被称为汽车业最大的伺服冲压机安装之后用于金属成形,这是冲压技术目前最大的进步

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伺服冲压技术一直以来都在消耗汽车金属成型应用。其中的原因对汽车部门的需求来说并不算特殊,但是这番印了该技术的有点可疑应用到制造流程中。最关键的就是利用伺服冲压技术的灵活性控制;滑动可疑直接通过点击完成,并在单一操作中就完成变更 — 加速、减速或者停止 — 这根据需求来动。这种结果就是加强了零部件成型准确率,同时不会降低材料质量,也不用考虑目标零部件的几何结构。

该技术拥有两个冲压技术对手。他们是非伺服机械压力机,这种技术将电机能量通过复杂的离合器、齿轮、系统传递给刀片。另一个是飞轮和液压机在,电机会驱动一个液压泵,之后又反过来驱动活塞缸套组驱动刀片。这两种技术仍然在使用,但是没有一个能够媲美伺服冲压机的灵活性,因为这两种技术中,刀片运动在振幅和速度上都是固定的。

此外,伺服冲压技术在汽车制造部门的优点刚刚又取得了突破性的进展 — 准确地说是在最近委任所谓的最大的机械使用。该机械目前在德国Bielefeld工厂运行,这是西班牙巩固组件制造商Gestamp Automoción旗下工厂。正确的说,该机械从设计到安装,都拥有西班牙原厂产品,由来自Bielefeld和Logroño(这里是日本-西班牙设备供应商Nidec ARISA的办公室所在地)组成的团队联合完成。

 

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Gestamp Bielefeld工厂里的伺服冲压机长37米,重1,350吨

 

Bielefeld的大家伙光是安装尺寸(去年12月从德国运来)就能看到它的不同。设备中体长度37米,宽20日,高10米,地下还有6米长。总重量为1,350吨,额定功率达到9MW转矩和7MW蓄能,可以通过一个补充发动机完成,所有这些特性,足以使机械在模面产生45,000KN的压力。

整个系统配有一个单一压力机,上面有两个车厢和三个支柱,可以瞄准模具的偏心载荷。该机械通过一种格式化拆包机给料,经过多个装在站,目的是为机械操作员提供人体工学效率。同时,有一个传送带系统,通过一个石油编程还贷润滑器运输材料,保证每个操作中最佳油使用。这种模具更换系统,包括拆垛机的更换,都是全自动的。

线下编程可以通过Nidec ARISA自主产品Optiservo软件运行,这个是为了考虑公司冲压机的开口曲线而特别编写的,这可以让操作员制造很多种曲线。特别要注意的是,该软件能让生产工程师模拟并优化曲线,而且不需要停止生产,同时降低启动时间,避免碰撞。

 


 

“汽车业的规格,以及不间断的快速发展需要精确而灵活的机械,这使不同材料和模具可以混合工作,提高了速度,降低了能耗” - Roberto Gonzalo, Nidec ARISA

 


 

这些细节都得到了Nidec ARISA公司项目经理Roberto Gonzalo的证实。他还说,Bielefeld安装目前这个伺服冲压机是公司目前以来最大的,他还说,“这也是串联伺服冲压机”。尽管如此,这个记录可能要马上被打破,因为Gonzalo解释说,“我们还要使用其他类似尺寸的机械”。

新的境界据Gonzalo称,在Bielefeld设计、制造并安装新的伺服冲压机项目面临一些根本性的问题,比如如何实现绩效目标。他说,“在设计过程中,我们已经解决了高抗张强度新材料的印刷工艺问题,尤其是面对第一成型站和后面之间的压力差异问题,因为这会造成多工位压力机的变形。“

他们面临很多种方案,比如在多工位压力机之前使用个别压力机。但Gonzalo认为,这种方法不够简便。他说,“变形过程通常都是深拉成型的,需要高压。”她还解释说,这可能会在冲压过程中损坏模具负载的对称性。但是,这种系统的主要缺点在于,他会总体上降低绩效,因为它需要将零部件从一个冲压机移动到另一个冲压机上。

另一个方案就是制造一种单独的不对称压力机,这种压力机可以承受使用过程中产生的压力造成的变形,并有压力机的不对称结构进行补充。但是,这种刚发也存在问题。Gonzalo说,“这种方法在模具需要的尺寸不变的情况下是可行的,但是单一托班冲压无法制造。此外,这种冲压机会在缓慢负载模具分配的情况下造成不对称变形。”

因此Gonzalo认为,所选的技术方案需要一种单一冲压机上带有两个拖板,三个垂直的能够瞄准偏心载荷的模具,并且可以操作各种模具尺寸的工作。这种高要求还复杂了,“压力机应该是伺服驱动”才能实现一定的质量水平。它而得传递过程还能实现较高生产率。他说,“材料的高抗张强度需要非常准确的成型速度,才能制造高质量零部件。只有精确速度控制的伺服冲压机才能实现这个要求。”此外,在建造过程中还有一个困难,就是制造安装装量超过200吨的组件精确率要低于0.1mm。

要让客户满意Gonzalo补充说,这种性能等级要求尽管不是汽车业唯一,但确实目前非常典型的。他说,“这种规格,以及汽车业的快读不断的发展都要求精确而灵活的机械,能够完成不同材料和模具的工作,提高速度,降低能耗。只有伺服冲压机能够满足这些要求。”

同时,冲压机用户表示,新的机械要满足他们的预期。据Gestamp Bielefeld工厂经理Lutz Huxholl称,冲压机目前能够成功制造“主要底盘”零部件,提供给高前杠用户。这些零部件包括“弹簧连杆和下控制臂”。

对安装规模而言,Huxholl称这与立即解决制造任务是两回事。Gestamp还认为,这个技术在未来很有前途,并且能够加强市场公信力。他说,“经过这次投资,Gestamp Bielefeld工厂正在向未来大踏步前进,同时还能保证目前的竞争力。这个伺服冲压机为我们提供新的制造选项。对汽车供应商来说,配有现代化生产设别非常重要。而且,这种伺服多工位压力机能够提供独一无二的卖点。”

改进能源管理但伺服冲压技术对大西洋另一侧的行业却造成了巨大的打击。这里的主要技术供应商是Komatsu North America。产品经理George Schreck认为,精确控制滑板移动时该技术的关键。他还说,与飞轮压力机相比,这能够代表“能源管理”的特点优势。飞轮压力机的局限性在于,它在快速旋转的过程中,只能将能量转移到画板上,则就要求滑板的速度也要很快。但该技术从本质上具有更高的能源效率。

在这一点上Schreck认为,Komatsu与第三方机构合作进行测试的结果显示,“在物理工作中,伺服压力机要比飞轮压力机的能源效率要高出30-40%。”他说,与液压机相比的话,能源效率差异会更加明显。

这并不是说液压机和飞轮压力机在很和情况下都不适合使用。Schreck认为,器拿着具有“深拉”能力,而后者可以在高单速滑板移动中更有利,而且不需要先进的控制技术。尽管如此,Schreck肯定地说,市场对伺服冲压技术的青睐越来越大。在Komatsu North Amercia公司而言,他认为这种趋势更为明显,因为所售出机械压力机中,“十个里有七个”是伺服类型机械。

FCA迈出的第一步去年,北美有一家大型汽车制造商在FCA US迈出了第一步,探索使用伺服冲压机,将其作为主要制造系统。2016年1月,密歇根Warren Stamping Plant工厂开始在一个造价6,300万美元的伺服超强压力机(款180英尺,由Komatsu提供)生产线上开始生产。在六个月内,FCA在密歇根Sterling Stamping Plant有安装了两个机械。

这谢谢姐得到FCA全球冲压车间及模具部长Al Whitted的证实。他说,尽管公司之前在其他国家使用了“一些小型伺服机”,但是Warren安装的机械师首次在“NAFTA地区”使用该技术。Whitted补充说,促使Warren工厂投资的原因是为了提高产量。他解释说,“我们必须要分流工作,但这会造成巨大的罚款。”

Whitted说,决定使用伺服技术,是因为很多原因。其中一个就是作为前Chrysler公司的一部分,可以获得Fiat技术经验 — 就是他口中的“EMEA同事”。但他说,“他们对这个技术还相当陌生”。尽管如此,最大的吸引力就是这个技术能够提高产量,增强灵活性,提高能源效率,减少模具更换次数。他说,着所有这些愿望都能一次满足。

 

A quality check is performed on a freshly stamped door at FCA’s Warren Stamping Plant, Michigan 密歇根FCA旗下 Warren Stamping Plant工厂正在对一个新冲压的车门进行质量检测

 

而对于后者,Whitted说:“我们的一些老的生产线里,模具更换需要40分钟,而这些新的生产线只需要2到3分钟”。但原因并不是每有使用伺服技术,而是缺乏现代化设备。他承认说,“我们之前的最新系统都已经使用20年了”。

Whitted说,到目前为止在两个工厂用于生产零部件的伺服系统都要更换了。他说,“我们马上就迎来JL,即新款Jeep Wrangler,以及新款Ram皮卡车。我们还特备为他们的伺服冲压设计了模具。”新车推出时间分别是今年的11月,和明年第一季度,但在这个日期到来之前会进行一部分生产,来获得利润。

Whitted说,如果真的这样,新的机械会实现“100%的生产力”,尽管机械已经阶级恩这个水平,因为工厂尽可能将老机械的工作任务转移到伺服机上,对模具进行必要的改动。他说,这么做的结果是,“速度提高了30%”。尽管Whitted不愿意提供具体的生产数据,但他说,“过去我们每分钟完成9个冲程,现在可以完成12个。我门希望在使用特别为他们设计的模具之后,会变得更快。”

对于机械的尺寸,Whitted说,公司的目的就是“运转这个大家伙”。他举例说,“车体侧边孔径、双侧门内板和外板,发动机盖内板和外板。”Whitted说,他们在新车型的启动中非常“关键”。

Whitted说,伺服机械模具设计的一点就是,要让它们比过去的压力机“拥有更少的类型”。因此,零部件就能“从一个工作站转移到另一个工作站”,而且速度会更快。安装的每个伺服机械包括5个同地协作压力机 — 这就是使用“tandem(串联)”这个词汇的原因 — 领头的压力可以达到2,400吨,剩余4个可以达到1,200吨。

 


 

“我们有些老的生产线更换模具需要40分钟,而新的生产线只需要2至3分钟” - Al Whitted, FCA US

 


 

由于新的机械代表对新技术的第一次涉足,因此还需要很多预备工作。而且美国工厂可以从之前Fiat业务中取得一些经验。Whitted说,“我们从EMEA手中获得很多资料。”他还说,美国很“跨界”人才分散到世界各地,熟悉伺服设备的要求:“我们把他们送到塞尔维亚、意大利和日本。”

因此,正如Whitted所说,Warren Stamping工厂的设备安装问题并不是很严重。他们的问题甚至比Sterling工厂的还要少,后者从Warren手中获得很多经验。

Whitted说,公司仍然“每天学习”如何使用技术,但是他能抓住一些关键要点。第一,在规划及实践工艺过程中,有必要从相关技术领域纳进各种层次的人才,包括模具设计到设备维护的方方面面。第二,就是要有效综合所有支持技术 — “机器人、洗涤器、分离器 — 如果这些东西无法正确综合的话,就算冲压技术如何精密,安装的机械都无法正常运行。”

尽管如此,该技术在提高生产工艺方面的优势还是很明显。Whitted说,他印象最深刻的,同时也是FCA US最有实力的就是“好铁用在刀刃上”。