TL;DR

Servo preses tehnoloģija automašīnu štampēšanai rāda pamatīgu pāreju no fiksētas ātruma mehāniskajiem sistēmām uz pilnībā programmatizētām, augstas griezes momenta formēšanas risinājumiem. Atdalot slīdni no motora rotācijas, servo preses ļauj inženieriem optimizēt ātrumu Apakšējā mirsnes punktā (AMP) , iespējojot precīzu Augstas izturības tērauda (AHSS) un alumīnija formēšanu bez plaisāšanas. Šī tehnoloģija nodrošina 30–50% augstāku produktivitāti, izmantojot pendelrežīma kustības profilus, pagarina veidņu kalpošanas laiku, samazinot pēkšņu pārslēgšanās triecienu, un samazina enerģijas patēriņu līdz pat 70% salīdziet ar hidrauliskajām sistēmām. Automašīnu ražotājiem tā ir galīgais risinājums, lai sasniegt līdzsvaru starp vieglā konstrukciju prasībām un lielserijas ražošanas efektivitāti.

Inženierijas būtība: kā servo tehnoloģija pārveido štampēšanu

Lai saprastu servo prešu dominanci mūsdienu automašīnu ražošanā, ir jāspēj atšķirt tās no tradicionālajām riteņa piedziņas mehāniskajām prešām un šķidruma enerģijas hidrauliskajām sistēmām. Galvenā inovācija slēpjas Tiešais iedziens mehānismā. Atšķirībā no mehāniskajām prešām, kas uzkrāj enerģiju nepārtraukti rotējošā ritenī un ieslēdz sajūgu, lai pārnestu spēku, servo prese izmanto augsta momenta, zemas apgrieziena servomotoru, kas tieši savienots ar piedziņas vārpstu (vai caur minimālu zobratu pārvieti). Šī arhitektūra novērš sajūga un bremžu komplektu — vēsturiski uzturēšanai vispieprasītākos preses līnijas komponentus — un nodrošina pilnu griezes momenta pieejamību jebkurā gaitas punktā.

Šajās sistēmās enerģijas vadība ir sofisticēta. Līderi ražotāji, piemēram, AIDA un Schuler, izmanto kondensatoru baterijas (bieži dēvēti par „enerģijas saglabāšanas un optimizācijas” sistēmām), lai pārvaldītu milzīgos enerģijas pieaugumus, kas nepieciešami veidošanas gaitā. Šie kondensatori uzkrāj enerģiju cikla neveidošanas laikā un to atbrīvo momentāni sitienu brīdī, izlīdzinot slodzi uz objekta elektrotīklu. Šī slēgtās cilpas atgriezeniskās saites sistēma nodrošina mikronu precizitāti, jo motora pozīcija tiek nepārtraukti uzraudzīta un koriģēta reālā laikā, nodrošinot vienmērīgu slēgšanas augstumu neatkarīgi no siltuma izplešanās vai slodzes svārstībām.

Objektiem, kuri vēl nav gatavi ieguldīt pilnīgi jaunās spiedpresēs, lineārie servopiedziņi piedāvāt modernizācijas risinājumu. Kā norādīts nesenās nozares analīzēs, aizstāvot hidrauliskos cilus ar lineāros servopiedziņus, var samazināt komponentu skaitu līdz pat 80%, eliminējot hidrauliskās enerģijas vienības (HEV) un ar to saistītos riskus, piemēram, eļļas noplūdi un pārkarsēšanos. Šis modulārā pieeja ļauj pārspiešanas uzņēmumiem sasniegt servolīmeņa precizitāti un tīrību—kas ir būtisks automašīnas elektronikas vai interjera komponentu veidošanai—neveicot ieguldījumus pilnībā jaunā instalācijā.

Vieglā materiāla izmantošanas izaicinājuma risināšana: AHSS un alumīnija lietojumi

Pāreja uz Elektroauto (EV) ir paātrinājusi pieprasījumu pēc automašīnu atvieglīšanas, kas mudina pārspiešanas uzņēmumus strādāt ar materiāliem, kas ir slaveni grūti veidojami: Augstas stiprības sakausējumi (AHSS) un alumīnija sakausējumiem. Tradicionālie mehāniskie preses, kuras materiālu sasniedz maksimālā ātrumā tuvu BDT, bieži izraisa plaisas vai pārmērīgu atgriešanos šajos materiālos. Servopreses tehnoloģija atrisina šo fizikas problēmu, ļaujot slīdņa kustībai palēnināties tieši pirms kontaktēšanās.

Palēninot slīdņa ātrumu līdz rāpošanai pie BDT, materiālam tiek ļauts plūst plastiski, nevis lūzt no trieciena. Šī „uzturēšanās“ iespēja ievērojami samazina atsperošana —metāla tendenci atgriezties sākotnējā formā—nodrošinot ciešākas izmēru tolerances. Turklāt spējas kontrollēt spiediena atbrīvošanu palīdz mazināt snap-through (pretspēku), vardarbīgo triecienu, kas rodas, kad materiāls lūst. Snap-through samazināšana pasargā preses korpusu un ievērojami pagarina dārgu progresīvo matricu kalpošanas laiku.

Šo sarežģīto, vieglo ģeometriju ražošanai nepieciešamas ne tikai uzlabotas mašīnas, bet arī ļoti kompetenti ražošanas partneri. Automobiļu ražotājiem, kuri cenšas pārvarēt attālumu no ātrā prototipēšanas līdz lielapjomu ražošanai, Shaoyi Metal Technology nodrošina visaptverošus štampēšanas risinājumus. Izmantojot ar IATF 16949 sertificētu precizitāti un spiedpreses ar jaudu līdz 600 tonnām, tiek piegādāti būtiski komponenti, piemēram, balststabi un rāmji, kas atbilst pasaules OEM standartiem, nodrošinot, ka servotehnoloģijas teorētiskās priekšrocības tiek realizētas faktiskos ražošanas komponentos.

Kustību profilu apguve: Servo „slepenais maisījums”

Raksturīgā iezīme servospiedpreses tehnoloģijai ir spēja izpildīt programmējamus kustību profilus atšķirībā no krustvārpstas preses fiksētā sinusa viļņa kustības, servospiedpresse var mainīt savu ātrumu un pozīciju simtiem reižu vienā gaitā. Inženieri izmanto šos profilus, lai mērķtiecīgi novērstu noteiktus veidošanas trūkumus un optimizētu cikla ilgumu.

• Pendelkustība: Izmantots galvenokārt, lai palielināt svērienu minūtē (SPM). Rama svārstās uz priekšu un atpakaļ pār nelielu attālumu, nepabeidzot pilnu 360 grādu rotāciju, tādējādi eliminējot kustības zudības. Šis var palielināt iznākumu par 50% vai vairāk viegliem daļām.
• Saistes kustība (Maigais pieskārē): Imitē mehāniskās saistes kinemātiku, bet ar lielāku regulējamību. Slīdņa kustība palēnina, kad tuvojas darba zonai, saglabā lēnu formas veidošanas ātrumu un pēc tam ātri atkārtojas. Tas ir ideāli piemērots dziļpēšanas lietojumprogrammām, kur materiāla plūsmas saglabāšana ir kritiska.
• Ieturēšanas/Uzturēšanas profils: Slīdnis pilnībā apstājas pie apakšējā mirklī (BDC), saglabājot pilnu spiedienu. Tas ir būtisks karsta zīmogošana (ļauj detaļai dzīšķēt veidnē) vai veidņu iekšējām procesiem, piemēram, vītņu griešanu vai komponentu ievietošanu.
• Pārsitiena/Apmales profils: Rama vienā ciklā veic vairākus sitienus pie apakšējā mirklī (BDC), lai noteikt galīgās dimensijas un novērst atpakaļgriešanos, efektīvi aizstāt sekundāros procesus.

Šo līkni optimizējot, nepieciešams mainīt domāšanu. Vietal tā, lai jautātu "Cik ātri mēs varam darboties?", inženieriem jājautā "Kāda ir optimālā ātruma šai konkrētajai materiāla klasei?" Pielāgojot stroke līkni materiāla izturības raksturām, spiešanas operatori var novēlnēt sekundāro termoapstrādi vai kalibrēšanas posmus, tādējādi vienkāršojot visu ražošanas vērtības plūsmu.

Ekonomikas analīze: enerģija, veidņu kalpošanas ilgums un ieguldījuma atdeve

Kaut sākotnējie kapitālie izdevumi servospiedes iekārtai ir augstāki salīdzājumā ar mehānisko alternātu, ieguldījuma atdeve (ROI) tiek ietekmēta ar trim faktoriem: enerģijas efektivitāti, veidņu uzturēšanu un caurlaidību. Enerģija pēc pieprasījuma ir galvenais atšķirības faktors; atšķirībā no hidrauliskiem sūkņiem, kas pastāvīgi darbojas tukšgaitā, vai mehāniskiem līkņiem, kas nepieciešams nepārtrauktu enerģiju, lai saglabātu kustību, servomotori patērē ievērojamu jaudu tikai kustības laikā. Nozares dati liecina, ka enerģijas patēriņš var samazināties no 30% līdz 70%, kas ir būtisks faktors, ņemot vērā augošos enerģijas izmaksas.

Pār enerģiju, ietekme uz iekārtu kalpošanas laiks ir dziļa. Ietekmes triecienu un vibrāciju samazināšana nozīmē, ka griešanas malas ilgāk saglabā asumu, un veidņu komponenti piedzīvo mazāk noguruma. Liecības no uzņēmumiem kā Small Parts Inc. liecina, ka veidņu apkopēšanas izmaksas samazinās līdz pat 50%, pārejot uz servopressi. Kombinējot ar ražošanas apjomu pieaugumu no Pendelēšanās kustības režīmiem, katra daļas kopējās izmaksas (CPP) bieži kļūst zemākas par konvencionālas štampēšanas izmaksām pirmajos 18–24 ekspluatācijas mēnešos.

Nākotnes drošināšana: Industry 4.0 un Gudrā Štampēšana

Servopressi pēc savas būtības ir „gudri“ mašīnas, kas kalpo kā balsts Iekārta 4.0 pasākumiem štampēšanas nodaļā. Tā kā piedziņas sistēma ir pilnībā digitāla, tā ģenerē daudz datu — momentu, pozīciju, temperaturu un vibrāciju —, kurus var analizēt paredzamajai apkopēšanai. Slodzes paraksta analīze ļauj presē noteikt sīkas materiāla cietības vai eļļošanas izmaiņas, pirms tiek izgatavota nepareiza detaļa, automātiski pielāgojot slidņa pozīciju kompensācijai.

Šī savienojamība ļauj izveidot Digitālie diviņi , kur visa prešu līnijas simulācija tiek palaista virtuāli, pirms tiek izgatavots jebkāds fizisks veidnis. Inženieri var pārbaudīt kustības profilus un konfliktu līknes programmatūrā, ievērojami samazinot uzstādīšanas laiku. Tā kā automašīnu rūpniecība virzās uz autonomu ražošanu, servoprešu spēja pašlaboties un integrēties ar visai rūpnīcai izplatītām ERP sistēmām padara to par nākotnes drošu ieguldījumu nākamās paaudzes transportlīdzekļu ražošanā.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir atšķirība starp mehānisko preši un servopreši?

Galvenā atšķirība slēpjas piedziņas mehānismā un vadībā. Mehāniskā prese izmanto riņķskrituli, motoru un sajūga-bremžu sistēmu, lai uzkrātu un atbrīvotu enerģiju, rezultātā radot fiksētu slaida ātrumu un gaitas garumu. Servoprese izmanto augsta momenta servomotoru, lai tieši piedzinētu slaidu, kas ļauj pilnībā programmējamu gaitas garumu, mainīgu slaida ātrumu un iespēju palikt vai mainīt virzienu jebkurā cikla punktā.

2. Kā servo preses tehnoloģija uzlabo AHSS stampēšanu?

Servo preses uzlabo Augstas izturības tērauda (AHSS) stampēšanu, ļaujot slīdnim pirms ietekmes un formas veidošanas daļā būtiski palēnināties. Tas samazina materiāla triecienu un nodrošina vairāk laika plastiskai deformācijai, kā rezultātā tiek minimizēti bieži sastopami defekti, piemēram, plaisas un atsperes efekts, kas rodas, kad AHSS tiek formēts augstā ātrumā uz tradicionālajām presēm.

3. Vai servo presi var aizvietot hidraulisko presi?

Jā, daudzās lietojumprogrammās. Servo preses nodrošina programmējamu ātrumu un pilnu slodzi visā gaitā, tāpat kā hidrauliskās preses, bet ar ievērojami augstāku ātrumu, labāku enerģijas efektivitāti un lielāku precizitāti. Lai gan hidrauliskās preses joprojām tiek izmantotas dziļās vilkšanas lietojumos, kuros nepieciešamas ļoti garas gaitas, servo preses aizvien biežāk tās aizstāj automašīnu strukturāliem komponentiem, jo tām ir labāki cikla laiki un tīrība.