利用电动拉伸垫完成华丽金属表面的成形加工

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成形加工不可能是一个粗制滥造的技术领域,这一点可以从薄不锈钢或薄铝合金钣材的护板的生产制造过程中看到。这种护板的成形加工对材料和成形加工工艺过程提出了很高的稳定性要求。利用特殊的压力机和专门开发设计的电动拉伸垫可以加工出华丽的金属表面。

建筑物用开关元器件(图1)的生产制造是一项要求很高的产品制造任务。尤其是当使用的不锈钢材料和铝合金材料已经有高品质的表面时,就需要在成形加工过程中非常仔细的保护这些表面不受损伤、不被拉毛。另外,这里所涉及到的钣材往往都是一些非常薄的金属钣材,它们的厚度常常在0.1~1.8mm。而这些钣材的宽度约为160mm。由于冲压成形加工的生产速度很快,这些对划痕非常敏感的金属钣材一般都是在没有防护膜的情况下直接冲压成形的。

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图1 需要经过多道精细成形加工才能生产出来的不锈钢和铝合金钣材制作的开关和插座外壳

高品质的护板要求采用特殊的成形加工工艺

Schalksmühle市的Albrecht Jung公司是一家生产开关元器件的专业厂家,其产品有着非常华丽的外观设计,因此属于高档的开关类产品。该公司为了生产这种豪华型高档电气开关而专门购置了专用的同步压力机(图2)。

这种同步压力机是一种生产用压力机,由于其特殊的结构设计使其有着特别的自由度。它最初的设计和生产是为了模具试验。因此,它的零部件制造的非常精细,就像Jung公司中所用的压力机那样。而同步压力机也在这一应用中表现的非常可靠。在生产不锈钢或者铝合金护板时,压力机使用的是多工位复合拉延模,这样就可以在一次成形加工中完成产品的外部加工。

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图2 最初,同步压力机是为试验模具而设计制造的,但很快就进入了高品质冲压-弯曲加工生产领域

这种模具是专门根据这台同步压力机而设计的,在压力机的力-位移-时间关系中,在速度敏感性方面有着非常突出的优势。由压力机生产厂与压力机使用者共同开发的电动拉伸垫在整个成形加工过程中有着非常重要的意义和作用。

这种同步压力机因其可以自由的选择使用可编程控制的位移-时间曲线而著称。这样,压力机生产厂就能够实现与冲压成形工艺过程相适应的模具相对速度了;而这一相对速度又在速度、压力机凸模和拉伸垫速度之间的优化中起到了关键性的帮助作用。从而降低了复杂的、难以加工的不锈钢零件的拉伸和拉延加工难度。

专门研发的电动拉伸垫(图3)安装在压力机的中部,可用电动机移动到这个空间不同的位置。这种特殊的设计使得不锈钢材料的开关护板和插座护板可以利用原来无法采用的新工艺和新方法制作。例如,在外部工位与生产过程分开,用模拟技术模拟成形加工的生产过程,最大限度的提高冲压设备的生产潜力。同步压力机使用的电动拉伸垫技术与压力机滑块密切配合,通过电动调节电路对电动机信号和规定的理论位置值的比值和设定参数的比值,来控制压力机滑块的运动。

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图3 与用户一起研发了图中的电动拉伸垫,从而实现了自由编程控制的可能性

每一个冲压行程都可以实现随时停止和停留

若在冲压加工过程中出现偏差,电动拉伸垫的伺服电动机可以控制电动拉伸垫向与理论值距离最小的方向移动,这就保证了最小的偏差。保证了只在理论值规定公差以内的情况下进行压力成形加工。

因此,Jung公司决定购置第二台这样的同步压力机,因为这种同步压力机的冲压速度可以在各个冲压位置单独的进行调节,停止运动或者停留一定时间后继续冲压。在冲压开始阶段和新工件冲压阶段,控制系统可以通过操作手柄进行控制。这种控制手柄的优点是:它提供了最低达0.1mm/s的冲压速度。另一个其他压力机中从未见到的创新是:冲压行程中的变向,也就是冲压下降到半途时的快速返回。

由于这种同步压力机具有非常简单的结构,因此所需的占地面积很小,但却提供了很大的模具安装空间。这就使它非常适合安装使用多工位复合模具。

在很短的时间内保障生产的可靠性

在Jung公司安装了这种同步压力机之后,它就能够保证成形加工的可靠性了。安装使用六年来,还没有发现同步压力机出现磨损的迹象,包括它的滚珠丝杆驱动装置。

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同样,发热也没有对高品质产品的质量造成影响。除了上面提到的投资购买这台同步压力机的各种标准和要求之外,与现有成形加工设备完全兼容也是Jung公司再次投资购置这种同步压力机的原因。

就同步压力机的生产数据和可变的成形参数曲线,Jung公司没有给出任何数据,这些都是该企业的秘密。但其负责人Frank Ehrental先生说:“在同步压力机中的投资是正确的,它能够利用表面非常敏感的材料加工出高品质的成形加工件,满足很高的表面质量要求。”

作者:Ronald Baiker