博世力士樂節能型數控液壓墊

文/汪宇廷，張冀南，席彥士·博世力士樂中國有限公司

博世力士樂節能型數控液壓墊

文/汪宇廷，張冀南，席彥士·博世力士樂中國有限公司

汪宇廷，主要從事電液混合動力的壓機系統的應用。

數控液壓墊技術經過幾十年的發展在汽車及輕工等行業得到了廣泛應用。通常來說，一條壓機線由多個工位組成，包括成形、剪切、沖壓以及開卷、送料、平整、機械手等自動化部件。數控液壓墊技術應用于壓力機的成形階段，由于工件的材質、幾何形狀、板料張力等各不相同，造成工件成形過程中需要克服不同的受力情況和工藝要求，在生產過程中工件很容易被撕裂、弄皺及破損等。應用數控液壓墊技術可以很容易控制工件成形過程中的拉伸力及其他各部分的受力，保證拉伸過程中實際拉伸力與設定值一致。另外，預加速功能可以進一步降低上模和下模接觸時對工件的沖擊，延長模具壽命、減少噪音、提高生產節拍和定位精度

圖1 數控液壓墊結構1-壓力機滑塊2-凹模上模3-需拉伸工件4-壓邊圈5-凸模下模6-頂桿7-頂冠8-液壓墊液壓缸總成9-支架

數控液壓墊系統的油缸總成采用了緊湊設計，油缸和閥塊已經集成為一體，安裝簡便，只需把油缸安裝法蘭直接固定在壓機頂冠下的支架上。液壓管路布局也簡潔易懂，每個油缸總成閥塊都有預留的標準壓力油口和回油口，用戶可自行選擇油缸數量和布局，如圖1所示。

圖2 液壓墊運動軌跡

數控液壓墊的工作過程如圖2所示，從1位置到2位置是液壓墊的預加速過程，此時液壓墊是主動移動（位置/速度控制）；從2位置到4位置（下死點）是拉伸過程，液壓墊被上滑塊壓至下始點，此時液壓墊是被動移動（力控制）；拉伸結束后，液壓墊再次切換到位置/速度控制，此時液壓墊有多種模式可以選擇：⑴從4位置移動到8位置（上死點），也可以隨上滑塊的軌跡運行到上死點；⑵從4位置下沉到5位置（下沉閉鎖位置），避免工件受力反彈；⑶從4位置移動到6位置（取料位）等待機械手取料。為了最好的控制拉伸力精度、位置/速度的精度、響應時間，博世力士樂公司采用了自行開發的MAC8運動控制器，能實現所有的液壓墊運動控制。在減小主機廠工作量的同時，提高了系統的性能和穩定性。

在數控液壓墊的調試過程中特別要注意液壓油的清潔度，在聯機調試之前必須要保證液壓管路、液壓站及油缸總成塊都已沖洗干凈，只有在液壓主油路、先導油路分別達到NAS7級和NAS5級后，才能把伺服先導閥安裝至系統。

隨著世界能源需求的不斷攀升和自然資源的日益枯竭，對能源供應商、工業企業及消費者都提出了新的挑戰，盡可能以高效和可持續的方式使用能源成為了當務之急。節能型液壓墊為企業直接降低成本的同時，裝機功率、冷卻功率、安裝尺寸等也大大減小。博世力士樂推出的節能型數控液壓墊系統采用了高低壓方案，如圖3a所示，在正常拉伸過程和液壓墊回程時用低壓系統，在預加速過程中用高壓回路。如圖4所示為已投入使用的高低壓型液壓墊功率曲線，經過現場測試，該系統的裝機功率減少了33%以上，性能指標完全符合技術要求。

如圖5a所示，拉伸成形過程中高低壓型液壓墊（紅色曲線）比標準型液壓墊（黑色曲線）能耗低。標準型液壓墊單根油缸平均小時能耗95kWh，高低壓型液壓墊單根油缸平均小時能耗89kWh，節約能量6%，減少CO2排放0.613kg/kWh，一套數控液壓墊的油缸數量為4～8根，節約總能量24～48kWh，減少CO2排放量16～32t。液壓墊回程過程的能耗如圖5b所示，標準型液壓墊單缸平均小時能耗（藍色曲線）32.3kWh，高低壓型液壓墊系統（紅色曲線）單缸平均小時能耗11.5kWh，節約能耗64%，減少了CO2排放13t。

圖3 高低壓節能型液壓墊與標準型液壓墊原理對比

在整個拉伸過程中，高低壓型液壓墊節約的總能量為107.2～214kWh，按一年運行4800h計算，可節約用電51～102KWh。減少CO2排放量68～136t。雖然整套液壓墊裝機功率降低了，但液壓墊的位置精度、拉伸力的控制精度等都和標準型液壓墊的性能幾乎一樣，沒有任何降低。

圖5 高低壓型液壓墊和標準型液壓墊能量曲線比較

一套450t、4點高低壓數控壓墊，沖壓頻率為13次/min，用戶在初期的投入比標準型數控液壓墊大約多8%，但只考慮所節省的電費，這筆增加的投資在不到一年里就能夠收回。