大噸位快速壓力機的現狀及發展

管愛春.高速設計室主任.工程師.主要從事高速及快速壓力機的研究及設計工作.為國家重大科技專項：800kN(800次/分鐘）閉式雙點高速精密數控沖床、7500kN(200次/分鐘）數控重型高速精密壓力機的主要設計人員.擁有6項專利.獲江蘇省科技進步獎1項。

近十年來.隨著國產高速精密壓力機、多工位級進模具的普及.電機鐵芯沖壓行業生產效率越來越高.單臺電機的生產成本逐年降低。特別是冰箱空調壓縮機、風扇及電動工具等設備上使用的中小型電機鐵芯在使用了高速沖床沖壓后.生產效率的提高尤為明顯。

然而.大中型Y系列工業電機由于其鐵芯單片尺寸大、沖壓噸位高.長期以來一直遵循先落定轉子環形料再用復合模或沖槽機分別沖出定子和轉子片的生產工藝。該工藝壓力機需求數量多、生產效率低、占地面積大、用工多、安全性差.而采用高速壓力機配合多工位級進模生產可以直接以卷料連續沖壓而不需要先落料.所以其生產效率相比普通單槽沖或復合模提高4倍以上.且可彌補上述復合模或沖槽機沖壓的不足。

但還是由于中大型電機鐵芯沖片往往定子外形尺寸大的原因.其對應的模具就會遇到材料寬度大、送料步距大的問題.受制于大型伺服送料機實際最大送料速度不高于55m/min的現狀（大型齒輪送料機實際最大送料速度不高于40m/min）.重型高速壓力機即便擁有高達250次/min的沖速往往也只能工作在120次/min左右。

例如.機座號Y-315電機.其定子外徑達φ520mm.卷料寬度達520mm.送料步距也近520mm.按照送料機送料速度55m/min計算.整條沖壓生產線生產速度最高只能工作在105次/min以內。這樣看來采購價格昂貴的重型高速壓力機對沖大步距的用戶來說就存在了巨大的設備性能浪費.購置一款速度適中、高性價比的大噸位快速壓力機則是沖壓大片型電機鐵芯的最佳選擇。

大噸位快速壓力機的特點

針對大型薄板精密沖壓行業開發的大噸位快速壓力機.作為大噸位重型高速壓力機的簡配機型.具有閉式雙點結構、沖壓噸位大、沖壓速度快、工作臺面大、機身剛度高、滑塊運行精度高等高速壓力機的主要特征.是對高速壓力機高端市場的有力補充.是近些年來國內壓力機廠家細分市場.主動適應市場需求的代表產品。

大噸位快速壓力機一般采用閉式雙點機身結構.機床沖壓噸位至少達400t.工作臺板、滑塊底面長寬在2600mm×1200mm以上.為盡可能給模具提供長的送料時間.滑塊行程為40～50mm.每分鐘沖壓次數可達80～150次.壓力機底座剛度1/10000～1/12000。相比之下.普通大噸位閉式雙點壓力機沖壓速度一般只有15～30次/min.壓力機底座剛度只有1/6000～1/6600。

如上所述.大噸位快速壓力機沖壓噸位大、工作臺板大、沖壓速度高、滑塊運行精度高.所以制造大噸位快速壓力機對制造商在設計、加工特別是加工能力方面要求較高.尤其以大型零件下底座、上橫梁、滑塊、曲軸的加工精度要求極高。

YPH系列快速壓力機在大中型電機鐵芯沖壓生產中的應用

當前.國家強制節能減排.已頒布實施新的電機能效等級.并推廣使用高效電機。為提高電機能量轉換效率.電機鐵芯的材料厚度會逐漸從現在使用的0.5mm降低到0.35mm。由于沖片材料減薄.模具的沖壓噸位也會相應下降30%.使原來很多由于沖壓噸位大而只能選擇單槽沖的沖片也具備了大噸位快速壓力機一次沖壓成形的條件.如機座號Y315、Y355等電機鐵芯。

針對國內電機鐵芯沖壓行業巨大的市場需求.國內已有一些企業相繼推出了各自的高性價比大噸位快速壓力機。國產大噸位快速壓力機采用三段組合式鋼板焊接高剛性機身.八面導軌滑塊導向結構.機床主要精度指標達閉式雙點高速壓力機一級精度。快速壓力機配合多工位級進模具、材料架、矯平機、送料機可以一次性沖壓出Y200電機定、轉子鐵芯成品.且產品精度高、一致性好；配合高性能雙伺服送料機.更可每分鐘沖制Y200電機鐵芯145片左右.相比傳統落料后再用普通復合模具分別沖壓出定子片、轉子片的沖壓工藝綜合生產效率提高4倍以上。同時大型快速壓力機的使用還可大幅縮減企業用工需求.例如上述一條大噸位快速壓力機沖壓生產線只需要1～2人操作即可完成全部工作.而傳統落料再復合的生產工藝要取得同樣的產量至少要8人以上才可滿足生產需要。另外.大型快速壓力機的使用同時也解決了傳統落料生產工藝壓力機需求數量多、占地面積大、安全性差的問題。

另外.在電機生產過程中鐵芯散片整理也是一項極為耗時費力的工作.現在越來越多的電機廠家在采購模具時都盡可能選擇自動疊鉚的模具設計方案來降低生產成本.而這項技術在以往由于大型機床機身剛性及滑塊運行精度達不到疊鉚片模具的使用要求而一直無法應用于大型多工位級進模具上。而大噸位快速壓力機因為機身設計剛性好、滑塊運行精度高.所以可滿足部分大型模具的疊鉚片需求。例如.外徑φ260mm的Y160雙列模疊鉚模具配合高性能伺服送料機在快速壓力機上可正常工作在120～140次/min.同時可獲得較穩定的疊鉚定轉子產品。由于節省了電機廠家整理沖片的時間.所以生產效率提高的同時生產成本反而得到了降低。

圖1是由某國產快速壓力機組成的沖壓線在用戶處大規模使用的現場照片。

大噸位快速壓力機的發展趨勢

經過多年的發展與磨合.大噸位快速壓力機總體已經能很好地應用于薄板精密沖裁特別是電機鐵芯沖壓行業。縱觀近幾年來大噸位壓力機的發展及用戶日益嚴格的要求.大噸位快速壓力機還將在以下幾個方面有進一步的發展：

圖1 大噸位快速壓力機沖壓生產線

⑴同噸位機床工作臺板、滑塊底面尺寸會進一步加大。隨著電機鐵芯的材料厚度由0.5mm開始向0.35mm轉變.相同片型的模具沖壓噸位也會同步下降30%以上.所以以往在550t機床上使用的模具就可以放在400t的機床上使用.但由于鐵芯沖片的外形尺寸不變.模具外形尺寸不會有太大的變化.所以400t的機床勢必只有提供更大的模具安裝空間才能滿足原來550t機床上模具的安裝要求。

⑵自動快速換模技術會快速成熟、普及.人工手工換模會大大減少。隨著大中型工業電機的鐵芯沖片模具不斷向多工位級進模具發展.多工位級進模具的外形尺寸、重量都會不斷變大.如何幫助用戶實現模具自動、安全、快速、準確就位是各壓力機廠家要盡快解決的問題。

⑶滑塊液壓快速提升技術的應用.目前該技術主要應用于高端高速壓力機上.該技術可使機床具有模具不拆除而有修復模具部分小故障的空間。且故障清除后再將滑塊下降到原來高度.滑塊下死點精度準確.無需重新校正。滑塊液壓快速提升技術不但可最大程度地減少模具不必要的拆卸次數.而且可快速解除模具卡模問題.可顯著提高生產效率。

此外.還有針對電機行業的沖片自動碼垛系統的開發也將會是大噸位快速壓力機發展方向之一。

結束語

大噸位快速壓力機作為對大噸位高速壓力機市場的有效補充.是近年來各壓力機制造廠家主動對接市場需求的代表產品。該機型在電機鐵芯行業的推廣應用使Y355以下所有電機鐵芯沖片都具備了多工位級進模具生產的條件.使Y355以下大部分沖片沖壓效率提高4倍以上。同時.大型快速壓力機的出現也極大地改變了普通工業電機行業沖片的生產工藝流程.大幅度降低了企業的生產、管理等各方面成本.提高了企業競爭力。

大噸位快速壓力機的現狀及發展

文／管愛春，范魏，江寶明·揚州鍛壓機床股份有限公司