壓力機在沖壓自動化生產工藝中的應用

文／曾耀華，石海達，周露平，李和平·上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司

沖壓自動化生產工藝

在傳統的沖壓生產線中，前后設備間板料的搬運靠人工手動取放。隨著生產節拍的不斷提升，手工取放料不但無法滿足高節拍的需求，還帶來了安全隱患。由于人員專注于取放料速度的提升，忽視了設備運動的危害，經常出現設備壓到人手致傷致殘的事故。因此，代替人工操作的機械手自動化生產線應運而生。

自動化生產，即采用設備代替人工實現前后壓力機間的板材運送。不但避免了人員受傷的風險，還提升了35%左右的生產效率。2005年之后，國內汽車生產企業沖壓零件的自動化生產技術，如雨后春筍般涌現，開啟了沖壓自動化生產的大幕。圖1所示為沖壓自動化生產線示意圖。

圖1 沖壓自動化生產線示意圖

壓力機主要生產工藝參數介紹

目前主流壓力機均為機械式封閉壓力機，可適用于薄板零件的沖裁、成形、彎曲、校正、淺拉伸等各種冷沖壓工藝。壓力機的工藝參數至關重要，不僅影響產品的成形質量，還對效率、成本甚至安全有很大影響。下面將就部分壓力機重要參數及精度進行簡單闡述：

壓力機基礎

壓力機的基礎要承受壓力機的重量和抵抗開動壓力機時的振動力，并將其傳至基礎下的地基上。地基要以能夠可靠承受0.15MPa為前提。地基的強度由土建部門根據當地的土質進行設計施工。

混凝土基礎必須一次澆灌完成，中間不得間斷。基礎混凝土填實完畢后應立即將表面一次抹平，以后只準鏟平或磨平。考慮到防油的需要，基礎底部上平面應涂防酸水泥等作特殊防護。

基礎圖所提供的是基礎內部尺寸，為安裝壓力機所需的最小空間尺寸。其所用水泥標號、鋼筋的布置，基礎承載面積大小和基礎壁厚等與強度有關的指標，不能降低。要求基礎承壓能力大于1.95MPa。

導柱同步度

導柱：用于連接橫梁齒輪箱和滑塊，將齒輪箱減速后的運動傳遞給滑塊，進而實現滑塊的上下運動。一般有單點、雙點及四點式，即一個導柱、兩個導柱或4個導柱。

導柱同步度：是指雙點或四點式壓力機導柱在上下運動中的同步精度。此參數一般在壓力機制造廠內出廠前進行驗收。導柱同步度精度需控制在0.5mm之內，過大的不同步將會對滑塊受力產生嚴重的拉伸影響，進而影響滑塊在下死點對產品成形時的產品質量。

裝模高度

裝模高度是指滑塊下表面與工作臺上表面之間的距離，有最大和最小裝模高度。設計沖模時，考慮到壓力機上安裝模具的可能性和模具刃磨后繼續使用，模具的閉合高度不允許采用壓力機裝模高度最大和最小兩個極限值。圖2所示為壓力機裝模高度示意圖。

壓力機公稱力

公稱力是壓力機在結構上能夠安全地承受的最大允許沖壓能力。實際工作時應充分考慮材料板厚以及材料強度的偏差、模具的潤滑狀態和磨損變化等條件，使沖壓能力保有一定的寬裕度。

圖2 壓力機裝模高度示意圖

特別是進行落料沖裁加工等產生沖擊負荷的作業時，其工作壓力最好限制在公稱力的80%以下。倘若超出上述限值，滑塊與傳動連接部位可能產生劇烈振動并受損，影響壓力機的正常使用壽命。圖3所示為公稱力允許負荷曲線。

圖3 公稱力允許負荷曲線

壓縮空氣壓力

壓縮空氣是保證壓力機順利運轉的主要動力源，也是壓力機部位動力源的控制回路源。每個部位對壓縮空氣壓力的需求值不同，工廠配送的壓縮空氣壓力值以壓力機的最大需求值為準，其余需求值較低的部位配備減壓閥進行壓力調節。

壓縮空氣在沖壓自動化生產工藝中的功能可分為兩類：產品質量類和動作功能類。產品質量類即用于產品質量成形，比如氣墊壓力；動作功能類即參與壓力機的動作控制，如離合器壓力等。以筆者所在企業的壓力機為例，壓力機各功能模塊所需壓縮空氣壓力值如表1所示。

壓力機參數遠不止上述的5個，下面就筆者所在企業的壓力機參數進行簡單匯總并展示（表2），供大家參考。

表1 各功能模塊所需壓縮空氣壓力值

表2 壓力機參數匯總

結論

壓力機是沖壓生產工藝中的主要設備，隨著汽車產業的飛速發展，汽車行業對各種高精設備的需求也不斷提升。沖壓工藝發展的過程中，先后經歷了人工手動線生產、自動化斷續生產及自動化高速連續生產三個過程。每次模式的更新迭代中，生產設備都在其中起到了重要的作用。