2

In diesem Fall geht es um eine 200-Tonnen-Servostanzpresse mit trockener pneumatischer Kupplung, die in einer neuen Energiestanzwerkstatt für Autoteile eingesetzt wird. Das Hauptverarbeitungsprodukt ist eine 2,5 mm dicke Batteriebefestigungshalterung aus Aluminiumlegierung 6061 mit einer Prägegeschwindigkeit von 16 Hüben pro Minute und einer Spitzenformlast von 175 Tonnen. Die Anlage lief 18 Monate lang ununterbrochen im Zweischichtbetrieb, insgesamt etwa 5200 Arbeitsstunden, bevor sie ausfiel. Das Störungsphänomen zeigte eine fortschreitende Verschlechterung: In der ersten Woche traten gelegentlich nur im spitzenbildenden Schlag Überlastungsalarme auf; In der zweiten Woche kam es mehrmals pro Schicht zu Alarmen, begleitet von hörbaren Rutschreibungsgeräuschen. Am Tag der formellen Inbetriebnahme konnte die Maschine keine vollständige Charge von 500 Stück ohne Abschaltung fertigstellen. Das interne Wartungsteam des Kunden hatte bereits versucht, Alarmcodes zu löschen, Luftrohrverbindungen festzuziehen und den Druckregler anzupassen, aber alle Maßnahmen konnten den wiederkehrenden Fehler nicht beheben. Zu den direkten Verlusten gehörten Ausfallzeiten der Produktionslinie, Nacharbeiten von Aluminiumwerkstücken außerhalb der Toleranz und das Risiko von Vertragsstrafen aufgrund verspäteter Lieferungen an ausländische Käufer. Unsere Fallstudie konzentriert sich auf die mehrschichtige Fehlerisolierung, die Überprüfung der Ursache, die Analyse von Fehlermechanismen, die Bewertung quantitativer Auswirkungen und ein standardisiertes Rahmenwerk für die vorbeugende Wartung, das für Servostanzpressen derselben Serie, die unter starken zyklischen Belastungsprägebedingungen arbeiten, wiederverwendet werden kann.

Vor der Demontage entwarf das Ingenieurteam eine Reihe kontrollierter Vergleichstests, um den Einfluss verschiedener Subsysteme zu trennen und irrelevante Einflussfaktoren zu eliminieren. Die Testpunkte umfassten die Konsistenz der eingehenden Materialdicke, die Zuführgenauigkeit des Drei-in-Eins-Zuführers, die Überprüfung des Zustands des Servomotors, den Eingriffsstatus des Hauptantriebszahnrads, die Stabilität der pneumatischen Versorgung und die Leistung des Kupplungsgetriebes. Die Materialstärke der Aluminiumspule wurde an 50 Punkten mit einer Schwankung von ±0,04 mm gemessen, was den Prozessanforderungen entspricht; Der Fehler bei der Vorschubgenauigkeit des Zuführers wurde innerhalb von ±0,02 mm kontrolliert, das Synchronisationssignal zwischen Zuführer und Kurbelwelle der Presse war normal; Der Isolationswiderstand des Servomotors, das Encodersignal und die Temperatur des Antriebsmoduls lagen alle innerhalb der Werksspezifikationen, was einen Ausfall des Servoantriebs ausschloss. Der einzige ungewöhnliche Datencluster konzentrierte sich auf das Kupplungsgetriebe-Subsystem.

Basierend auf den Testdaten identifizierte das Team drei überlappende Grundursachen anstelle eines einzelnen Punktfehlers. Hauptursache: Langfristige zyklische Stoßbelastung verursachte allmählichen und ungleichmäßigen Abrieb der Reibscheiben der Trockenkupplung. Der lokale Verschleiß verringerte die effektive Kontaktfläche der Reibpaarungen und verringerte so das maximal übertragbare Reibmoment. Sekundäre Ursache: Alterung des Lippendichtrings des Luftzylinders, was zu langsamer Luftleckage führt. Der tatsächliche Klemmdruck auf die Reibplatten nahm ab, wenn die Presse im Dauerbetrieb blieb. Tertiäre Grundursache: unzureichender Lockerungsschutz der Keilnabenschrauben. Wiederholte Vibrationen bei den Stanzzyklen führten zu einem Verlust des Schraubendrehmoments, wodurch die Kupplungsnabe bei der Übertragung hoher Drehmomente leicht exzentrisch wurde und der teilweise Verschleiß der Reibplatte verstärkt wurde. Die drei Faktoren wirkten zusammen und bildeten einen Teufelskreis: teilweiser Verschleiß → lokaler Schlupf → Wärmestau → beschleunigte Alterung der Dichtung → Druckabfall → schwerwiegenderer Schlupf, was schließlich zu einem häufigen Überlastschutzalarm führte.

Die trockene pneumatische Kupplung dieser 200T-Servo-Stanzpresse arbeitet mit Druckluft, um den Kolben zu drücken, der die beweglichen und festen Reibplatten fest zusammendrückt, um Drehmoment vom Schwungrad auf die Kurbelwelle zu übertragen. Bei starker Umformbelastung einer Aluminiumlegierung ist die momentane Stoßbelastung weitaus höher als die Stanzbelastung. Das Reibmaterial steht unter periodischer Scher- und Druckspannung. Wenn die Reibplatte bis zur Grenzdicke abgenutzt ist, wird die Kontaktdruckverteilung ungleichmäßig. In Teilkontaktzonen bilden sich heiße Stellen mit hoher Temperatur, die die Leistung des Reibmaterials verschlechtern und zu einer lokalen Abschwächung des Reibungskoeffizienten führen. Währenddessen funktioniert der Nitrilkautschuk-Dichtungsring im Luftzylinder über einen langen Zeitraum hinweg bei Temperaturwechseln zwischen Raumtemperatur und 80–90 °C. Durch die thermische Alterung verliert der Gummi an Elastizität und es entstehen winzige Luftleckkanäle. Das Luftversorgungssystem kann keine stabile Klemmkraft aufrechterhalten. Bei Keilwellennabenschrauben kann die hochfrequente Vibration beim Stanzen selbst mit Federscheiben zu Mikroschlupf der Gewindepaare führen. Ohne regelmäßige Überprüfung des Drehmoments nimmt die Vorspannkraft mit der Zeit ab. Durch die exzentrische Drehung der Kupplungsnabe wird die Belastung zusätzlich auf einen kleinen Bereich der Reibplatten konzentriert, wodurch der Verschleiß beschleunigt wird.

Es ist erwähnenswert, dass dieser Fehler zu einem typischen latenten Verbundverschleißfehler gehört. Das Alarmsystem gibt nur eine Rückmeldung über das Phänomen der Drehmomentüberlastung und kann nicht unterscheiden, ob die Überlastung auf eine Blockierung der Matrize, Materialanomalien, Servofehler oder Kupplungsschlupf zurückzuführen ist. Wenn es den Technikern an systematischen Isolationsteststandards mangelt, können sie die Fehlerstelle falsch einschätzen und Zeit mit irrelevanten Teilen verschwenden, was ein häufiges Problem bei der Wartung von Stempelwerkstätten darstellt.

Der Reparaturplan gliederte sich in mechanische Wiederherstellung, Optimierung des pneumatischen Schaltkreises, Neukalibrierung der Parameter und Wartungsschulung vor Ort, mit strengen Qualitätskontrollknoten nach jedem Schritt.

1. Demontage und Komponentenaustausch: Kupplungsdeckelbaugruppe demontieren, alte Reibscheiben herausnehmen, Druckplattenoberfläche auf Kratzer und Verformung prüfen; Ersetzen Sie alle Reibplatten, Kolbendichtringe und Staubschutzringe durch Originalersatzteile. Reinigen Sie den inneren Hohlraum des Kupplungsgehäuses vollständig, um abgenutztes Reibpulver zu entfernen und so zu verhindern, dass abrasive Partikel in neue Reibpaarungen gelangen.
2. Erneutes Befestigen der Keilnabe und Aufrüstung gegen Lösen: Ausrichtungsmarkierung der Nabe ausrichten, mittelfestes Schraubensicherungsmittel auf die Schraubengewinde auftragen, Schrauben Schritt für Schritt mit Präzisions-Drehmomentschlüssel über Kreuz anziehen, bis das Standarddrehmoment 240 N·m beträgt, Drehmomentkontrolllinie für eine spätere schnelle Überprüfung markieren.
3. Wartung der pneumatischen Rohrleitung: Demontieren Sie den ursprünglichen Öl-Wasser-Abscheider und das Filterelement, reinigen Sie die Luftleitung, ersetzen Sie die Filterpatrone, stellen Sie den Druckregler auf 0,50 MPa ein, führen Sie einen 60-minütigen statischen Druckhaltetest durch; Der Druckabfall muss weniger als 0,02 MPa betragen, um die Abnahme zu bestehen.
4. Anpassung der Servosteuerungsparameter: Geben Sie den Hintergrund des Servosystems ein, setzen Sie die Kupplungseinrückrampenzeit, den Drehmomentschutzschwellenwert und den Verzögerungskompensationswert zurück. Verlangsamen Sie die anfängliche Eingriffssteigung ordnungsgemäß, um starre Stöße zu reduzieren, während Sie gleichzeitig die Synchronisierung mit dem Vorschubsignal unverändert lassen, um eine Beeinträchtigung der Vorschubgenauigkeit zu vermeiden.
5. Mehrstufiger Laufabnahmetest: Leerlauf-Dauerlauf für 2 Stunden → 70 %-Lasttest-Stempeln für 4 Stunden → Volllast-Dauerüberprüfung für 8 Stunden. Zeichnen Sie während des gesamten Prozesses Drehmomentkurve, Kupplungstemperatur, Alarmprotokoll und Werkstückabmessungsdaten auf.

Quantitative Indikatoren nach der Wartung werden 30 Tage lang kontinuierlich verfolgt und aufgezeichnet. Die Kupplung kann das Nenndrehmoment auch bei Spitzenbelastung stabil übertragen; Der Überlastalarm aufgrund von Kupplungsschlupf tritt nicht erneut auf. Die Schwankungsbreite der Werkstückabmessungen verringert sich deutlich, die Nacharbeitsrate sinkt von 27,7 % auf 0,4 %. Die dem Kunden zur Verfügung stehende Produktionszeit pro Schicht erhöht sich und das Risiko der Auftragslieferung entfällt. Darüber hinaus hilft der maßgeschneiderte Wartungsplan dem Kunden, die passive Pannenwartung in eine vorausschauende Wartung umzuwandeln. Zu den regelmäßigen Inspektionsgegenständen gehören die Messung der Reibplattendicke, die Stichprobenprüfung des Schraubendrehmoments, die Dichtheitsprüfung des Luftkreislaufs und die Temperaturüberwachung, mit der frühe Verschleißsignale 4–6 Wochen vor einem möglichen Rutschfehler erfasst werden können.

In Kombination mit diesem Fall haben wir eine universelle Wartungsspezifikation für trockene pneumatische Kupplungen an 160T–250T-Servostanzpressen für das New-Energy-Stanzen erstellt:

• Täglich: Überprüfen Sie die ungewöhnlichen Geräusche der Kupplung, die Stabilität des Luftdruckmessers und die HMI-Drehmomentkurve. Notieren Sie die maximale Temperatur des Kupplungsgehäuses.
• Wöchentlich: Öl-Wasser-Abscheider entleeren, Rohrverbindungslecks prüfen.
• Monatlich: Probenahme, Drehmoment der Keilwellennabenschrauben prüfen, Restdicke der Reibscheiben messen, Kupplungsbelüftungslöcher reinigen.
• Alle 2000 Arbeitsstunden: Reibplatten, Dichtringe und Druckplattenoberfläche demontieren und prüfen; Ersetzen Sie die Verbrauchsmaterialien, wenn die Verschleißgrenze erreicht ist.
• Bei jeder Wartung: Archivieren Sie Testdaten, Alarmprotokolle und Fotos und erstellen Sie eine lebenslange digitale Datei der Kupplungskomponenten.