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模块化液压拉伸垫案例分析 【下篇】
2019-12-25 16:50:23· 来源：穆格MOOG
穆格交付了一套由液压动力单元、液压控制阀块、径向柱塞泵、阀、过滤器和冷却回路组成的液压拉伸垫系统；该系统还配备了一个活塞式蓄能器站。2个独立的拉伸垫液
穆格交付了一套由液压动力单元、液压控制阀块、径向柱塞泵、阀、过滤器和冷却回路组成的液压拉伸垫系统；该系统还配备了一个活塞式蓄能器站。2个独立的拉伸垫液压缸用于产生压边力，采用法兰安装方式与液压垫控制阀块直接相连。控制阀块上装有SE3伺服插装阀、缓冲蓄能器及安全回路。
确定功能与设计规范
拉伸垫控制阀块与液压缸直接相连，控制阀块上装有SE3伺服插装阀、缓冲蓄能器及安全回路
①液压缸
③三通伺服插装阀
②安全阀
④蓄能器
液压动力单元的液压控制阀块可保护泵，并可实现加热操作。
此系统中使用的是压力控制的径向柱塞泵。选择配置这些泵是为了能在不影响当前生产的情况下更换泵。某个泵出现故障时，其他泵仍能继续运行，只不过生产速度会出现下降，但生产不会中断。
此系统中使用的是压力控制的径向柱塞泵。选择配置这些泵是为了能在不影响当前生产的情况下更换泵。某个泵出现故障时，其他泵仍能继续运行，只不过生产速度会出现下降，但生产不会中断。
①集成控制阀块液压缸
②配管
③液压动力单元
在压机的初始工位，钣金件被拉伸垫系统深拉，然后经由物料输送系统传送到压机内的其他工位。拉伸垫系统是成型过程中真正的“核心”，对生产出的零件质量具有重大影响。拉伸过程的作用是将钣金件坯成型为由上模和下模 (2) 确定的形状，同时钣金件厚度保持恒定。在精确控制的压边力的作用下，钣金件被压制成型，并且不会造成裂纹或皱褶。
拉伸垫系统设计
①拉伸零部件
②下模
③夹紧螺栓
④拉伸液压缸
⑤拉伸垫垫板
⑥液压缸安装支座
生产过程顺序
预加速
拉伸垫预加速是为了减少模具和机器的冲击力，拉伸垫系统在滑块冲压之前开始移动，因此滑块与料坯夹具之间的相对速度远低于拉伸垫系统未控制时的相对速度。由于滑块与模具实现了软接触，在保证零件质量稳定的情况下，冲压次数随之增加，同时噪音水平下降，模具使用寿命增加。
拉伸过程
在拉伸过程中，钣金件被料坯夹具紧紧夹住。滑块及相连的上模以最高每秒一米的速度移动，然后对拉伸垫系统施加高达 2500 吨的冲压力，并将钣金件压制到下模中。穆格 SE3 伺服插装阀控制着拉伸垫系统的拉伸力，然后确保液压缸在所需时间返回到指定的起始位置。根据工件不同（例如车顶、车门或挡泥板），压力控制器中会为特定模具设定不同的拉伸力。这些通过单独的轴控制器控制，从而确保物料以最佳方式流动。为了防止设备中出现压力冲击，回油管中还安装了一个缓冲蓄能器。
拉伸垫系统向上运动
两个液压缸中都集成了精密的位置测量系统，用于测量拉伸垫系统的位置。这样就可以在拉伸过程后将拉伸垫系统精确定位到指定位置，定位精度最高可达十分之一毫米。传感器集成在液压缸中，负责测量压力，并将测得的信息传递给控制器。此压机的最大冲压速度为每秒 1.4 m，支持每分钟冲压 30 次。所有液压控制产品和功能，如伺服插装阀、位置测量系统和安全技术，都集成在液压控制阀块中。由于设备非常紧凑，因此可以高效地利用生产区域。配管也可以铺设得尽可能短，从而降低压力损失和成本。
设计制造与软件开发
在真实的压机中，应该使用在元件挑选和性能分析阶段被证明有效的控制结构作为拉伸垫系统的驱动软件。
为了避免在将 Matlab Simulink 中的控制结构移植到软件中时出现错误，我们为 Matlab Simulink 开发了一个工具链来自动生成源代码。“我们面临的挑战是如何将生成的 C 代码集成到穆格控制器 MSCII 中”，穆格软件开发人员 Andreas Heydlauff 说道，“这需要开发特殊的工具链和固件接口。功能块必须与硬件 IO 关联起来，而 Profibus 接口必须与机器的上位控制器关联起来”。
拉伸过程的功能描述
①拉伸垫系统开始预加速
②按照设定的曲线，在较低冲击力下闭合并建立拉伸力
③滑块到达下止点，拉伸垫系统释放拉伸力
④拉伸垫系统回退
⑤拉伸垫系统伸出
⑥拉伸垫系统在可自由设定的拉伸力下进一步伸出
⑦打开料坯夹具并移动到取料位置
⑧到达新循环的开始位置
安装与调试
为了测试系统是否满足所有要求，我们在穆格卢森堡分公司设计了一套带有运动质量的试验装置。该试验装置表明，穆格系统足以满足指定的速度和定位精度要求。
①带控制阀块的液压缸
②配管
③液压动力单元
穆格卢森堡分公司设计了一套包括运动质量、液压缸和液压控制阀块的试验装置。得益于这套试验装置，调试时间从八周缩减到两周。
我们还利用基本机械和液压仿真模块构建了一部分硬件，并在回路 (HIL) 测试环境中对该硬件进行了测试。穆格控制器与 HIL PC 相连，因此控制器可以控制在 PC 上模拟的拉伸垫系统。此模拟有利于测试控制器和软件，能够在对真实机器开展调试之前先纠正软件错误，从而将调试时间从八周缩减至两周，成本也显著降低。
项目成果
穆格在整个项目中与 Hagel 及其他服务提供商密切合作。
来自德国、卢森堡和中国的专家参与了系统规划、设计和调试工作。正如穆格卢森堡分公司项目经理 Reiner Kohlhaas 所说的那样：“我们需要在不同专业领域之间，以及外部合作伙伴和供应商之间做好协调工作，解决其中面临的困难。
但重要的是最终结果，整个项目大获成功。所有参数都是按照我们在项目开始时定义和模拟的情况实施的。这让我们以及客户感到非常愉快，尤其是我们在合作中建立了良好的信任”。
Hagel 的总经理 Martin Hagel也对该项目的进展十分满意，并补充道：“功夫不负有心人。最终客户的零件质量、冲压次数、产量和生产率都取得了显著提升。他们的订单数量也因此大幅增加”。
项目概况
第一台 2500 吨压机采用了2点拉伸垫系统，于 2014 年 7 月安装并完成调试。
从那时起，它一直在生产零件，并保持了极高精度，而且冲压次数最高可达每分钟 30 次。
由于这次合作非常成功，而且我们为客户量身定制的解决方案令客户非常满意，因此这家中国汽车零部件供应商决定购买更多的设备。2015 年，又有一台配备6点拉伸垫系统的 2400 吨压机和另一台配有2点拉伸垫系统的 3200 吨压机成功安装并完成调试。
自此，这三台压机就一直在两班和三班作业中运行，表现出极高的耐用性。
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