伺服系統(tǒng)在鈑金成型中的應(yīng)用

欒丹丹 林新川

【摘 ?要】通過(guò)伺服電機(jī)連接滾珠絲桿和齒輪，驅(qū)動(dòng)壓緊模條和折彎模條快速的移動(dòng)不同的位置，來(lái)對(duì)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(guān)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(duì)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(fù)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(lái)說(shuō)基本設(shè)備包括剪板機(jī)（Shear Machine）、數(shù)控沖床（CNC Punching Machine）/激光、等離子、水射流切割機(jī)（Laser，Plasma，Waterjet Cutting Machine）/復(fù)合機(jī)（Combination Machine）、折彎?rùn)C(jī)（Bending Machine）以及各種輔助設(shè)備如：開(kāi)卷機(jī)、校平機(jī)、去毛刺機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)等。通常，鈑金工廠最重要的三個(gè)步驟是剪、沖/切、折。一般是將一些金屬薄板通過(guò)手工或模具沖壓使其產(chǎn)生塑性變形，形成所希望的形狀和尺寸，并可進(jìn)一步通過(guò)焊接或少量的機(jī)械加工形成更復(fù)雜的零件，鈑金件就是薄板五金件，也就是可以通過(guò)沖壓，彎曲，拉伸等手段來(lái)加工的零件，一個(gè)大體的定義就是在加工過(guò)程中厚度不變的零件.相對(duì)應(yīng)的是鑄造件，鍛壓件，機(jī)械加工零件等，比如說(shuō)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(chǎn)品的形狀要的越來(lái)越復(fù)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(chǎn)率，傳統(tǒng)的折彎?rùn)C(jī)已經(jīng)滿足不了產(chǎn)品的要求，同時(shí)過(guò)去的加工工藝往往需要人工轉(zhuǎn)移不同的設(shè)備來(lái)加工，這樣的做法是耗費(fèi)了大量的人力和物力，隨著伺服控制系統(tǒng)日趨成熟，這種技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在鈑金成型設(shè)備中使用。

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（Servo System）簡(jiǎn)稱伺服系統(tǒng)，是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（使用在電機(jī)系統(tǒng)中的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，為了能夠和絲杠等機(jī)械部件直接相連。伺服電機(jī)有一種專門的小慣量電機(jī)，為了得到極高的響應(yīng)速度。但這類電機(jī)的過(guò)載能力低，當(dāng)使用在進(jìn)給伺服系統(tǒng)中時(shí)，必須加減速裝置。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量反映了系統(tǒng)的加速度特性，在選擇伺服電機(jī)時(shí)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不能大于電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)慣量的3倍）較大等特點(diǎn)，這類專用的電機(jī)稱為伺服電機(jī)。當(dāng)然，其基本工作原理和普通的交直流電動(dòng)機(jī)沒(méi)有什么不同。該類電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)單元稱為伺服驅(qū)動(dòng)單元，有時(shí)簡(jiǎn)稱為伺服伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)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(tǒng)在各行各業(yè)中應(yīng)用的已經(jīng)非常廣泛，特別是近幾年，伺服系統(tǒng)的價(jià)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(shuō)高效的，簡(jiǎn)單的方式。

傳統(tǒng)的鈑金線各個(gè)工位的傳遞，皮帶的電機(jī)有變頻器控制，板料從一個(gè)工位移動(dòng)到下個(gè)工位，當(dāng)板料接觸感應(yīng)開(kāi)關(guān)的時(shí)候，板料就會(huì)停止。然后氣缸伸出的擋塊把料片定住，然后再進(jìn)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(dāng)鈑金的工序完成之后，皮帶的電機(jī)工作，再把板料輸送到下個(gè)工位。

是通過(guò)皮帶來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)工位的傳遞。由于伺服系統(tǒng)的使用，皮帶逐漸由夾鉗來(lái)代替。這樣板料由夾鉗夾住送到下個(gè)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(dòng)的速度會(huì)更高，一般每分鐘可以達(dá)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(jié)約了時(shí)間，而且板料的定位的位置比較準(zhǔn)確，需要的時(shí)候還比較短，大大提高的生產(chǎn)的節(jié)拍。現(xiàn)在的產(chǎn)品的沖切形狀變化大，相同形狀的切口的之間的距離還會(huì)存在著差異，夾鉗可以?shī)A住板料在沖切的工位停止多次。

傳統(tǒng)的板料定位時(shí)氣缸推動(dòng)料片來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。定位分為前，后，側(cè)定位。前后定位的動(dòng)作還不能同時(shí)進(jìn)行，否則板料片在移動(dòng)的時(shí)候就會(huì)有干涉，這樣又增加了板料的定位時(shí)間。

板料移動(dòng)的時(shí)候，夾鉗夾住料片，移動(dòng)的時(shí)候有伺服電機(jī)控制移動(dòng)的距離。

傳統(tǒng)的型號(hào)換型，就是松開(kāi)固定模架螺栓，然后推動(dòng)模架到一定的位置，然后再鎖緊，簡(jiǎn)單點(diǎn)的方法會(huì)做定位銷，每種產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的孔的位置也不相同。當(dāng)更換產(chǎn)品型號(hào)的時(shí)候，插銷插下去就可了，但是產(chǎn)品太多的情況下，定位插銷的孔會(huì)密密麻麻，影響設(shè)備的美觀。插銷和孔的間隙小了，很難拔出來(lái)，插銷和孔的間隙大了，定位的精度又不夠。結(jié)構(gòu)復(fù)雜點(diǎn)的，成形工位多的鈑金線，操作人員換一次型號(hào)的產(chǎn)品往往要一二個(gè)小時(shí)才可以完成，如果換型頻繁的話，就會(huì)降低產(chǎn)量，如果工廠想要提高產(chǎn)量，就需要購(gòu)買新的設(shè)備，這樣就會(huì)增加企業(yè)的成本。

而現(xiàn)在伺服系統(tǒng)控制的鈑金線，換型的時(shí)候，只要幾分鐘就可以了。每種產(chǎn)品一個(gè)菜單，需要那種就把它調(diào)出來(lái)就可以了。如果一種產(chǎn)品尺寸在開(kāi)始調(diào)試成功的話，就可以按照它的尺寸推出來(lái)，直接輸入設(shè)備的電腦中。這是既簡(jiǎn)便又快速的方法，節(jié)約了調(diào)試人員的時(shí)間。

現(xiàn)代伺服鈑金線降低了人的勞動(dòng)強(qiáng)度，操作者也可以快速掌握，不需要對(duì)操作者進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的培訓(xùn)，只需要對(duì)他們做簡(jiǎn)單的培訓(xùn)就可以掌握設(shè)備的操作。現(xiàn)代社會(huì)，普通的操作人員往往會(huì)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(gè)管理者的必須考慮的問(wèn)題。現(xiàn)代伺服系統(tǒng)的鈑金線就可以解決這個(gè)問(wèn)題，操作工只需要簡(jiǎn)單的培訓(xùn)就可以上崗，而且由于操作簡(jiǎn)單，主要通過(guò)觸摸屏操作設(shè)備，也降低了工傷事故的發(fā)生。

伺服系統(tǒng)的好處很多，但是由于增加了很多絲桿和伺服電機(jī)，所以它的成本會(huì)增加，價(jià)格會(huì)比較高，所以設(shè)備的前期投入就會(huì)比較大，維修人員的機(jī)械和電器技術(shù)要求也比較高

伺服系統(tǒng)的設(shè)備相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備，對(duì)工人的體力要求的低了，不需要再用手把搖調(diào)節(jié)絲桿。

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（作者單位：滁州榮邦智能裝備有限公司）