份有限公司成形技术部、企业发展部、研究发展部协理，主要研究领域为冲床研发技术、金属成形技术与模具、自动化周边规划、冲床产业发展等。

“绿色”意味着节省能源，减少碳排放，节省材料，减少粉尘和废弃物，降低噪声等。“高效”意味着更高的生产效率和产品精度，更稳定的重复精度，更加柔性化的生产方式，较低的劳动强度，更快的市场响应速度，更加全面的企业信息化系统等。

金属成形行业与人们日常生活息息相关，随着科技的日新月异，生活水准的不断提升，人类的生活需求推动金属加工的技术层次逐步走向高精尖。从依赖人力操作的单机生产方式，到全线自动化的高速生产模式，不论是在消费性电子产品，如电脑、手机、手表等；或是家用电器产品，如电视、冰箱、洗衣机、烤箱等；还是汽车、机车等交通工具的成车制造、售后零件等，装备制造产业都在不断地更替、发展。

在中国锻压制造未来的发展上，提升工业增加值率、提高投入产出效果、改进现有工艺设备、满足产品品质和供货要求等是必经之路。采用先进的制造工艺和设备来提升精密化、专业化、自动化制造水准，满足柔性化生产要求是最重要的一项工作。

中国的汽车市场早已经悄悄地将整个产业逐渐转移到优化的大方向上，消费者透过自己偏好的一些“中国特征”持续地左右着全球汽车设计的潮流。壮大的中国汽车产业界一个重要的课题是减少环境的负担，同时提高安全性，这其中轻量化是最主要的对策之一。

冲压制造作为先进汽车制造技术的重要组成部分之一，使用高强度钢材的需求越来越强烈，这就使得冲压设备的吨数增加及模具寿命降低。为了达到轻量化的目的，更薄钢板的车身部件的形状设计要更复杂化（以增加强度），所需压机的工程数目也相应增加，使得企业需要购买更大吨数的冲床或压机。然而，冲压装备要如何选择才能真正建立竞争优势呢？总的来说，选择冲压设备时往往着重考察以下几个方面：冲压件质量、加工稳定性、加工精度、模具寿命、零件产量、工作环境适应性、总体生产成本等。

在众多的冲压设备之中，伺服冲床通过其可以自由控制滑块动作的独特能力，为冲压加工提供了所需的对应技术。而直驱式伺服冲床因其领先的伺服制造方案及搭载的NDC伺服模垫装置备受业界瞩目，是完全针对新形势下的产业需求而设计的，符合未来冲压市场的趋势，能够帮助客户快速且有效地提升产能及产品价值，达成绿色、高效的伺服制造方案。其人性化操作接口搭载高安全性系统设计，低转速高扭矩的专用伺服马达和控制系统，使得客户可以透过智能与节能的伺服操控，实现现代化生产，并运用各式复合精密的伺服冲压制程，以最低的整体生产成本完成最高的制造质量。

图1 SD1单轴系列机床和SD2双轴系列机床

直驱式伺服技术

直壁式直驱伺服冲床，具有低转速、高扭矩特性，配合进口的运动控制器，可达到高速控制、安全控制的目的。图1所示为协易公司的SD1单轴系列机床和SD2双轴系列机床。

SD1和SD2系列机床主要的特征有：⑴先进的直驱式伺服控制技术配备低转速高扭矩的专用伺服马达；⑵在低的成形速度下还能提供充裕的能量；⑶操控简洁、便利，符合人体工程学；⑷强化了冲压作业区；⑸动力传输更有效率；⑹精度更好，散热能力提高，润滑油可重复使用，符合环保要求；⑺更妥善保护冲床、模具、冲件等，更好的下死点动态精度；⑻配备电力平稳化装置，避免瞬间的高功率，并且节省能源和电力成本。

级进模配上往复式(钟摆式)滑块运动

在汽车的零部件冲压生产中，级进模是一个重要的生产模式。为了使级进模的生产效能提高，将送料系统和冲床整合，让级进模可以在伺服冲床上使用连续钟摆式生产的方式。该生产方式可以同时兼具产能倍增和节省能源(节能50%）的双重效果，如图2所示。

多工位模具搭配专属的传送设备

多工位的生产方式也是汽车零部件生产中重要的一种（图3）。通常情况下，企业为了提高产能将生产速度调快，却造成了生产的不稳定，导致残次品或模具受损，因此可能影响到对下游客户的供货期。根据伺服冲床的特点，让滑块回升时稍作减速配合多工位自动化的夹取和放置的动作，使搬送工件时更加迅速，取放工件时更加稳定，整体生产的SPM值可以更稳定地从15次提高到25次，大大地提升稳定生产的效能(图4）。

图2 产能倍增和节省能源的效果图

图3 五工位测试模具

图4 钟摆模式冲压下生产效率倍增

全电式伺服模垫

在汽车部件的拉深和拉延冲压生产中，使用拉深垫是相当普遍的做法。依成形特征，拉深可分为：

⑴深拉深成形。为矫正材料从凸缘流入的量，需要高精度压边力。

⑵拉延成形。为抑制材料从凸缘流入，需要压边板与上模接触瞬间可卷边的压边力。

为输出成形所需的压边力，需要精度高、反应灵敏的模垫，通过模垫里面的压力反馈，进行马达扭力控制，满足深拉深、扩孔的工艺要求。采用直驱机械伺服模垫搭配伺服冲床滑块曲线的可变效果，控制压边板高速、高精度定位，并且可以在成形结束后控制顶板上浮，模垫可轻快升到顶端使加工板材在搬运时达到高速稳定状态（图5）。

NDC伺服模垫装置（图6）就是结合绿色节能与产业需求的结晶，其主要特点有：⑴使用马达直接驱动，无需额外空间安置油压单元与回路，节省保养花费；⑵以马达为发电机，回收利用模垫力量，达到节能效果；⑶直驱式设计亦可直接安装于机台上，利用小空间提供更大吨位；⑷预跑功能可控制行程及速度，降低冲压噪音，提高模具寿命；⑸锁紧、下拉和顶料功能可精准控制，保持良好成形尺寸。

图6 伺服冲床搭配NDC伺服模垫装置

结束语

一个优秀的制造装备的供应者，应该为客户建立具有竞争优势和良好性价比的设备配比，致力于提高设备稳定性和精度、延长模具寿命、改善工作环境、降低总体生产成本等，为客户能产出品质可靠的产品保驾护航。对于冲压产业和装备来说，伺服冲床是一个结合科技创新与设计艺术的高工艺产品，协易凭借多年在伺服冲压应用领域的经验，并秉持着绿色与高效的前提，为客户提高设备的附加价值，提高其在行业中的竞争力。