威海中智科技向您推薦全自動磁材壓機伺服節能改造方案

　　一，磁材壓機概述：

　　全自動磁材成型油壓機，主要用于高性能稀土粘結永磁產品壓制成型的批量生產，也是各類精密粉末元器件的成型設備，主機為四立柱式、凹模浮動式結構，上、下油缸油壓機組。結構緊湊，設備重心低，設備的穩定性、剛性、精度高。液壓系統zui顯著的特點是在壓制產品時，上缸達到一定壓制壓力后下缸才能移動進行雙向壓制，從而保證產品壓制密度均勻，壓制出高性能的產品。并具有保護脫模功能。

　　二，機器組成：

　　1：主機：

　　(1)以三梁四柱為框架，配置有主油缸、下油缸、充液裝置、上限位裝置下限位裝置等。工作臺面寬大，可安裝各種類型一出多件的模具。

　　(2)上下油缸均采用整體鍛件缸筒。

　　(3)機器立柱、油缸活塞桿均為表面熱處理后鍍硬鉻。

　　2：液壓系統：

　　(1)采用進口比例控制系統，可根據料漿的脫水性能及所壓產品特性對壓制速度進行無級多點自動控制，改善了壓制過程中壓力轉換的動態特性，確保壓制速度的穩定性和壓制壓力均勻性。

　　(2)采用高、低壓油泵組合供油方式，根據壓制工藝合理分配油源，減少系統發熱及多余油源的副作用。

　　(3)采用板式集成油路系統，減少了泄漏，方便了調整及維護。

　　(4)壓制力、頂出力(下缸浮動壓力)、注料力、脫模保護力等均無級可調。

　　(5)具備一般脫模和保護脫模功能。

　　(6)安裝有模具拉下安全保護閥。

　　(7)集中回油，配備冷卻裝置器。確保機器在正常溫度下工作。

　　3：電控系統：(1)采用流行的 AI人工智能控制技術。

　　(2)采用 PLC可編程序控制器集中控制。

　　(3)采用人機界面觸摸屏進行各種工藝動作、參數進行設定與調整。(包括：合模壓力、保壓壓力、壓制速度、合模延時、注料延時、保壓延時、卸壓延時、退磁延時、脫模方式、模具行腔高度、工藝曲線、報警顯示、壓機工作狀態顯示、故障說明、操作說明等)

　　(4)位裝置采用位移傳感器控制，能自動檢測下缸行程 ,并可在人機界面觸上準確的進行模具行腔的調整及壓制過程的監控。

　　(5) PLC可編程序控制器、人機界面等主要元件均為*件。

　　1.充磁線包：不銹鋼外罩，水冷，500安大電流，50000安匝數。

　　2.注料攪拌吸水裝置：分別由注料缸、注料閥、攪拌桶、真空泵、儲氣罐等組成，整套裝置為一體裝配。液控注料閥及復合式注料缸均采用設計結構，做到高密封性和料漿的低含水率，從而減少了設備維護，同時提高了生產效率。

　　3.工藝動作：備有手動和半自動循環兩種工藝動作方式，手動調整動作為按

　　壓相應按鈕得到相應的工藝動作，用來對機器進行調整或安裝模具時使用。半自動操作為按壓雙手按鈕，機器自動完成一次工藝動作循環。半自動保護脫模壓制循環如下：下缸頂出—滑塊快下—滑塊慢下—合模—自動注料—速度 1壓制—速度 2壓制—速度 3壓制—速度 4壓制—保壓(自動吸料)—卸壓(退磁)—下缸退回—上缸回程—取坯、清模。

　　三，現代磁材壓機電液比例控制系統介紹

　　(1)油源控制：油源配置有一臺排量為 10ml/r的柱塞泵和一臺排量為 40ml/r的葉片泵，組成低大流量和高壓小流量配合，由一臺 7.5KW三相四級電機前后軸同時拖動。不同工藝階段輸出壓力由比例溢流閥按程序進行控制，適應不同工況。

　　(2)上模缸控制：通過充液閥，比例方向閥組合可構成快進，慢進，工進和快進回程各種工藝要求速度。比例溢流閥可控制無桿腔平穩泄壓，避免開關方式泄壓導致的壓力沖擊使工件產生裂紋。另一比例閥控制上模缸下腔背壓，配合快進，慢進，工進工序，使上模運動平衡，提高工件加工質量。

　　(3)下模缸控制。通過比例方向閥程序控制，形成不同速度，以滿足快上，快下，浮動壓制和脫下模工藝要求，安全閥保護下模模具不受強制外力破壞。

　　(4)芯模缸控制，通過另一比例方向閥程序控制，可形成不同速度，以滿足快上，快下和脫芯模工藝要求，安全閥保護芯模模具不受強制外力破壞。

　　上述比例元件通過比例斜坡時間調整，能控制各工序的速度和壓力切換過渡時間，使用液壓缸運動平穩，系統壓力沖擊小，加載穩定，有利于工件壓制成型。

　　四，磁材壓機液壓系統優化設計

　　1、原液壓系統設計缺陷

　　綜合壓制工藝進行分析后發現，原壓機液壓系統的缺陷體現在以下方面：

　　1)泵站壓力控制油路設計不合理。

　　原系統中，閥1、2、3、13用于設定系統壓力,溢流閥1、2分別設定2個壓力值,當系統所需壓力較低時,YA2通電,溢流閥2工作;當系統所要求壓力較高時,閥1工作;當YA1、YA2都不通電時,系統卸載。上模缸上下腔的面積比為4 :1 ,再加上滑塊的自重,當上模缸上腔壓力很低時,壓機的壓制力也會很大。所以在壓制時上模缸下腔要提供一定的背壓來平衡掉一部分壓制力。閥4、5、6、12用于設定上模缸下腔壓力。上模缸在快速下降、慢速下降、壓制時所要求的壓力相差較大，在壓力切換過程中產生較大的沖擊，從而導致壓機產生較大的振動和噪音。現場監測的數據表明壓制過程中確實存在較大的液壓沖擊，如圖7、圖8所示。

　　a.1個流量閥,不能很好地實現執行機構的速度調節。運行速度大，會造成壓機各部件(特別是上模頭)對液壓機整體的沖擊，從而造成振動。

　　b原系統在產品壓制時,上模缸活塞桿往下運動,換向閥 21的電磁鐵 YA8通電,上模缸下腔的液壓油直接流入頂出缸 48上腔,使頂出缸活塞帶動陰模一起運動。上模缸下腔的油壓和頂出缸上腔的油壓建立了直接的線性關系,上模缸上下腔的有效面積比為 4 :1 ,如果上模缸上腔壓力太低,則不足以將產品壓制成型,壓力太高的話頂出缸上腔的壓力又太高，原方案不利于壓機的壓力分配。

　　2、比較成熟的雙閉環伺服節能改造

　　我公司通過對磁材壓機機械的運行情況認真分析，采用永磁同步電機加伺服驅動器，再配上高壓齒輪泵構成的雙閉環節能液壓伺服控制系統，收到了理想的效果。

　　近年來，隨著永磁材料性能的不斷提高和完善，特別是釹鐵硼永磁的熱穩定性和耐腐蝕性的改善和價格的逐步降低以及電力電子器件的進一步發展，加上永磁電機研究開發經驗的逐步成熟，經大力推廣和應用已有研究成果，使永

　　磁電機在國防、工農業生產和日常生活等方面獲得越來越廣泛的應用永磁同步伺服電動機的結構特點：永磁式同步電動機結構簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高，和直流電機相比，它沒有直流電機的換向器和電刷等缺點。和異步電動機相比，它由于不需要無功勵磁電流，因而效率高，功率因數高，力矩慣量比大，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉子參數可測、控制性能好，洪博創展自動化相關人員通過市場走訪，針對磁材壓機的工作流程，專門訂做了一款磁材壓機伺服驅動器，該驅動器具有以下特點：

　　a.高性能伺服控制：矢量控制+弱磁控制+ PID

　　b.HZ 180%，穩速精度： +/-0.02%，調速范圍 1：1000

　　c.150%額定電流 60S，180%額定電流 5S

　　d.32位高性能 DSP，性能，處理速度快

　　e.壓力速度雙閉環控制，根據系統所需要的壓力和速度，實現，快速控制，實現了按需供油，根本了解決了溢流引起的油溫過高和能量的損失。

　　f.CAN通訊功能，可輕松實現多泵合流

　　g.內置直流電抗器，可靠性高，故障率低

　　h.具有缺相，短路，過流檢測等多種保護方式

　　該方案采用一臺額定轉距 74NM的伺服電機，一臺額定電流為 32A的伺服驅動器和一臺 40ml/r油泵構成的壓力和流量雙閉環的伺服節能系統，同時結合 PLC控制技術對原磁材壓機的控制信號進行處理，處理完成后給定驅動器壓力和流量信號，在不同的工作階段，走不同的壓力和流量，這樣就可以滿足大流量，低壓力和小流量，大壓力的要求。同時減少了之前走大流量，低壓力時小泵溢流和走小流量，大壓力時大泵的溢流，節省了溢流的能量，真正達到按需供油的目的。同時由驅動器直接控制上模缸，芯桿缸和頂出缸，的上升和下降速度，彌補了原液壓系統不能進行壓制速度調節的缺陷。

　　3，改進效果

　　對系統進行改進后，經現場調試,將上模缸下腔的壓力設為 13 MPa左右(使

　　陰模強制下移需約 3MPa的壓力),通過驅動器調節將上模缸的壓制速度調整為

　　2.5mm/s，將頂出缸的脫模速度調整為 5mm/s，系統運行的可靠性和穩定性達到峰值，

　　此時的噪音和振動zui小，壓制出的產品具有很高的品質。對壓機性能進行優化后，取得如下效果：

　　(1)產品成型率顯著提高，由優化前的48%提升為98%;

　　(2)產品尺寸較優化前更準確，優化前尺寸誤差為0.4%，優化后尺寸誤差為0.1%，減少了燒結成型后的機加工量;

　　(3)優化后的產品密度更加均勻，保證了產品的磁均勻性，從而提高了電子產品的性能。

　　節省了一個比例閥，直接經濟價值2萬多元。

　　同時由于按需供油，電機不需要供油時電機停止，節電率達到70%以上。

　　五、結論

　　原系統沒有流量控制閥,但流量控制對壓機系統來說是一個*的因素。通過驅動器的計算,實現了對液壓缸運動速度的控制,繼而實現了對壓制速度的控制。原系統運行時存在壓力相互干擾問題,通過油路轉換優化,壓力干擾問題得以解決。改進后的液壓系統的工作壓力、壓制速度及壓制尺寸均可根據不同壓制品的不同工藝要求進行調解,確保了產品壓制的質量。