壓力機(jī)主電機(jī)節(jié)能的研究

文／李瑞串，吳曉萌，陳亞寧·長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心

當(dāng)前節(jié)能減排工作是國際社會(huì)關(guān)注的問題，也是汽車行業(yè)面臨的關(guān)鍵問題。面對(duì)嚴(yán)峻的社會(huì)形勢(shì)和行業(yè)空前的競(jìng)爭(zhēng)壓力，我司積極推進(jìn)能源管理戰(zhàn)略，在承擔(dān)節(jié)能減排社會(huì)責(zé)任的同時(shí)，降低制造成本、提升利潤(rùn)空間。沖壓車間從能耗最大的壓力機(jī)入手，通過抬高閉合參數(shù)的方式降低生產(chǎn)過程中壓力機(jī)主電機(jī)功率，推動(dòng)沖壓車間能源精細(xì)化管理。

當(dāng)前節(jié)能減排工作是國際社會(huì)關(guān)注的問題 , 也是汽車行業(yè)面臨的關(guān)鍵問題。面對(duì)嚴(yán)峻的社會(huì)形勢(shì)和行業(yè)空前的競(jìng)爭(zhēng)壓力，我司積極推進(jìn)能源管理戰(zhàn)略，在承擔(dān)節(jié)能減排社會(huì)責(zé)任的同時(shí)，降低制造成本、提升利潤(rùn)空間。沖壓車間從能耗最大的壓力機(jī)入手，通過抬高閉合參數(shù)的方式降低生產(chǎn)過程中壓力機(jī)主電機(jī)功率，推動(dòng)沖壓車間能源精細(xì)化管理。

分析沖壓車間能耗特點(diǎn)，將其分為電、氣、水三部分。電能消耗包括照明、空調(diào)及設(shè)備用電；氣主要是壓縮空氣；水主要分為生活用水和循環(huán)水；其中電能消耗占車間能耗98.65%，因此，車間節(jié)能任務(wù)依然艱巨，如圖1 所示。

電能消耗分析中，照明和生活用電已有控制舉措，不做分析，設(shè)備用電分析中，設(shè)備主電機(jī)能耗最高，占比48.4%，因此主電機(jī)節(jié)能作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目，如圖2 所示。

分析過程

圖1 能耗構(gòu)成比例

圖2 電能消耗分析

降低主電機(jī)功率，需要降低飛輪釋放能量和滑塊行程次數(shù)。而降低滑塊的行程次數(shù)影響生產(chǎn)效率，因此只能從降低飛輪釋放能量來降低主電機(jī)功率。飛輪釋放能量除去克服摩擦和熱能損耗外，主要用于模具做功，因此將降低模具做功作為研究方向。依據(jù)滑塊與壓邊圈高度時(shí)間曲線研究模具做功，如圖3 所示。

圖3 滑塊與壓邊圈高度時(shí)間曲線

模具做功過程發(fā)生在曲線圖中顯示的第二階段，分為壓邊力做功和公稱力做功。滑塊帶動(dòng)上模下行至位置2，上模與壓邊圈接觸，壓邊力開始做功，繼續(xù)運(yùn)行至位置3，成形R 角接觸板料，公稱力開始做功；運(yùn)行至位置4，模具到達(dá)最低工作位置，制件成形到位，壓邊力、公稱力做功結(jié)束。因此，降低模具做功需要減小H1 和H2。即抬高模具閉合，使位置4 抬高。得出結(jié)論，抬高模具閉合可以降低主電機(jī)功率。

可行性驗(yàn)證

針對(duì)上述結(jié)論，選取一臺(tái)生產(chǎn)中的壓力機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，首先監(jiān)控正常閉合參數(shù)生產(chǎn)情況下，主電機(jī)的功率參數(shù)，再抬高模具閉合0.5mm，監(jiān)控主電機(jī)功率參數(shù)，見表1。得出結(jié)論：閉合高度抬高0.48mm 后，主電機(jī)功率由161kW 降低至154kW，能耗明顯降低，證明分析結(jié)果有效、可行。

實(shí)施過程

上文提到，抬高閉合高度可使模具最低工作位置升高，模具無法閉合到底，可能造成制件成形不充分、回彈增大等問題，為減小面品、精度合格率變化波動(dòng)，確定閉合高度調(diào)整量0.5mm。選取兩組模具閉合高度抬高0.5mm，驗(yàn)證生產(chǎn)過程問題、品質(zhì)問題和精度問題，見表2。

表1 閉合調(diào)整前后主電機(jī)功率監(jiān)控

表2 閉合高度試調(diào)整情況

表3 過程中問題原因及整改對(duì)策

表2 中顯示，兩組模具抬高閉合0.5mm 后共計(jì)出現(xiàn)3 項(xiàng)問題。針對(duì)此三項(xiàng)問題進(jìn)行原因分析并制定整改對(duì)策。

⑴廢料切不斷問題，造成原因是廢料刀刃入不足，抬高閉合高度后無法正常切斷，整改對(duì)策為上模廢料刀加高2mm 保證刃入量充足。

⑵精度合格率低于目標(biāo)值，造成原因是抬高閉合高度后整形回彈增大導(dǎo)致精度降低，整改對(duì)策為針對(duì)此類回彈導(dǎo)致的精度降低問題，該工序模具閉合高度不做調(diào)整。

⑶法蘭邊不平問題，造成原因是抬高閉合高度后法蘭邊整形間隙增大，導(dǎo)致法蘭邊整形不到位，整改對(duì)策涉及局部法蘭邊不平問題，對(duì)上模鑲塊補(bǔ)焊研合，調(diào)整整形間隙至1 個(gè)料厚，針對(duì)范圍較大的情況，該工序模具閉合高度不做調(diào)整。

上述問題整改成功后，逐步推行模具閉合參數(shù)調(diào)整工作，共計(jì)完成了近100 組、300 余套模具的閉合高度調(diào)整工作，過程中出現(xiàn)5 種類型109 項(xiàng)問題，并全部整改完畢，見表3。

收益

模具閉合調(diào)整完成后，對(duì)各生產(chǎn)線體用電量情況進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控周期一個(gè)月，下面是某內(nèi)板線體3 月份耗電趨勢(shì)，如圖4 所示，此線體3.5 日開展抬高模具閉合工作，每小時(shí)耗電量由最高352.5 度降低至每小時(shí)最低231.6 度，效果明顯。最終經(jīng)過核算結(jié)果，平均每條線體每小時(shí)節(jié)省用電量50.6 度，年節(jié)省電費(fèi)112 萬元。

圖4 某內(nèi)板線體3 月份耗電趨勢(shì)

結(jié)束語

針對(duì)沖壓車間設(shè)備節(jié)能的研究從未停止，雖然各整車廠管理日趨細(xì)化，然而前期的研究項(xiàng)目只停留在生產(chǎn)效率的提升、科學(xué)排產(chǎn)和設(shè)備待機(jī)管控等方面，本項(xiàng)目是首次針對(duì)設(shè)備生產(chǎn)過程這一最耗電的環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，從模具做功的角度尋找問題答案，為沖壓行業(yè)節(jié)能減排、能源精細(xì)化管理提供了新的研究方向。

書：指書法，中華文明早期有甲骨文、金文（青銅器上的銘文），先秦時(shí)期主要是用刀刻在竹簡(jiǎn)上，有篆書、小楷等字體，漢以后主要用毛筆書寫，有隸書、魏碑、楷書、行書、草書、宋體等各類書寫形式。