伺服系統在鈑金成型中的應用

欒丹丹 林新川

【摘 ?要】通過伺服電機連接滾珠絲桿和齒輪，驅動壓緊模條和折彎模條快速的移動不同的位置，來對金屬板料折彎成型，獲得不同的折彎角度，不同的折彎弧度和沖切距離，并在板料定位，輸送，換型的工藝中使用。

【關鍵詞】快速;精確;高效;柔性;

Application of servo system in sheet metal forming

Abstract：Servo servo motor through ball screw and gear，drive compress die and bending die fast moving at different position，for sheet metal bending forming，for different bending Angle，bending of different distance.The application of system in sheet metal forming.

Key words：Fast;Accurate;High efficiency;Flexible;

鈑金是針對金屬薄板（通常在6mm以下）一種綜合冷加工工藝，包括剪、沖/切/復合、折、焊接、鉚接、拼接、成型（如汽車車身）等。其顯著的特征就是同一零件厚度一致。鈑金工廠一般來說基本設備包括剪板機（Shear Machine）、數控沖床（CNC Punching Machine）/激光、等離子、水射流切割機（Laser，Plasma，Waterjet Cutting Machine）/復合機（Combination Machine）、折彎機（Bending Machine）以及各種輔助設備如：開卷機、校平機、去毛刺機、點焊機等。通常，鈑金工廠最重要的三個步驟是剪、沖/切、折。一般是將一些金屬薄板通過手工或模具沖壓使其產生塑性變形，形成所希望的形狀和尺寸，并可進一步通過焊接或少量的機械加工形成更復雜的零件，鈑金件就是薄板五金件，也就是可以通過沖壓，彎曲，拉伸等手段來加工的零件，一個大體的定義就是在加工過程中厚度不變的零件.相對應的是鑄造件，鍛壓件，機械加工零件等，比如說汽車的外面的鐵殼就是鈑金件，不銹鋼做的一些櫥具也是鈑金件

由于鈑金產品的形狀要的越來越復雜，折彎角度和位置的不斷變化，成形的速度要求要快。為了提高生產率，傳統的折彎機已經滿足不了產品的要求，同時過去的加工工藝往往需要人工轉移不同的設備來加工，這樣的做法是耗費了大量的人力和物力，隨著伺服控制系統日趨成熟，這種技術越來越廣泛的應用在鈑金成型設備中使用。

伺服驅動系統（Servo System）簡稱伺服系統，是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統。使用在伺服系統中的驅動電機要求具有響應速度快、定位準確、轉動慣量（使用在電機系統中的伺服電機轉動慣量較大，為了能夠和絲杠等機械部件直接相連。伺服電機有一種專門的小慣量電機，為了得到極高的響應速度。但這類電機的過載能力低，當使用在進給伺服系統中時，必須加減速裝置。轉動慣量反映了系統的加速度特性，在選擇伺服電機時，系統的轉動慣量不能大于電機轉數慣量的3倍）較大等特點，這類專用的電機稱為伺服電機。當然，其基本工作原理和普通的交直流電動機沒有什么不同。該類電機的專用驅動單元稱為伺服驅動單元，有時簡稱為伺服伺服系統驅動滾珠絲杠，不斷變化位置，得到的折彎角度和折彎的弧度更精確。

伺服系統在各行各業中應用的已經非常廣泛，特別是近幾年，伺服系統的價格不斷的降低。不光成型的工序中使用，在板料的定位和輸送，和換型中廣泛被使用，所以說高效的，簡單的方式。

傳統的鈑金線各個工位的傳遞，皮帶的電機有變頻器控制，板料從一個工位移動到下個工位，當板料接觸感應開關的時候，板料就會停止。然后氣缸伸出的擋塊把料片定住，然后再進行板料的成型或者沖孔，這樣的定位的誤差還是有0.2左右。當鈑金的工序完成之后，皮帶的電機工作，再把板料輸送到下個工位。

是通過皮帶來實現各個工位的傳遞。由于伺服系統的使用，皮帶逐漸由夾鉗來代替。這樣板料由夾鉗夾住送到下個工位，皮帶的線速度一般是每分鐘20m，如果再想要提高速度，料片在皮帶上面的慣性就很大。夾鉗的移動的速度會更高，一般每分鐘可以達到60m，甚至更高的速度。

這樣的板料也不需要再一次定位，這樣就節約了時間，而且板料的定位的位置比較準確，需要的時候還比較短，大大提高的生產的節拍。現在的產品的沖切形狀變化大，相同形狀的切口的之間的距離還會存在著差異，夾鉗可以夾住板料在沖切的工位停止多次。

傳統的板料定位時氣缸推動料片來實現定位。定位分為前，后，側定位。前后定位的動作還不能同時進行，否則板料片在移動的時候就會有干涉，這樣又增加了板料的定位時間。

板料移動的時候，夾鉗夾住料片，移動的時候有伺服電機控制移動的距離。

傳統的型號換型，就是松開固定模架螺栓，然后推動模架到一定的位置，然后再鎖緊，簡單點的方法會做定位銷，每種產品對應的孔的位置也不相同。當更換產品型號的時候，插銷插下去就可了，但是產品太多的情況下，定位插銷的孔會密密麻麻，影響設備的美觀。插銷和孔的間隙小了，很難拔出來，插銷和孔的間隙大了，定位的精度又不夠。結構復雜點的，成形工位多的鈑金線，操作人員換一次型號的產品往往要一二個小時才可以完成，如果換型頻繁的話，就會降低產量，如果工廠想要提高產量，就需要購買新的設備，這樣就會增加企業的成本。

而現在伺服系統控制的鈑金線，換型的時候，只要幾分鐘就可以了。每種產品一個菜單，需要那種就把它調出來就可以了。如果一種產品尺寸在開始調試成功的話，就可以按照它的尺寸推出來，直接輸入設備的電腦中。這是既簡便又快速的方法，節約了調試人員的時間。

現代伺服鈑金線降低了人的勞動強度，操作者也可以快速掌握，不需要對操作者進行長時間的培訓，只需要對他們做簡單的培訓就可以掌握設備的操作?，F代社會，普通的操作人員往往會頻繁的跳槽。如果老的操作人員留失，如何能讓新的操作人員快速的掌握鈑金線的操作，是每個管理者的必須考慮的問題。現代伺服系統的鈑金線就可以解決這個問題，操作工只需要簡單的培訓就可以上崗，而且由于操作簡單，主要通過觸摸屏操作設備，也降低了工傷事故的發生。

伺服系統的好處很多，但是由于增加了很多絲桿和伺服電機，所以它的成本會增加，價格會比較高，所以設備的前期投入就會比較大，維修人員的機械和電器技術要求也比較高

伺服系統的設備相對于傳統設備，對工人的體力要求的低了，不需要再用手把搖調節絲桿。

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（作者單位：滁州榮邦智能裝備有限公司）