綠色、高效的伺服制造方案

文／許進鴻·協易機械工業股份有限公司

綠色、高效的伺服制造方案

文／許進鴻·協易機械工業股份有限公司

許進鴻，博士，任協易機械工業股份有限公司成形技術部、企業發展部、研究發展部協理，主要研究領域為沖床研發技術、金屬成形技術與模具、自動化周邊規劃、沖床產業發展等。

“綠色”意味著節省能源，減少碳排放，節省材料，減少粉塵和廢棄物，降低噪聲等。“高效”意味著更高的生產效率和產品精度，更穩定的重復精度，更加柔性化的生產方式，較低的勞動強度，更快的市場響應速度，更加全面的企業信息化系統等。

金屬成形行業與人們日常生活息息相關，隨著科技的日新月異，生活水準的不斷提升，人類的生活需求推動金屬加工的技術層次逐步走向高精尖。從依賴人力操作的單機生產方式，到全線自動化的高速生產模式，不論是在消費性電子產品，如電腦、手機、手表等；或是家用電器產品，如電視、冰箱、洗衣機、烤箱等；還是汽車、機車等交通工具的成車制造、售后零件等，裝備制造產業都在不斷地更替、發展。

在中國鍛壓制造未來的發展上，提升工業增加值率、提高投入產出效果、改進現有工藝設備、滿足產品品質和供貨要求等是必經之路。采用先進的制造工藝和設備來提升精密化、專業化、自動化制造水準，滿足柔性化生產要求是最重要的一項工作。

中國的汽車市場早已經悄悄地將整個產業逐漸轉移到優化的大方向上，消費者透過自己偏好的一些“中國特征”持續地左右著全球汽車設計的潮流。壯大的中國汽車產業界一個重要的課題是減少環境的負擔，同時提高安全性，這其中輕量化是最主要的對策之一。

沖壓制造作為先進汽車制造技術的重要組成部分之一，使用高強度鋼材的需求越來越強烈，這就使得沖壓設備的噸數增加及模具壽命降低。為了達到輕量化的目的，更薄鋼板的車身部件的形狀設計要更復雜化（以增加強度），所需壓機的工程數目也相應增加，使得企業需要購買更大噸數的沖床或壓機。然而，沖壓裝備要如何選擇才能真正建立競爭優勢呢？總的來說，選擇沖壓設備時往往著重考察以下幾個方面：沖壓件質量、加工穩定性、加工精度、模具壽命、零件產量、工作環境適應性、總體生產成本等。

在眾多的沖壓設備之中，伺服沖床通過其可以自由控制滑塊動作的獨特能力，為沖壓加工提供了所需的對應技術。而直驅式伺服沖床因其領先的伺服制造方案及搭載的NDC伺服模墊裝置備受業界矚目，是完全針對新形勢下的產業需求而設計的，符合未來沖壓市場的趨勢，能夠幫助客戶快速且有效地提升產能及產品價值，達成綠色、高效的伺服制造方案。其人性化操作接口搭載高安全性系統設計，低轉速高扭矩的專用伺服馬達和控制系統，使得客戶可以透過智能與節能的伺服操控，實現現代化生產，并運用各式復合精密的伺服沖壓制程，以最低的整體生產成本完成最高的制造質量。

圖1 SD1單軸系列機床和SD2雙軸系列機床

直驅式伺服技術

直壁式直驅伺服沖床，具有低轉速、高扭矩特性，配合進口的運動控制器，可達到高速控制、安全控制的目的。圖1所示為協易公司的SD1單軸系列機床和SD2雙軸系列機床。

SD1和SD2系列機床主要的特征有：⑴先進的直驅式伺服控制技術配備低轉速高扭矩的專用伺服馬達；⑵在低的成形速度下還能提供充裕的能量；⑶操控簡潔、便利，符合人體工程學；⑷強化了沖壓作業區；⑸動力傳輸更有效率；⑹精度更好，散熱能力提高，潤滑油可重復使用，符合環保要求；⑺更妥善保護沖床、模具、沖件等，更好的下死點動態精度；⑻配備電力平穩化裝置，避免瞬間的高功率，并且節省能源和電力成本。

級進模配上往復式(鐘擺式)滑塊運動

在汽車的零部件沖壓生產中，級進模是一個重要的生產模式。為了使級進模的生產效能提高，將送料系統和沖床整合，讓級進模可以在伺服沖床上使用連續鐘擺式生產的方式。該生產方式可以同時兼具產能倍增和節省能源(節能50%）的雙重效果，如圖2所示。

多工位模具搭配專屬的傳送設備

多工位的生產方式也是汽車零部件生產中重要的一種（圖3）。通常情況下，企業為了提高產能將生產速度調快，卻造成了生產的不穩定，導致殘次品或模具受損，因此可能影響到對下游客戶的供貨期。根據伺服沖床的特點，讓滑塊回升時稍作減速配合多工位自動化的夾取和放置的動作，使搬送工件時更加迅速，取放工件時更加穩定，整體生產的SPM值可以更穩定地從15次提高到25次，大大地提升穩定生產的效能(圖4）。

圖2 產能倍增和節省能源的效果圖

圖3 五工位測試模具

圖4 鐘擺模式沖壓下生產效率倍增

全電式伺服模墊

在汽車部件的拉深和拉延沖壓生產中，使用拉深墊是相當普遍的做法。依成形特征，拉深可分為：

⑴深拉深成形。為矯正材料從凸緣流入的量，需要高精度壓邊力。

⑵拉延成形。為抑制材料從凸緣流入，需要壓邊板與上模接觸瞬間可卷邊的壓邊力。

為輸出成形所需的壓邊力，需要精度高、反應靈敏的模墊，通過模墊里面的壓力反饋，進行馬達扭力控制，滿足深拉深、擴孔的工藝要求。采用直驅機械伺服模墊搭配伺服沖床滑塊曲線的可變效果，控制壓邊板高速、高精度定位，并且可以在成形結束后控制頂板上浮，模墊可輕快升到頂端使加工板材在搬運時達到高速穩定狀態（圖5）。

NDC伺服模墊裝置（圖6）就是結合綠色節能與產業需求的結晶，其主要特點有：⑴使用馬達直接驅動，無需額外空間安置油壓單元與回路，節省保養花費；⑵以馬達為發電機，回收利用模墊力量，達到節能效果；⑶直驅式設計亦可直接安裝于機臺上，利用小空間提供更大噸位；⑷預跑功能可控制行程及速度，降低沖壓噪音，提高模具壽命；⑸鎖緊、下拉和頂料功能可精準控制，保持良好成形尺寸。

圖6 伺服沖床搭配NDC伺服模墊裝置

結束語

一個優秀的制造裝備的供應者，應該為客戶建立具有競爭優勢和良好性價比的設備配比，致力于提高設備穩定性和精度、延長模具壽命、改善工作環境、降低總體生產成本等，為客戶能產出品質可靠的產品保駕護航。對于沖壓產業和裝備來說，伺服沖床是一個結合科技創新與設計藝術的高工藝產品，協易憑借多年在伺服沖壓應用領域的經驗，并秉持著綠色與高效的前提，為客戶提高設備的附加價值，提高其在行業中的競爭力。