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如何提高智能伺服压力机工作中技术水平?

文章出处:公司新闻 责任编辑:广东品嘉灵智能科技有限公司 发表时间:2024-11-19
  ​智能伺服压力机是一种集机械、电气、液压、控制等多种技术于一体的设备,要提高其工作中的技术水平,可以从以下几个方面入手:
智能伺服压力机
一、设备硬件优化
伺服电机与驱动系统升级
选择高性能伺服电机:伺服电机是智能伺服压力机的核心动力部件。应选用具有高扭矩密度、高动态响应和高精度控制的伺服电机。例如,选择稀土永磁同步伺服电机,其具有高效节能、响应速度快(转矩响应时间可达到毫秒级)的特点,能够更精准地控制压力机的滑块运动速度和位置。
优化驱动系统:采用先进的伺服驱动器,其具备高精度的电流、速度和位置控制算法。通过优化驱动器的参数设置,如增益调整、滤波设置等,可以提高电机的控制精度,减少电机运行时的抖动和误差。同时,驱动器应支持多种通信接口,如 EtherCAT、PROFINET 等,以便于与上位机控制系统进行高速、稳定的数据通信。
机械结构改进
提高机身刚性:压力机机身的刚性直接影响加工精度。采用高强度合金钢或优质铸铁制造机身,并对机身结构进行优化设计,如增加加强筋、优化立柱和横梁的形状和尺寸,能够有效减少机身在压力作用下的变形。例如,通过有限元分析(FEA)对机身结构进行模拟分析,找出应力集中和变形较大的部位,针对性地进行改进,使机身的刚性提高 30% - 50%。
优化滑块与导轨结构:滑块与导轨的配合精度对压力机的运动精度至关重要。选用高精度的线性导轨,并采用预紧技术,可减少滑块在运动过程中的间隙和晃动。同时,对滑块的导向长度和形状进行优化,增加滑块与导轨的接触面积,提高导向精度和稳定性。例如,将滑块的导向长度增加 20% - 30%,可以使滑块在上下运动过程中的偏移量控制在极小范围内。
传感器精度提升与合理布局
压力传感器升级:压力传感器是监测压力机工作压力的关键元件。采用高精度、高可靠性的压力传感器,如应变片式压力传感器,其精度可达到 0.1% - 0.5% FS(满量程)。同时,传感器的响应频率要高,能够快速准确地捕捉压力变化信号。
位置传感器优化布局:对于滑块位置的检测,应合理布局位置传感器。除了在滑块的上下极限位置安装传感器外,还可以在滑块的关键运动区间安装多个高精度的线性位移传感器,如光栅尺或磁栅尺。光栅尺的分辨率可达到微米级,能够实时精确地反馈滑块的位置信息,为高精度的运动控制提供数据支持。
二、控制系统升级
控制算法优化
采用先进的运动控制算法:如基于模型的预测控制(MPC)算法或自适应控制算法。MPC 算法可以根据压力机的动力学模型和当前的工作状态,预测未来一段时间内滑块的运动轨迹,并进行优化控制,有效提高滑块的位置精度和速度控制精度。自适应控制算法则能够根据系统的动态变化,自动调整控制参数,提高系统的鲁棒性和适应性。例如,在冲压不同厚度和材质的工件时,自适应控制算法可以自动调整压力和速度参数,确保加工质量的一致性。
优化压力和速度控制曲线:通过实验和模拟分析,针对不同的加工工艺和工件材料,设计更合理的压力和速度控制曲线。例如,在精密冲裁过程中,采用先慢后快再慢的速度控制曲线,在冲压开始时缓慢接触工件,避免冲击力过大造成工件变形,然后快速冲压以提高加工效率,最后在冲压结束时缓慢减速,减少模具的磨损和工件的回弹。
控制系统智能化与自动化程度提高
实现智能故障诊断与预警:在控制系统中集成智能故障诊断模块,通过实时监测设备的运行参数(如电机电流、温度、压力、振动等),利用机器学习算法(如支持向量机、神经网络等)对数据进行分析处理,及时发现设备的潜在故障。当检测到异常情况时,系统能够自动发出预警信号,并提供故障原因和解决方案建议。例如,当电机出现过载或温度过高时,系统能够快速判断是电机本身故障还是负载异常,并采取相应的措施,如降低负载或停机检修。
自动化加工流程规划:开发自动化加工流程规划软件,根据工件的形状、尺寸、材料和加工工艺要求,自动生成最优的加工流程和参数设置。操作人员只需输入工件的基本信息,系统就能自动完成模具选择、压力和速度参数设定、冲压次数等一系列操作指令的规划。同时,控制系统能够与自动化上下料设备进行无缝对接,实现整个加工过程的全自动化生产,提高生产效率和产品质量。
三、工艺参数优化与模具匹配
工艺参数精准调整
压力和行程控制:根据不同的工件加工要求,精确调整压力机的压力和滑块行程。对于薄板材的冲压,应采用较小的压力和较短的行程,以避免板材过度变形或损坏。通过实验和模拟分析,建立压力 - 行程 - 工件质量之间的关系模型,根据模型对工艺参数进行精准调整。例如,在电子产品外壳的冲压加工中,通过精确控制压力在 10 - 20 吨之间,行程在 10 - 20 毫米之间,可以生产出尺寸精度高、表面质量好的外壳产品。
冲压速度适配:合理选择冲压速度,不同的工件材料和厚度对冲压速度有不同的要求。对于硬度较高、厚度较大的材料,应适当降低冲压速度,以减少模具的磨损和工件的破裂风险。同时,考虑到材料的回弹特性,适当的冲压速度也有助于提高工件的成型质量。例如,在冲压厚钢板时,冲压速度可控制在 10 - 30 次 / 分钟之间,而冲压薄铝板时,速度可提高到 50 - 100 次 / 分钟。
模具与压力机适配优化
模具精度匹配:确保模具的精度与压力机的精度相匹配。高精度的压力机需要配备高精度的模具,模具的尺寸精度、表面粗糙度和装配精度都应满足压力机的加工要求。例如,在精密注塑模具与智能伺服压力机的配合中,模具的型腔尺寸精度应控制在 ±0.01 毫米以内,表面粗糙度 Ra 达到 0.8 - 0.4 微米,以保证注塑产品的尺寸精度和外观质量。
模具材料和结构优化:根据压力机的工作压力、冲压速度和工件材料等因素,选择合适的模具材料和结构。对于高压力、高频率的冲压工作,应选用高硬度、高韧性的模具钢,如 Cr12MoV、DC53 等。同时,对模具的结构进行优化,如采用合理的脱模机构、冷却系统等,以提高模具的使用寿命和加工效率。例如,在热冲压模具中,设计高效的冷却通道,使模具能够快速散热,保证冲压过程的稳定性和工件的质量。
四、人员培训与技术支持
操作人员技能培训
设备操作培训:对操作人员进行全面的智能伺服压力机操作培训,包括设备的启动、停止、参数设置、模具更换等基本操作技能。培训内容应包括理论讲解和实际操作演练,使操作人员熟悉设备的控制面板、操作系统和安全操作规程。例如,通过模拟实际生产场景,让操作人员在培训中掌握如何根据不同的工件要求快速准确地设置压力、速度和行程等参数。
故障处理培训:开展设备故障处理培训,使操作人员能够识别常见的设备故障现象,如电机故障、传感器故障、压力异常等,并掌握基本的故障排除方法。培训可以结合实际案例进行分析讲解,提高操作人员的故障应急处理能力。例如,当出现压力传感器信号异常时,操作人员能够检查传感器的连接线路、电源供应和信号传输是否正常,并进行简单的修复或更换操作。
技术研发与技术支持团队建设
技术研发团队组建:建立专业的技术研发团队,团队成员包括机械工程师、电气工程师、控制工程师和软件工程师等。研发团队负责跟踪行业最新技术动态,开展设备性能优化、新工艺开发和新产品研发等工作。例如,研发团队可以开展基于人工智能的压力机智能控制技术研究,将深度学习算法应用于压力机的故障诊断和工艺参数优化中。
技术支持服务体系构建:构建完善的技术支持服务体系,包括设备售前咨询、售后服务、技术升级等服务内容。为用户提供及时、专业的技术支持,解决用户在设备使用过程中遇到的问题。例如,通过建立 24 小时在线技术支持热线、定期回访用户等方式,及时了解用户需求,提供设备维修、保养和技术升级等服务。

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