压力机一键换模系统研究_朱霖.pdf

第 58 卷0引言目前，普通的压力机更换模具正常流程如下：卸模。由工人手动操作，将滑块缓慢的点动运行到下死点，运行过程中需要注意模高，依次松开上下模的夹具（有手动夹具和电动夹具两种），待叉车或者行车将其卸下；装模。叉车或者行车将模具放置在工作台上，然后由工人进行定位操作，根据当前模具的参数，由人工调整模高至装模高度。通过手动或电动夹具对模具进行夹紧操作，点动操作将滑块运行到上死点，人工调节当前设备电机转速和平衡缸气压，直到满足此模具的工艺需求后方可进行生产操作。由上可见，普通冲压设备更换模具步骤多，时间长，一个环节出差错，都可能给模具造成较大的损害。面对日益严峻的市场竞争，需要一种高效、安全、精准的快速换模的控制方式。针对现有技术的不足，研究了一种压力机一键换模系统，以模高自动调节、气压自动调节、电机转速自动调节为主控制，搭配配方功能保证更换的每套模具的参数准确性，实现压力机从卸模到装模完成只需要一个按键确认，便可以完成整个卸模和装模的过程，包括自动完成适应当前模具的电机转速和平衡缸气压的调节等压力机参数。1一键换模系统构成如图 1 所示，本一键换模系统主要包括模高编码器、气压比例阀、位置编码器、压力机控制器（PLC）、总控触摸屏、换模台车、快速换模装置（含上、下夹模、举模）和主电机变频器构成。其中，模高编码器用于采集滑块的当前模高；气压比例阀用于调节和反馈平衡缸的当前气压；位置编码器用于采集冲压设备的实时角度信号；冲压设备控制器（PLC）用于控制冲压设备工作，同时根据接受到的配方号对模高、气压、主电机转速等进行自动调节；总控触摸屏主要用于将设备信息做成可视化的界面，向客户展示设备的运行状态等信息，模具的参数信息通过触摸屏做成配方存储在触摸屏里；主电机变频器负责调整冲压设备的主电机速度，具体调整数据由触摸屏发出指令，通过 PLC 控制来实现速度的调节功能。2一键换模系统控制步骤如图 2 所示，本一键换模系统包含以下控制步骤：（1）压力机切换到连线模式，且满足一键换模必要条件。通过总控选择欲更换的模具编号（所有模具信息提前人为录入）；选择完毕确认并发送至设备控制器和台车。这里可以根据需要在总控操作界面增加操作权限，非指定人员禁止操作换模系统；（2）压力机控制器接受到换模指令后开始自动进行旧模具卸下前的准备工作（降低主电机的当前转速，向上微调当前模高）；（3）换模台车接收到换模指令后，通过 RFID 读取台车上的新模具编号，并与总控发来的编号进行收稿日期：2022-12-23；修订日期：2023-01-20作者简介：朱霖（1987），男，电气工程师，主要从事压力机电气控制、机电一体化设计与研究。E-mail：压力机一键换模系统研究朱霖，邵振荣，曹镇游，王明柱（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225000）摘要：对压力机一键换模系统进行研究，目的是寻找一种方法，能够安全、有效、快速、简捷地实现压力机快速换模，减少换模停机时间，提高生产效率。关键词：压力机；一键换模；快速换模；系统中图分类号：TG315.5文献标识码：ADOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.019文章编号：1672-0121（2023）03-0078-03第 58 卷 第 3 期Vol.58 No.3CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY2023 年 6 月Jun.202378-第 3 期对比，对比结果正确后进行后续动作，反之返回报警信号给总控，终止换模程序；（4）压力机完成步骤（1）后，由压力机控制器发出指令，配置位置编码器，滑块自动运行到下死点位置；（5）滑块到达下死点后，上夹模松开并复位（退回到上夹模的原点位置）；（6）下夹模松开并复位（退回到下夹模的原点位置）；（7）举模升起，将模具抬起；（8）向换模台车发送允许换模信号，同时压力机控制器根据步骤（1）收到的模具号，调整当前模高（模具号对应相应的配方数据，正常包括：装模高度、允许速度、平衡缸气压等）；（9）换模台车收到信号后，工位 1 进入模区拉走旧的模具；然后工位 2 根据步骤（1）收到的模具编号，在步骤（2）确认无误的前提下，送入新的模具进入设备的模区；（10）完成步骤 9 后，台车的工位 1、工位 2 复位（返回原点），向压力机控制器发出换模结束信号；（11）压力机控制器收到换模结束信号后，举模落下；（12）上夹模前进到位，并夹紧；（13）下夹模前进到位，并夹紧；（14）压力机控制器控制滑块返回到上死点；（15）压力机控制器根据新的模具号，调整主电机转速以及平衡缸当前气压，以满足当前模具的生产需求。至此，整个流程结束。3系统特点（1）压力机 PLC 在接受到换模指令时，会对主电机进行固定速度降速处理，可保障可保证压力机停上、下死点的时候，位置更精确，不会造成过大偏差。（2）拆模前对当前模高进行微上调，当滑块下降到下死点时，上下模闭合时的冲压力会大大减小，可有效保护模具安全。（3）一键换模系统中，可同时进行多台冲压设备的独立换模操作。过渡辊道平衡缸位置编码器模高编码器平衡缸冲床机架滑块B模具上模移入模区前状态模具自移式夹紧器触摸屏变频器电控柜PLC电气比例阀调压阀双工位换模台车前后推拉机构模具下模工作台板二工位模具台车部分模具升降辊道（前后）工作台板A-A模具升降辊道模区部分一工位模具模具升降辊道（左右）自移式夹紧器台车部分模具定位柱推拉机构左右BAB-B图 1一键换模系统构成图朱霖，等：压力机一键换模系统研究79-第 58 卷（4）换模台车的 RFID 功能与总控相配合，可有效保证更换模具的正确性，如总控人为选择的模具号错误，RFID 功能可自动识别实际的模具号，并完成对比报错中断换模，避免换错模具。开始一键换模信号系统自检、分配对数配方主电机降速RFID 识别断模具编号模高调整模具编号一致换模台车运行至工位滑块停下死点上夹模松开上夹模复位滑块回上死点下夹模松开下夹模复位举模抬升收到结束信号发送换模信号扫描等待模高调整压力机工位 1 拉出旧模具工位 2 送入新模具换模台车复位发送换模结束信号举模落下滑块停下死点上夹模前进到位上夹模夹紧下夹模前进到位下夹模夹紧滑块回上死点设备对数调整收到换模信号扫描等待NY系统报警结束NNY换模台车图 2一键换模系统控制步骤图Y80-第 3 期1概述炭素压机是一种用于炭素材料成形的压机，目前国内市场上主要有卧捣卧挤炭素挤压机和立捣卧挤碳素挤压机。该压机可以将混捏后的糊料挤压成具有一定形状、密度、尺寸和硬度的炭素制品，主要用于石墨电极的生产。电极的成形是一个直线挤压的过程，每次装填的糊料可以连续挤压成形，但产品的长度需求长短不一。为了满足生产工艺需求，降低成本，提高工作效率，炭素压机随动剪切控制研究具有十分重要的意义。目前采用的剪切方式主要有两种：固定剪切和随动剪切。固定剪切的剪刀片是固定在某个位置，在压型机连续挤压时，安装在型嘴前方的检测装置发讯，压型机停止挤压，同时剪切装置上的剪刀片从产品的两侧沿径向方向伸出将产品剪断。另外一种是随动剪切，其剪刀架可以沿着产品的轴向进行直线往复运动，当检测装置发讯后，挤压不中止，剪刀架沿着导向匹配出料速度，剪断，再返回到初始位。两种剪切方式的优劣比较如下：固定剪切结构简单，成本低，易于后期的维护；但随动剪切过程不收稿日期：2022-12-10；修订日期：2023-01-15作者简介：段颖锴（1994），男，设计员，助理工程师，从事电气自动化方向研究炭素压机随动剪控制研究段颖锴（太重（天津）滨海重型机械有限公司 技术中心，天津 300450）摘要：炭素压机是生产电极的重要设备，随动剪切是提质增效的关键工艺。因此，探究炭素压机随动剪切控制具有十分重要的意义。本文通过对比剪切方式的优劣，提出随动剪切的控制需求，设计了随动剪速度控制系统。结合随动剪切速度控制系统实际运行情况和数据分析表明，该控制系统可以保证产品精度，提高生产效率。关键词：炭素压机；随动剪；PLC；速度控制系统中图分类号：TG333.2+1文献标识码：ADOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.020文章编号：1672-0121（2023）03-0081-05第 58 卷 第 3 期Vol.58 No.3CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY2023 年 6 月Jun.2023Study on one-key die changing system on the basis of pressZHU Lin,SHAO Zhenrong,CAO Zhenyou,WANG Mingzhu（Yangli Group Co.,Ltd.,Yangzhou 225000,Jiangsu China）Abstract:Based on the research of the one-key die changing system for press,the aim is to find a methodthat can safely,effectively,quickly,and simply achieve rapid die changing of the press,which can reducedie changing downtime and improve production efficiency.Key words:Press;One-key die change;Quick die change4结束语本系统充分考虑到了一键换模过程中的安全细节，从而实现了冲压设备稳定、安全地进行整个换模过程，大幅度提高了生产效率，降低了人力和时间成本。参考文献：1朱霖，孙健，闾浩，等.自动换模系统在冲压生产线中的应用J.锻压装备与制造技术，2018，53（5）:17-18.2苏成君，滕薇.压力机电气自动控制技术J.一重技术，2008（3）.3颜全生，杜江.PLC在压力机控制系统的应用J.电气传动，2009（3）.4刘茂银,梅碧舟.压力机控制系统中 PLC 的应用及设计J.锻压装备与制造技术，2007，42（3）.81-