氣壓和模高自動調節系統在沖壓行業的應用

邵振榮，孫 健，吳連紅

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州225002）

在沖壓自動化生產中，傳統的模高調節方式是通過人工手動調節滑塊上升或下降，在此過程中不斷用點動模式開動沖床，試驗沖壓，有時還需用卷尺來測量所調的模高數值，再觀察其沖壓效果是否達到要求，往往需要反復多次。對于一臺配備多套模具，且每天換模次數相對較多的沖床來說，此過程無疑費時費力。同時，不同的模具對平衡缸的氣壓要求也不相同。為此，迫切需要研制一種自動調節系統，提高換模效率。

1 傳統調節方式

壓力機裝模高度調整結構是通過盤式制動電機正反轉運行帶動蝸輪蝸桿機構做旋轉運動帶動螺桿旋轉，從而使滑塊上下移動，實現裝模高度的調整，一般精度只有0.1mm。操作者用手動按鈕反復上下調整，工作效率低，無法檢測和控制沖壓過程中裝模高度的變化。

壓力機平衡缸氣壓調節目前主要通過裝在機身上的調壓閥手動調節，氣壓值顯示在氣壓表上。該方式調節精度低、費時。氣壓表往往裝在機身內側，在運行過程中如果發生變動，操作人員亦不能第一時間看到當前的實時氣壓值，無法進行必要的調整。

2 自動調節系統

本系統設計以揚力公司的P2H-400高速精密壓力機為例。其控制系統包括變頻器、擴展基板、CPU模塊、總線DEVICE模塊、昆侖組態觸摸屏、本地I/O模塊、遠程I/O模塊，電子凸輪。

觸摸屏通過以太網直接與PLC進行高速通訊。CPU模塊、總線DEVICENET模塊、本地I/O模塊安裝在擴展基板上，遠程I/O模塊通過總線DEVICENET專用電纜與CPU進行實時通訊。滑塊位移編碼器裝在滑塊內部，其信號線接入A/D轉換模塊，并將滑塊當前位置提供給PLC。所有從PLC控制單元到壓力機的控制臺部分信號線，都由遠程I/O模塊通過總線DEVICENET專用電纜和CPU通信，而且因DEVICENET專用電纜采用雙絞屏蔽纏繞方式，其抗干擾能力大大提高。有效保證了此套系統的準確性和可靠性。

模高自動調節控制示意圖如圖1所示。

圖1 模高自動調節控制示意圖

該裝置工作時，各個模具的信息（包含模高、所需氣壓、生產廠家、生產日期等參數）已經通過配方功能預先存儲在觸摸屏里。當更換模具時，只需通過觸摸屏輸入相應的模具編號，觸摸屏識別模具編號后，自動選擇對應的模具參數，觸摸屏向PLC輸入當前模具模高的設定值。同時滑塊的當前位置已經通過編碼器經過A/D轉換器傳送到PLC，通過在觸摸屏內部將兩者的值進行比較，根據比較結果，將輸出信號傳給變頻器。變頻器根據接收信號來調整滑塊調整電機，使滑塊調整到設定位置。同時，滑塊位移信號傳送給編碼器，形成閉環控制回路。與傳統模高調整方法相比，該方式調整模高方便，定位精確，尤其適用于多套模具以及模具更換頻繁的情況。

沖壓過程中可對當前模高進行監視和控制。模高自動調節程序如圖2所示。

平衡缸的氣壓自動調節可在模高調節時同步進行，通過觸摸屏識別模具編號，將事先存儲在觸摸屏里的設定氣壓值傳送給PLC，PLC根據設定氣壓值輸出一定的模擬量來控制比例閥。且當前氣壓可實時反饋在觸摸屏上。如果由于某些原因導致平衡缸氣壓異常，還可以通過反饋信號，經過PLC處理，輸出報警以及停機，保證設備安全。

平衡缸氣壓調節控制示意圖如圖3所示。

圖2 揚力集團P2H-400模高自動調節程序示意圖

圖3 平衡缸氣壓自動調節示意圖

3 結束語

本文論述了一種模高氣壓自動調節系統，配合目前市面上的快速換模控制，可大大縮短換模時間，保證了實際生產需要，且適合于大部分壓力機安裝使用。該控制系統促進了工藝技術的進步，提高了沖壓生產的自動化水平。

[1]許發樾.模具的優化設計[M].模具制造，2014，（1）：1-10.

[2]竇 磊，劉 吶，闞延慧，等.觸摸屏配方功能在大型壓力機換模中的應用[J]. 鍛壓裝備與制造技術，2015，50（4）.

[3]孫勇杰，曲洵澤，陳 鵬.快速換模法技術及其應用范例[J].科研，2015，（3）.

[4]何 偉，邱祥泳.沖壓設備快速換模技術研究[M].黑龍江科學，2015，（2）.