大吨位快速压力机的现状及发展

管爱春.高速设计室主任.工程师.主要从事高速及快速压力机的研究及设计工作.为国家重大科技专项：800kN(800次/分钟）闭式双点高速精密数控冲床、7500kN(200次/分钟）数控重型高速精密压力机的主要设计人员.拥有6项专利.获江苏省科技进步奖1项。

近十年来.随着国产高速精密压力机、多工位级进模具的普及.电机铁芯冲压行业生产效率越来越高.单台电机的生产成本逐年降低。特别是冰箱空调压缩机、风扇及电动工具等设备上使用的中小型电机铁芯在使用了高速冲床冲压后.生产效率的提高尤为明显。

然而.大中型Y系列工业电机由于其铁芯单片尺寸大、冲压吨位高.长期以来一直遵循先落定转子环形料再用复合模或冲槽机分别冲出定子和转子片的生产工艺。该工艺压力机需求数量多、生产效率低、占地面积大、用工多、安全性差.而采用高速压力机配合多工位级进模生产可以直接以卷料连续冲压而不需要先落料.所以其生产效率相比普通单槽冲或复合模提高4倍以上.且可弥补上述复合模或冲槽机冲压的不足。

但还是由于中大型电机铁芯冲片往往定子外形尺寸大的原因.其对应的模具就会遇到材料宽度大、送料步距大的问题.受制于大型伺服送料机实际最大送料速度不高于55m/min的现状（大型齿轮送料机实际最大送料速度不高于40m/min）.重型高速压力机即便拥有高达250次/min的冲速往往也只能工作在120次/min左右。

例如.机座号Y-315电机.其定子外径达φ520mm.卷料宽度达520mm.送料步距也近520mm.按照送料机送料速度55m/min计算.整条冲压生产线生产速度最高只能工作在105次/min以内。这样看来采购价格昂贵的重型高速压力机对冲大步距的用户来说就存在了巨大的设备性能浪费.购置一款速度适中、高性价比的大吨位快速压力机则是冲压大片型电机铁芯的最佳选择。

大吨位快速压力机的特点

针对大型薄板精密冲压行业开发的大吨位快速压力机.作为大吨位重型高速压力机的简配机型.具有闭式双点结构、冲压吨位大、冲压速度快、工作台面大、机身刚度高、滑块运行精度高等高速压力机的主要特征.是对高速压力机高端市场的有力补充.是近些年来国内压力机厂家细分市场.主动适应市场需求的代表产品。

大吨位快速压力机一般采用闭式双点机身结构.机床冲压吨位至少达400t.工作台板、滑块底面长宽在2600mm×1200mm以上.为尽可能给模具提供长的送料时间.滑块行程为40～50mm.每分钟冲压次数可达80～150次.压力机底座刚度1/10000～1/12000。相比之下.普通大吨位闭式双点压力机冲压速度一般只有15～30次/min.压力机底座刚度只有1/6000～1/6600。

如上所述.大吨位快速压力机冲压吨位大、工作台板大、冲压速度高、滑块运行精度高.所以制造大吨位快速压力机对制造商在设计、加工特别是加工能力方面要求较高.尤其以大型零件下底座、上横梁、滑块、曲轴的加工精度要求极高。

YPH系列快速压力机在大中型电机铁芯冲压生产中的应用

当前.国家强制节能减排.已颁布实施新的电机能效等级.并推广使用高效电机。为提高电机能量转换效率.电机铁芯的材料厚度会逐渐从现在使用的0.5mm降低到0.35mm。由于冲片材料减薄.模具的冲压吨位也会相应下降30%.使原来很多由于冲压吨位大而只能选择单槽冲的冲片也具备了大吨位快速压力机一次冲压成形的条件.如机座号Y315、Y355等电机铁芯。

针对国内电机铁芯冲压行业巨大的市场需求.国内已有一些企业相继推出了各自的高性价比大吨位快速压力机。国产大吨位快速压力机采用三段组合式钢板焊接高刚性机身.八面导轨滑块导向结构.机床主要精度指标达闭式双点高速压力机一级精度。快速压力机配合多工位级进模具、材料架、矫平机、送料机可以一次性冲压出Y200电机定、转子铁芯成品.且产品精度高、一致性好；配合高性能双伺服送料机.更可每分钟冲制Y200电机铁芯145片左右.相比传统落料后再用普通复合模具分别冲压出定子片、转子片的冲压工艺综合生产效率提高4倍以上。同时大型快速压力机的使用还可大幅缩减企业用工需求.例如上述一条大吨位快速压力机冲压生产线只需要1～2人操作即可完成全部工作.而传统落料再复合的生产工艺要取得同样的产量至少要8人以上才可满足生产需要。另外.大型快速压力机的使用同时也解决了传统落料生产工艺压力机需求数量多、占地面积大、安全性差的问题。

另外.在电机生产过程中铁芯散片整理也是一项极为耗时费力的工作.现在越来越多的电机厂家在采购模具时都尽可能选择自动叠铆的模具设计方案来降低生产成本.而这项技术在以往由于大型机床机身刚性及滑块运行精度达不到叠铆片模具的使用要求而一直无法应用于大型多工位级进模具上。而大吨位快速压力机因为机身设计刚性好、滑块运行精度高.所以可满足部分大型模具的叠铆片需求。例如.外径φ260mm的Y160双列模叠铆模具配合高性能伺服送料机在快速压力机上可正常工作在120～140次/min.同时可获得较稳定的叠铆定转子产品。由于节省了电机厂家整理冲片的时间.所以生产效率提高的同时生产成本反而得到了降低。

图1是由某国产快速压力机组成的冲压线在用户处大规模使用的现场照片。

大吨位快速压力机的发展趋势

经过多年的发展与磨合.大吨位快速压力机总体已经能很好地应用于薄板精密冲裁特别是电机铁芯冲压行业。纵观近几年来大吨位压力机的发展及用户日益严格的要求.大吨位快速压力机还将在以下几个方面有进一步的发展：

图1 大吨位快速压力机冲压生产线

⑴同吨位机床工作台板、滑块底面尺寸会进一步加大。随着电机铁芯的材料厚度由0.5mm开始向0.35mm转变.相同片型的模具冲压吨位也会同步下降30%以上.所以以往在550t机床上使用的模具就可以放在400t的机床上使用.但由于铁芯冲片的外形尺寸不变.模具外形尺寸不会有太大的变化.所以400t的机床势必只有提供更大的模具安装空间才能满足原来550t机床上模具的安装要求。

⑵自动快速换模技术会快速成熟、普及.人工手工换模会大大减少。随着大中型工业电机的铁芯冲片模具不断向多工位级进模具发展.多工位级进模具的外形尺寸、重量都会不断变大.如何帮助用户实现模具自动、安全、快速、准确就位是各压力机厂家要尽快解决的问题。

⑶滑块液压快速提升技术的应用.目前该技术主要应用于高端高速压力机上.该技术可使机床具有模具不拆除而有修复模具部分小故障的空间。且故障清除后再将滑块下降到原来高度.滑块下死点精度准确.无需重新校正。滑块液压快速提升技术不但可最大程度地减少模具不必要的拆卸次数.而且可快速解除模具卡模问题.可显著提高生产效率。

此外.还有针对电机行业的冲片自动码垛系统的开发也将会是大吨位快速压力机发展方向之一。

结束语

大吨位快速压力机作为对大吨位高速压力机市场的有效补充.是近年来各压力机制造厂家主动对接市场需求的代表产品。该机型在电机铁芯行业的推广应用使Y355以下所有电机铁芯冲片都具备了多工位级进模具生产的条件.使Y355以下大部分冲片冲压效率提高4倍以上。同时.大型快速压力机的出现也极大地改变了普通工业电机行业冲片的生产工艺流程.大幅度降低了企业的生产、管理等各方面成本.提高了企业竞争力。

大吨位快速压力机的现状及发展

文／管爱春，范魏，江宝明·扬州锻压机床股份有限公司