1600t框式液压机提速改造实践

文/王安宁，张守全·上海华普汽车有限公司

1600t框式液压机提速改造实践

文/王安宁，张守全·上海华普汽车有限公司

提高冲压厂的生产效率，提速液压机是一个最直接有效的办法。采用理论分析与试验研究相结合的方法，公司通过分析液压机的原理、设备的工作节拍，进行设备改造和经验总结，可以达到节拍减少9.5s、单班产能提高28.5％的效果。

大型压力机是汽车制造厂的关键设备之一，车身冲压件的制作全部是由压力机来完成。本公司冲压厂的大型压力机全部是液压机，虽然造价比较低，但存在速度慢、生产效率低等致命的缺陷。冲压厂二期A线主要承担海景车型大型冲压外板件的生产，随着公司产量的不断增加，该线成为制约冲压厂产能的瓶颈。目前，以生产左侧围外板为例，单班产量700件，如果按月产量4000件计算，需5.7天，生产左/右两个件需要11.4天，还有其他大型冲压件在这条冲压线上生产，因此产能远远不够。而该线工作节拍最慢的就是1600t框式液压机，完成一次拉延动作的单个节拍是32s，后四道工序中单个节拍时间最长的只有20s。导致在流水作业时，就会出现等料的现象，严重影响生产效率。因此，改造该设备非常有必要。

1600t框式液压机的性能特点

1600t框式液压机的结构是四柱式，简单、经济、实用。其中，框架式结构刚性好、精度高、抗偏载能力强。在控制系统方面，还具有如下特点：

⑴液压控制采用插装式基础系统，动作可靠、寿命长、液压冲击小，而且减少了连接管路与泄漏点。

⑵采用PLC控制的电气系统使得设备结构紧凑，工作灵敏、可靠、柔性高。

⑶具有调整、双手单次循环、连续工作（带送料装置）三种操作方式。

通过操作面板的选择，不仅可实现定程、定压两种成形工艺，还可实现有垫、无垫、顶出三种工艺循环。

1600t框式液压机的相关参数与原理

1600t框式液压机主要规格与技术参数，包括：滑块公称力16000kN，冲裁力10000kN，液压垫力6500kN，液体最大工作压力25MPa，滑块行程1500mm，最大开口高度2000mm，最小闭合高度500mm，液压垫行程450mm，滑块底平面尺寸4500mm×2500mm，工作台面尺寸4500mm×2500mm，工作台向前移动距离2700mm，液压垫面积3500mm×1600mm，最大装模质量30t，滑块回程速度250mm/s，滑块加压速度10～25mm/s，滑块空程下降速度400～600mm/s，地面上高9600mm，电机功率320kW。

该设备由机身、油缸、移动工作台、动力机构、电气系统等组成。通过管路及电气装置联系起来构成一个整体。其中，液压系统由油泵电机组、二通插装阀、充液阀、油缸、过滤器、液位计以及管路组成，液压原理图见图1。

液压系统工作过程

⑴滑块快下。按压压制工作按钮，电磁铁YV101、102、103、104、105、202、206、207、208、209、210动作，油泵打出的油液经CF1中阀113、114、115、116、117、118，CF2中阀203、206进入主缸上腔，主缸下腔油液经CF2中阀212、213、214、215、216排入油箱，主缸因滑块自重快速下行，主缸上腔形成负压，充液阀被吸开，油箱油液进入主缸上腔，CF1原理如图2所示。

⑵滑块慢下加压。滑块快下至滑块磁栅尺设定位置，磁栅尺发讯，电磁铁206、208切断，滑块快下速度减小，在下行至磁栅尺设定位置，电磁铁207切断，电磁铁205动作，充液阀关闭，滑块慢下，滑块接触工件时，主缸开始升压，当压力升至主缸压力表设定压力时，压力表发讯（压力表压力可在5～25MPa范围内设定），主缸开始保压，时间继电器开始计时，所有电磁铁切断，泵M1～M5卸荷。

图1 液压原理

图2 CF1原理图

⑶泄压。时间继电器延时结束发讯，电磁铁101、102、107、201、203动作，主缸泄压，泄压延时1～3s后，充液阀被打开。

⑷滑块回程。电磁铁101、102、103、104、105、106、107、201、203、204动作，泵M1～M5打出的油液经阀进入主缸下腔，实现快回；101、102、107、201、203、204动作，泵M1打出的油经阀进入主缸下腔，实现慢回；主缸上腔油液经充液阀排入油箱。滑块回程至滑块磁栅尺设定位置，所有电磁铁切断，滑块停止。

⑸液压垫顶出。滑块磁栅尺发讯，电磁铁101、105、106、107、301、304、305动作，泵M4、M5打出的油液经CF1中阀，CF3中阀进入液压垫中间缸下腔，两边侧缸通过液控单向阀吸油，液压垫顶起，至液压垫磁栅尺设定位置停止，所有电磁铁切断。

⑹液压垫退回。液压垫磁栅尺发讯，时间继电器计时，延时结束发讯，电磁铁302、401、405动作，液压垫下腔油液经CF3中阀、液控单向阀排回油箱，液压垫退回，至液压垫磁栅尺设定位置停止，所有电磁铁切断，泵处于空负荷状态。CF2原理图如图3所示，CF3原理图如图4所示。

图3 CF2原理图

图4 CF3原理图

图5 工作节拍

改造思路

液压机工作节拍如图5所示，将单个拉延节拍的第6步和第7步合二为一，也就是说当滑块快回的同时液压垫顶起。由液压缸的工作原理可知液压缸的输出力F由工作压力p和活塞的有效面积A决定，而液压缸的输出速度（即滑块的速度）v是由输入液压缸的流量q和活塞的有效面积A来确定的，即F＝p×A，v＝q/A。由此可见，增加液压油缸中的液压油的流量使滑块加压和回程的速度加快。

改造实践

根据上述改造思路，第一次改造只修改电气PLC程序，将单个拉延节拍的第6步和第7步合二为一，也就是说在滑块快回同时，液压垫顶起。结果改造失败，问题是：

⑴由于滑块回程和液压垫顶起是由一个系统插装阀实现的，并且两者油路不是分离控制的。在PLC中更改程序后，还无法实现要求的动作，因为液压垫重5t，滑块重20t，当油泵加压时液压垫的动作先于滑块，二者紧压在一起同时上升，直到液压垫顶到最高点时，滑块继续回程，上下模具才分开，当中过程是无法上料和下料的，没有实际意义。

⑵由于液压机顶部只有5个加压油泵，该油泵为变量泵，加压时流量就相应减少，无法达到提速的目的。

总结失败的原因，发现单纯修改PLC程序不能达到提速的目的，必须对液压系统进行改造。为此进行第二次改造，在修改PLC程序基础上，增加两台液压泵和一只插装阀，实现增加液压系统流量和油路分离控制，使滑块和液压垫实现同步，提高了滑块和液压垫运行速度，保证滑块和液压垫的之间有足够的上下料间隙。改造后的液压原理如图6所示，项目改造成功。现在生产侧围件单个节拍总时间22.5s，单个节拍减少9.5s，改造后的工艺时间效果图如图7所示。

图6 改造后的液压原理

图7 改造后的工艺实践效果图

改造前后产能对比

冲压厂二期A线1号机改造前后产量、产能对比见表1。

■表1 冲压厂二期A线1号机改造前后产量、产能对比

结束语

通过该项目的改造完成，项目组成员主动分析问题、解决问题能力得到提高。围绕分厂产能瓶颈不断尝试，给今后液压机改造和优化工作积累了丰富的经验。