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　　沖床機，又稱沖壓機，是通過下壓力使模具內的板材產生形變，進而成為所需結構的一種加工類型機器。針對沖床應用難點，臺達伺服沖床方案提供了完整的電控系統(tǒng)，其中包含變頻器、主動式前端、電容模塊、PLC、HMI、直驅電機及路由器，助力多種行業(yè)機械零件實現(xiàn)智能化生產。

　　文/臺達集團

　　1 應用“痛點”

　　l 傳統(tǒng)式?jīng)_床運行模式較固定，無法生產較復雜的產品;

　　l 機械式?jīng)_床結構復雜，安裝及維護不易，耗工耗時;

　　l 沖壓產生的電流只能用電阻消耗，無法回收再利用;

　　l 傳統(tǒng)式?jīng)_床控制器無通訊功能，生產數(shù)據(jù)無法讀出進行分析。

　　2 沖床設備簡介

　　沖床機，又稱沖壓機，是通過下壓力使模具內的板材產生形變，進而成為所需結構的一種加工類型機器。不同類型的沖床有各自的優(yōu)缺點，其中伺服沖床具有高生產彈性的特點，可實現(xiàn)單機多工序生產，廣泛應用在車用零件、電子零件、3C產品、五金零件等配件的沖壓及成型。

　　(1)沖床的沖壓方式(圖1)

　　沖床的運作原理就是將圓周運動轉化為直線運動的一種過程，利用電機給飛輪提供高速旋轉的動力，飛輪在高速旋轉下，通過離合器和連桿，將圓周運動轉換為直線運動。在整個運行的過程中，驅動的沖壓結構會為閘板的上下運動提供動力，進而打開和關閉上下模，連續(xù)循環(huán)開、閉、緊、放四個步驟，完成沖壓動作，其特點為：

　　l 電機帶動飛輪轉動儲存能量，飛輪通過離合器與滑塊傳遞動能;

　　l 一般搭配模具使用，模具根據(jù)所需形狀設計;

　　l 除成型外，還具備裁切、深拉、擠壓、卯接、鍛造等加工工藝;

　　l 可連續(xù)生產，生產效率高于金屬切削或鑄造;

　　l 根據(jù)動力來源，可將沖床類型分為：機械沖床、連桿沖床、液壓沖床、伺服沖床。

圖1 沖床沖壓方式示意圖

　　(2)沖床的機型比較(見圖2)

　　機械沖床：電機持續(xù)帶動飛輪累積動能;加工時，離合器連接飛輪與沖床機構;加工完，離合器脫離，滑塊失去動力。

　　伺服沖床：電機直接連接齒輪組與沖床機構，沒有飛輪;通過控制馬達扭矩、轉速來控制沖床滑塊的沖壓速度、力量。

　　除上述之外，機械沖床和伺服沖床在行程位置、下壓力及曲線方面也有很大的不同。

圖2 沖床機型之比較

　　(3)沖床工藝流程

　　以模內加熱工序為例，其動作曲線如圖3中藍線所示。

圖3沖床模內加熱工序(藍線)

　　工藝流程包括：1.滑塊自上死點快速下降后，速度放緩進入第一段加熱，使模型初步成型;2.接著滑塊再度下降，增加加熱成型時間;3.最后到達下死點維持一段時間并停止加熱，工件成型。此工藝可以連續(xù)沖壓生產(圖4)。

圖4 沖床工藝流程圖

　　3 臺達解決方案

　　針對沖床應用的“痛點”，臺達提供的伺服沖床方案系統(tǒng)結構如圖5所示。

圖5 臺達伺服沖床方案系統(tǒng)圖

　　(2)臺達方案特色

　　l 提供完整的電控方案：包含變頻器、主動式前端、電容模塊、PLC、HMI、直驅電機及路由器;

　　l 直接驅動方案 (無飛輪、離合器等機械)：提供更高能源使用效率的同時，降低整體尺寸;

　　l 5條可規(guī)劃沖壓曲線，滿足不同材料的成型需求;

　　l 曲線最佳化可降低噪音、減少模具耗損，提高生產效率;

　　l 通過選型軟件，所有產品型號可于10分鐘內產出;

　　l 電源管理方案，可有效降低峰值需求，減少電網(wǎng)需求容量 50% 以上。

　　(3)沖壓曲線規(guī)劃特點

　　l 通過控制器的運動控制功能塊做點對點位置曲線規(guī)劃;

　　l 不同輪廓線之間，使用混合模式做速度連接;

　　l 內建五種多樣式的沖壓曲線：曲軸模式、脈沖模式、鐘擺模式、壓印模式、引申模式。

　　(4)能源管理特點

　　l 通過主動式前端控制電容模組的能源流，免去前端大容量的變壓器等設備，降低高電力系統(tǒng)配置成本。

　　4 臺達方案優(yōu)勢

　　(1)系統(tǒng)快速選型

　　提供系統(tǒng)快速選型軟件，用戶輸入需求噸數(shù)、回升電力、用電量等相關數(shù)據(jù)后，軟件就能協(xié)助做初步的選型參考，縮短新項目開發(fā)的時間。

　　(2)主動式前端

　　搭配電源管理方案可有效降低峰值需求，減少電網(wǎng)需求容量 50% 以上，同時調整電源諧波，改善電力質量，進而保證用電安全，避免電力事故的發(fā)生。

　　(3)二次開發(fā)平臺

　　沖壓曲線是應用PLC的電子凸輪表規(guī)劃而成，電子凸輪表可開放讓用戶自行操作，依照產品及模具的生產需求來規(guī)劃客制沖壓曲線，達到彈性生產的目的。

　　(4)提升沖床生產質量

　　臺達伺服方案的上位控制器使用的是PLC，可支持多樣的工業(yè)網(wǎng)絡通訊及生產數(shù)據(jù)收集，結合可視化軟件能實現(xiàn)設備實時監(jiān)控、品種參數(shù)管理、生產履歷記錄及預測預防等功能。