汽車(chē)零件高速落料沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線淺談

周大勇，李 偉，候 銀

（佛山市南海力豐機(jī)床有限公司，廣東佛山528241）

汽車(chē)零件高速落料沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線淺談

周大勇，李 偉，候 銀

（佛山市南海力豐機(jī)床有限公司，廣東佛山528241）

介紹了一種汽車(chē)零件高速落料沖壓自動(dòng)化柔性生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線具有鋼卷開(kāi)卷、校平、伺服步進(jìn)送料、涂油防銹、工作臺(tái)整體升降、壓力機(jī)落料、成品與廢料分揀收集等功能。可適應(yīng)多工位級(jí)進(jìn)沖壓模具的生產(chǎn)工藝需求，帶動(dòng)了沖壓成形技術(shù)向柔性、高效率、高精度、節(jié)能環(huán)保等方向發(fā)展。

機(jī)械制造；沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線；側(cè)邊定位；工作臺(tái)自動(dòng)升降；鎖緊

1 引言

隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)呈現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模化、車(chē)型個(gè)性化特征，車(chē)型批量小、車(chē)型變化快、多車(chē)型共線生產(chǎn)、車(chē)身覆蓋件大型化一體化等趨勢(shì)日顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車(chē)制造中有60%～70%的金屬零部件需經(jīng)塑性加工成形，而沖壓加工是完成金屬塑性成形的重要手段，占整車(chē)生產(chǎn)成本的40%。針對(duì)這一現(xiàn)狀，我公司通過(guò)對(duì)一汽、二汽、廣州鐵道車(chē)輛廠（配套日產(chǎn)、廣本）等汽車(chē)零配廠的調(diào)研，研究開(kāi)發(fā)出完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控板料生產(chǎn)線——汽車(chē)零件高速落料沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線。其最大特色是可完成鋼卷自動(dòng)拆卷、校平去除內(nèi)應(yīng)力、伺服步進(jìn)送料、涂油防銹等工序，最終通過(guò)壓力機(jī)，將板料制成所需汽車(chē)鈑金零配件（圖1），也可以通過(guò)調(diào)整部分附件，擴(kuò)展成汽車(chē)板料開(kāi)料生產(chǎn)線。

2 生產(chǎn)線運(yùn)行原理

如圖2所示，生產(chǎn)線由上料小車(chē)、自動(dòng)定位開(kāi)卷機(jī)、多輥校平機(jī)、活套、大型工作臺(tái)、伺服送料系統(tǒng)、高速型（60spm）機(jī)械壓力機(jī)、成品收集及氣動(dòng)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成。生產(chǎn)時(shí)，首先由行車(chē)將成捆的卷料放置在備料臺(tái)上，上料小車(chē)自動(dòng)接料并運(yùn)行至開(kāi)卷機(jī)。PLC控制系統(tǒng)依據(jù)輸入的來(lái)料規(guī)格，自動(dòng)定位開(kāi)料系統(tǒng)發(fā)出的指令，使上料小車(chē)自動(dòng)運(yùn)行至開(kāi)料系統(tǒng)。同時(shí)，將板料置于對(duì)中位置，再由液壓漲縮卷筒將料卷漲緊定位，并進(jìn)行開(kāi)卷送料。板料經(jīng)引料裝置進(jìn)入校平機(jī)，校平機(jī)采用四重多輥式不平行輥列，達(dá)到板料平整，消除板料的內(nèi)應(yīng)力。校平好后的板料再進(jìn)行料頭剪切，進(jìn)入活套地坑，形成一個(gè)緩沖環(huán)，以補(bǔ)償卷材在開(kāi)卷校平部分連續(xù)運(yùn)行與進(jìn)入落料切斷沖模時(shí)的間歇?jiǎng)幼鞯乃俣炔睢幕钐椎乜由蟻?lái)的板料經(jīng)由具有自動(dòng)升降、多功能的大型工作臺(tái)上設(shè)置的電動(dòng)自動(dòng)對(duì)中裝置、防止斷電退料裝置、交流伺服定尺送料裝置、雙面輥式涂油裝置、可液壓伸縮式導(dǎo)料平臺(tái)，將板料送入壓力機(jī)級(jí)進(jìn)模具，按步進(jìn)要求送料，并在每一個(gè)步進(jìn)后，送料輥快速抬起（釋放），避免與模具定位銷(xiāo)造成板料的過(guò)定位，造成模具損壞。沖壓落料后成品與廢料分離，直至成品輸送并集中收集。

生產(chǎn)制造工藝流程如圖3所示。

圖3 生產(chǎn)線工藝流程圖

在程序控制上，生產(chǎn)線可通過(guò)手動(dòng)和自動(dòng)方式進(jìn)行控制。當(dāng)采用手動(dòng)控制方式時(shí)，操作者通過(guò)操作面板上的按鍵以點(diǎn)動(dòng)的方式控制各部分的動(dòng)作；采用自動(dòng)控制方式時(shí)，生產(chǎn)線將按照編好的加工程序自動(dòng)完成各種加工動(dòng)作。

3 生產(chǎn)線性能特點(diǎn)

3.1 自動(dòng)定位開(kāi)卷機(jī)與高精度、高速度校平機(jī)

上料時(shí)，為確保鋼卷上料后與安裝在壓力機(jī)中的模具在同一中心位置，以縮短上料輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料，在開(kāi)卷機(jī)設(shè)鋼卷側(cè)邊定位控制裝置。該裝置由一個(gè)伸縮擋板、一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)伸縮擋板的液壓缸作為動(dòng)力源、一個(gè)用于檢測(cè)鋼卷端部的接近開(kāi)關(guān)和可隨液壓缸同步伸縮的位移傳感器組成（圖4）。生產(chǎn)過(guò)程中，依據(jù)來(lái)料規(guī)格設(shè)定參數(shù)后，PLC程序向側(cè)邊定位裝置發(fā)出指令，伸縮擋板在液壓缸的帶動(dòng)下迅速沿開(kāi)卷機(jī)的主軸方向平移至指定位置。同時(shí)，位移傳感器通過(guò)液壓缸活塞桿伸縮計(jì)算，向PLC程序發(fā)出用于停止平動(dòng)的信號(hào)。當(dāng)鋼卷由上料小車(chē)運(yùn)至可令接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作的位置時(shí)，接近開(kāi)關(guān)向PLC發(fā)出信號(hào)，上料小車(chē)停止，鋼卷準(zhǔn)確停留在設(shè)置位置。

在輸料過(guò)程中，為保證零件在成形后的加工質(zhì)量，提高整線生產(chǎn)速度，我公司結(jié)合多年數(shù)控板料生產(chǎn)線設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用了多輥校平方式，利用板料反復(fù)變形去除應(yīng)力，獲得板料平整度，其校平精度不大于0.8mm/m2，校平速度 42m/min。

3.2 伺服送料高精度、高速度

伺服控制系統(tǒng)與包膠夾送輥組合，通過(guò)編碼器閉環(huán)控制，保證步進(jìn)送料精度。由于在送料過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的打滑、送過(guò)現(xiàn)象，以及包膠夾送輥在長(zhǎng)期工作下會(huì)磨損，除采用數(shù)字式伺服電機(jī)做定尺驅(qū)動(dòng)外，還應(yīng)用測(cè)量輥+編碼器形成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，以提高送料精度，確保送料精度不大于±0.1mm，最大送料速度達(dá)110m/min。保證了成品零件加工質(zhì)量及整線線速度42m/min、加速度7m/s2的高速連續(xù)生產(chǎn)，大大提高了整線生產(chǎn)效率。

3.3 工作臺(tái)整體自動(dòng)升降、鎖緊功能

考慮到壓力機(jī)沖壓模具的規(guī)格不同，為使板料能順利通過(guò)傳輸帶，將所有輸送料機(jī)構(gòu)集中在同一工作臺(tái)上，利用渦輪、蝸桿自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)，調(diào)整整個(gè)工作臺(tái)的高度，實(shí)現(xiàn)板料的輸送。同時(shí)，為保證工作臺(tái)在工作狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)定性，在升降機(jī)構(gòu)與工作臺(tái)間設(shè)計(jì)了鎖緊裝置（圖5）。該裝置通過(guò)液壓缸控制一組碟簧，實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)調(diào)整時(shí)放松，到位時(shí)鎖緊，以保證調(diào)整前后工作臺(tái)在工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，提高整線生產(chǎn)自動(dòng)化程度。

4 同類(lèi)產(chǎn)品比較

該生產(chǎn)線已在廣州鐵道車(chē)輛廠、一汽等汽車(chē)零配廠生產(chǎn)運(yùn)行。與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品比較，具有結(jié)構(gòu)緊湊、整機(jī)重量輕、節(jié)能環(huán)保、自動(dòng)化程度高、高節(jié)拍、高精度等特點(diǎn)。具體比較如表1所示。

表1 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)性能對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)零件高速落料沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的成功研制，改變了以往的加工工藝，提高了板料塑性成形后的綜合力學(xué)性能，提高了生產(chǎn)效率，具有較大的柔性，特別適合多品種、小批量的制造模式，大大提高了汽車(chē)零配件制造廠的快速反應(yīng)能力，增加了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。在綠色制造方面，縮短了我國(guó)與世界先進(jìn)水平的差距。

該生產(chǎn)線的相關(guān)技術(shù)，我司已進(jìn)行了知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，其中獲發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利2項(xiàng)。

[1] 蔡 軍，賀本湖，陳景松，余秀慧.現(xiàn)代轎車(chē)制造中的開(kāi)卷落料線.鍛壓機(jī)械，2002（1）.

[2] 徐 剛，魯 潔，黃才元.金屬板材沖壓成形技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2004（4）.

[3] 張秀花.EMP630噸開(kāi)卷落料線.汽車(chē)工藝與材料，2007（9）.

[4] 程國(guó)中.自動(dòng)開(kāi)卷落料線在汽車(chē)生產(chǎn)中的應(yīng)用.汽車(chē)制造業(yè)，2009（19）.

Discussion about automatic&high-speed blanking and pressing production line for auto parts

ZHOU Dayong,LI Wei,HOU Yin
（Foshan Nanhai Lifeng Machine Tool Co.,Ltd.,Foshan 528241,Guangdong China）

A flexible high-speed blanking and pressing production line for auto parts has been introduced in the text.The line has many functions including decoiling,leveling,servo feeding,oil rust,table up&down,and scrap sorting collection,which is suitable for process demands of multi-station progressive tool.It has been pointed out that this flexible and energy-saving line with high-efficiency&accuracy is a leader in the industry.

Automatic pressing production line;Side positioning;Automatic up and down of working table;Locking tightly

TG385.9

B

1672－0121（2012）02－0019－02

2011－12－06

周大勇（1969－），男，工程師，從事金屬帶材剪切、精整系列生產(chǎn)線研發(fā)設(shè)計(jì)