Накратко

Серво пресите представляват фундаментален преход от маховици с фиксирана скорост към програмируема двигателна технология, предлагайки безкрайен контрол върху скоростта и позицията на буталото. За автомобилното штамповане тази технология осигурява три ключови инженерни предимства: възможността за формоване Високоякостна стомана с висока якост (AHSS) без пукане чрез настройване на времето на задържане, 30–50% намаление на енергийните разходи чрез рекуперативно спиране и значително удължен живот на инструментите чрез профили за "безшумно изрязване". Докато производителите преминават към компоненти за електромобили, изискващи дълбоко изтегляне и тесни допуски, модернизацията до серво технология позволява по-висок брой ходове в минута (SPM) чрез люлеещо се движение, което гарантира бъдеща съвместимост на производствените линии спрямо променящите се стандарти на производителите на оригинални оборудвания (OEM).

Прецизно формоване на сложни геометрии и AHSS

Основният фактор за прилагането на серво преси в автомобилния сектор е научният предизвикателство, свързано с материалите, породено от съвременното автомобилно проектиране. Докато производителите на оригинални оборудвания (OEM) преминават към Напреднали високо якостни стомани (AHSS) и като се има предвид, че пресите са с леко тегло и с алуминий, за да отговарят на стандартите за безопасност при сблъсъци и икономия на гориво, традиционните механични преси често се провалят. Фиксираната скорост на въртящия се на фланел овен удря материала твърде агресивно, което води до фрактури, или се движи твърде бързо през прозореца на образуване, причинявайки скок.

Сервопресите решават този физически проблем чрез програмируемо движение на плъзгача - Не, не, не. За разлика от механичната преса, която е свързана с фиксирана кинематична крива, сервопресата може да забави скоростта на барабана до близо нула само няколко милиметра преди контакт - техника, която често се нарича "тихо изчистване". Това контролирано навлизане позволява на материала да тече пластично, вместо да се разкъсва. Според данни, цитирани от MetalForming Magazine , способността да се намира в центъра на дъното на мъртвия център (BDC) елиминира еластичното възстановяване (изтегляне) присъщо на високотягащите материали, като гарантира, че геометрията на частите отговаря на толерантността, без да се изискват вторични калибрира

Това безкрайно управление също така позволява възможности за "много удара" в рамките на един цикъл. За сложни геометрични елементи като B-столпове или компоненти на шасито, овенът може да извърши предварителна форма, да се изтегли леко, за да освободи натрупваното напрежение, и след това да завърши крайната форма. Тази способност прави пресата не просто чук, а прецизен инструмент за оформяне, способен да постига толеранции, толкова тесни, колкото ∞ +/- 0,0005 инча , референтен показател, който е от съществено значение за автоматизираните конвейери.

Оптимизиране на времето на цикъла: предимството на махалото

Често срещано погрешно схващане е, че тъй като сервопресите могат да намалят скоростта на формиране, те са по-бавни като цяло. В действителност те значително увеличават Ходове в минута (SPM) чрез режим, известен като "висящо движение". Традиционните преси трябва да завършат пълно 360-градусово въртене на ръкавицата за всеки цикъл, като губят ценно време за неработещата половина на удара.

Сервопресите обаче използват програмируеми сервомотори, които могат да променят посоката си незабавно. За плитки части или прогресивни операции с изкуствени стъкла, пресата може да бъде програмирана да се движи само през необходимата дължина на хода например, да се движи от 180 градуса до 90 градуса и обратно. Като премахнат ненужната част от цикъла, която се нарича "изрязване на въздуха", производителите често могат да удвоят производството си. Шунтец отбелязва, че тази гъвкавост позволява на операторите да програмират бързи скорости на приближаване и връщане, като същевременно поддържат оптималната бавна скорост на формиране, ефективно отделяйки времето на цикъла от скоростта на формиране.

Тази ефективност се разпростира и до интегриране с автоматизацията на трансфера. Сервопресът може да сигнализира на помощното оборудване точния момент, когато е свободен от матрицата, което позволява да се вкара по-рано, отколкото с механичен превключвател на камъни. Тази синхронизация създава безпроблемна, високоскоростна производствена линия, оптимизирана за големи количества автомобили.

Удължаване на срока на експлоатация на инструмента и намаляване на поддръжката

Силният "проникващ" удар, генериран, когато механичен прес пробива материал с голям тонаж, е основната причина за износване на матрицата и поддръжка на преса. Този обратен тонаж изпраща вредни вибрации през структурата на пресата и инструмента, което води до преждевременна повреда на режещия ръб и напукани компоненти на изкуството.

Сервотехнологията намалява това значително чрез контролирани скорости на пробив. Чрез забавяне на скоростта на барана непосредствено преди счупването на материала, пресата намалява енергията на схващане, абсорбирана от машината. Доклади от индустрията от Производителят посочва се, че това намаляване на ударите и вибрациите може да удължи интервалите за поддръжка на изтривача с два пъти или повече. За автомобилните доставчици, които използват скъпи карбидни инструменти, това се превежда в значителни икономии на оперативни разходи.

Освен това, намаляването на вибрациите създава по-тиха работна среда. Профилът „безшумен процес“ може да понижи нивата на шум с няколко децибела, подобрявайки безопасността на работниците и спазването на изискванията на OSHA, без нуждата от скъпи звукоизолационни капаци.

Енергийна ефективност и устойчивост

Докато веригата за доставка в автомобилната промишленост изпитва все по-голям натиск да отчита и намалява въглеродния си отпечатък, енергийният профил на оборудването за щамповане става ключов фактор при вземането на решения. Традиционните преси разчитат на масивни маховици, които трябва да работят непрекъснато и да черпят енергия дори по време на простои. Напротив, серво пресите потребяват енергия предимно когато плунжерът е в движение — архитектура на принципа „енергия по искане“.

По-важното е, че съвременните серво преси са оборудвани с системи за регенеративно спиране подобни на тези в хибридни превозни средства. Когато плунжерът на пресата забавя или моторът спира, кинетичната енергия се преобразува обратно в електричество и се съхранява в кондензаторни батерии. Тази запасена енергия след това се използва за захранване на следващата фаза на ускорение. AHE Automation подчертава, че тази технология може да намали общото енергопотребление с 30–50% в сравнение с хидравличните или механични аналогови системи, като същевременно намалява пиковите натоварвания с до 70%.

Приложения в Електрически превозни средства (ЕV) и мащабиране на производството

Преходът към електрически превозни средства (EV) въвежда нови изисквания за компоненти, които благоприятстват серво технологията. Батерийните кутии изискват дълбоко изтегляне на алуминий без разкъсване, докато пакетите от ламинирани листове за мотори изискват прецизно заключване, което само активният контрол на плъзнача може да осигури. Биполярните плочи за горивни клетки с техните сложни канали за поток изискват крайна равнинност при коването, която серво пресите постигат чрез продължително високотонажно задържане.

Осъществяването на тези напреднали възможности за формоване изисква стратегически подход към мащабирането. Независимо дали сте във фазата на бързо прототипиране или увеличавате производството за масово производство, изборът на партньори с правилната оборудвана способност е от решаващо значение. Например, производители като Shaoyi Metal Technology използвайте прецизни преси с висока тонаж (до 600 тона) и процеси, сертифицирани по IATF 16949, за преодоляване на разликата между инженерни проби и доставки в големи обеми. Достъпът до такива всеобхватни решения за штамповане позволява на автомобилните доставчици да осигуряват критични компоненти — от сложни ръчни лостове до подрамки — без риск от задръствания по отношение на капацитет.

В крайна сметка серво пресът не е просто заместител на механичния прес; той е платформа за иновации. Той осигурява производството на по-леки, по-силни и по-сложни конструкции на превозни средства, които дефинират следващото поколение автомобилна инженерия.

Често задавани въпроси

1. Могат ли съществуващите механични преси да бъдат модифицирани с серво технология?

Да, е възможно надграждане на съществуващи пресови рамки с линейни сервоактуатори, както отбелязват специалисти по надграждане. Този подход заменя коляновия вал, маховото колело и спирачката с серво модули, като запазва здравата рамка и осигурява програмируем контрол. Това може да бъде рентабилна алтернатива на закупуването на нова машина, предлагайки около 70-80% от предимствата на специално проектирана серво преса при значително по-ниска капиталова инвестиция.

2. Как се сравнява серво преса с хидравлична преса за дълбоко изтегляне?

Докато серво-хидравлични преси комбинират тонажа на хидравликата с точността на серво контрола, но чисто механичната серво преса обикновено е по-бърза. При дълбокото изтегляне серво пресата създава хибриден ефект: имитира поддържаното налягане на хидравлична преса по време на формоването, но използва бързите скорости на връщане на механична преса, което често води до по-висок брой детайли в минута в сравнение с традиционна хидравлична система.

3. Какъв е типичният период за възвращаемост на инвестициите в серво преса?

Въпреки че първоначалната цена на серво преса е по-висока в сравнение със стандартна механична преса, връщането на инвестициите обикновено се осъществява в рамките на 18 до 24 месеца. Това бързо възвръщане се дължи на три фактора: икономия на енергия (до 50%), намален процент за брак поради по-голяма прецизност (особено при скъпите материали AHSS) и премахване на вторични операции като нарезаване в матрицата или сглобяване, които стават възможни благодарение на програмируемите функции за задържане на сервото.