鑫臺銘:推動伺服壓力機發展
在中國,伺服壓力機經過產學研各界的廣泛推廣,但是對本土設備商和本土用戶而言,這一新技術并沒有獲得廣泛的應用。日本的壓力機廠商開始研發大容量、大扭矩和低轉速交流伺服電機,應用在壓力機上,對沖壓工藝產生了巨大變革,其他國家的壓力機制造廠商也在2000年之后陸續跟進,很快歐洲在制造和使用情況都能和日本分庭抗禮。
機械伺服壓力機的商業化,是市場需求和相關配套技術成熟的結果。沖壓零部件一直面臨著減輕重量的需求,對于汽車或者航空業用戶而言,減重意味著巨大的能源成本的節省,從而讓成品更有競爭力。減重可以通過變小或變薄實現,但是又不能損失強度,這樣要么讓結構更復雜,比如零件一體化,減少連接,要么用高強鋼、鋁合金、鎂合金等高強輕質材料替代普通鋼材,這些材料的成形機理、成形速度和工藝往往很難用傳統的壓力機實現。另外一個趨勢就是當時多品種、小批量共線生產,以及節約生產線數量的直接投資和占地投資成為壓力機用戶迫切的需求。
但是當所有的方法都不能實現穩定、高效沖壓某些零部件的時候,就必須要對傳統機械壓力機進行革命化的升級了,伺服壓力機的設計理念事實上早就產生了。正好這個上個世紀 90 年代,伺服壓力機需要伺服電機、驅動結構、控制系統和電腦軟件等核心制約因素都相繼成熟了,于是伺服液壓機和機械伺服壓力機相繼出現。
伺服壓力機最核心的特點就是滑塊運動曲線可調,而且是可視化的精確控制。傳統的壓力機的滑塊速度是剛性輸出,速度曲線不能控制,只能簡單控制合模高度、每分鐘打擊次數和緩沖墊壓力幾個參數而已,沖床基本是只能生產有限品種和材料的專用機床。
伺服壓力機的出現,可以說解鎖了沖床的諸多限制,在下死點能滑塊逆轉;還可以設定加壓過程中,像液壓機一樣保壓;在下死點緩進快出,既提高了拉伸精度,最大可能消除沖壓工藝固有的皺褶、裂紋和反彈等難題,又保證了生產效率。所以,人們稱伺服壓力機為第三代壓力機,是壓力機界石破天驚的發明一點不過分。
伺服壓力機的不管是什么驅動結構和電機種類,原理都很好理解,但實際制造出一臺可靠好用的壓力機設備,并不是驅動方式改成伺服電機或者油壓伺服泵驅動這么簡單,要解決的技術難點實在太多,是一個龐大的系統工程。
從硬件講,最核心的是低速高扭矩的大功率伺服電機,這好比一臺飛機和汽車的發動機,最頂尖的壓力機公司大多要有自己知識產權的伺服電機,不會出售給競爭對手。
如果從日本和德國進口伺服電機,很難以有競爭力的價格拿到大功率的電機,或者超過一定功率的電機,給錢也買不到。即使高價買到進口電機,你成品的價格就沒有競爭力,同時也因為不掌握電機的核心技術,不能根據應用場景的不同進行根本的改造,只能依賴電機供應商,這樣很麻煩,產能不夠的話,得到的支持不可能讓人滿意;如果扶持本土的供應商,銷量不夠,他也不敢投資,也沒有機會試錯成長起來;而在市面上也有成熟機型的情況,推出的機型失敗,很可能摧毀了潛在用戶的信心。很多同行試水之后,感覺水太深,紛紛退出。
伺服壓力機發展只有20多年,成長空間還很大,工藝應用場景還非常廣泛。比如伺服壓力機減少了對模具的傷害,模具制造和維修成本下降,使用壽命增加,未來或許3D打印模具也能適用。
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