一種汽車(chē)內(nèi)飾件成形液壓機(jī)

李 巖 ，張海杰 ，陳 峰

（1.高端成形機(jī)床成套裝備安徽省技術(shù)創(chuàng)新中心，安徽 合肥 230123；2.合肥合鍛智能制造股份有限公司，安徽 合肥 230123；3.蘇美達(dá)股份有限公司，江蘇 南京 210018）

汽車(chē)內(nèi)飾件成形工藝流程為蒙皮、發(fā)泡、澆注、合模、成形+保壓、冷卻。采用發(fā)泡機(jī)與幾臺(tái)成形壓機(jī)組成生產(chǎn)單元，壓機(jī)一般采用四柱壓機(jī)，存在生產(chǎn)節(jié)拍較慢、保壓時(shí)間長(zhǎng)、壓力不穩(wěn)定等問(wèn)題。

汽車(chē)內(nèi)飾件成形液壓機(jī)，采用專(zhuān)門(mén)的移動(dòng)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)成形之間的各工序之間的全自動(dòng)轉(zhuǎn)換，提高的生產(chǎn)效率，減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，采用精度較高的框架式結(jié)構(gòu)，滑塊導(dǎo)向采用可調(diào)式導(dǎo)軌，閉環(huán)壓力控制技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用提高產(chǎn)品成形質(zhì)量。

1 內(nèi)飾件成形工藝簡(jiǎn)介

如圖1所示，汽車(chē)內(nèi)飾件成形生產(chǎn)工藝為：一臺(tái)澆注機(jī)器人與8臺(tái)成形液壓機(jī)組成一個(gè)生產(chǎn)單元。工人在操作區(qū)進(jìn)行蒙皮、取成品零件等工藝操作。當(dāng)蒙皮操作完成后，啟動(dòng)壓機(jī)可實(shí)現(xiàn)由壓機(jī)移動(dòng)工作臺(tái)將已蒙皮下模移動(dòng)到澆注機(jī)器人一側(cè)，并發(fā)信號(hào)給澆注機(jī)器人。澆注機(jī)器人自動(dòng)移動(dòng)到澆注位置進(jìn)行澆注，澆注完成后由機(jī)器人發(fā)信號(hào)給壓機(jī)，壓機(jī)移動(dòng)臺(tái)將已澆注完成的下模快速移動(dòng)到壓機(jī)內(nèi)，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓制、合模、保壓。完成后，壓機(jī)自動(dòng)回程、開(kāi)模、移動(dòng)臺(tái)自動(dòng)開(kāi)出至操作工位，工人取下成品，進(jìn)入下次循環(huán)。

2 主要技術(shù)特點(diǎn)

2.1 移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度快

發(fā)泡料從澆注開(kāi)始到壓機(jī)合模完成僅需60s左右，而整個(gè)澆注過(guò)程需40s。因此壓機(jī)移動(dòng)臺(tái)由澆注位移動(dòng)到壓機(jī)內(nèi)以及壓機(jī)合模總共僅有20s時(shí)間。移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度必須達(dá)到200mm/s才能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求。這對(duì)移動(dòng)臺(tái)加速、減速、停止、定位都有很高要求，為此專(zhuān)門(mén)研發(fā)的移動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)、導(dǎo)向、定位裝置。

2.2 設(shè)備保壓時(shí)間長(zhǎng)壓力精度要求高

根據(jù)汽車(chē)內(nèi)飾件成形工藝的要求，零件的保壓時(shí)間最長(zhǎng)需要15min，并且壓力波動(dòng)不得超過(guò)0.5MPa。為了滿(mǎn)足超長(zhǎng)時(shí)間的保壓要求，液壓控制系統(tǒng)采用了閉環(huán)保壓控制技術(shù)。

2.3 設(shè)備精度要求高

由于液壓機(jī)的垂直度、壓制過(guò)程中的平行度、滑塊的定位精度對(duì)零件成形質(zhì)量具有很大影響。因此，該設(shè)備采用整體框架設(shè)計(jì)，精度達(dá)到JB/T 7343-2010單雙動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn)。

3 主要結(jié)構(gòu)方案

針對(duì)汽車(chē)內(nèi)飾件成形對(duì)設(shè)備的特殊移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度快、設(shè)備精度高、保壓時(shí)間長(zhǎng)且壓力精度要求高以及對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程的詳細(xì)研究分析。進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分利用各種內(nèi)外部資源，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的高精度、高效率、節(jié)能環(huán)保。

液壓機(jī)機(jī)身框架采用整體箱型焊接機(jī)身，焊后采用退火徹底消除焊接應(yīng)力。保證了機(jī)身的強(qiáng)度和剛度。根據(jù)汽車(chē)內(nèi)飾件成形的特點(diǎn)：零件較大，應(yīng)力較為分散，滑塊采用雙活塞缸加壓的形式有效的適應(yīng)應(yīng)力均布的使用工況。

圖1 汽車(chē)內(nèi)飾件成形工藝布局圖

滑塊本體采用鋼板焊接成箱型結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用有限元進(jìn)行分析和優(yōu)化，具有足夠的剛度和強(qiáng)度，焊后退火消除焊接應(yīng)力。滑塊的導(dǎo)向采用斜楔式四角八面導(dǎo)軌導(dǎo)向，該導(dǎo)向調(diào)整精度高，剛性好，調(diào)整后不易發(fā)生精度偏離現(xiàn)象，精度保持性好，抗偏載能力強(qiáng)，從而保證滑塊的運(yùn)行精度并能承受較大的偏心載荷。機(jī)身立柱上的導(dǎo)向板42CrMo經(jīng)滲氮處理，硬度高，耐磨性能好，使用壽命長(zhǎng)。滑塊導(dǎo)板材料采用錫青銅制成，耐磨性好。

根據(jù)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度較快的特點(diǎn)，采用液壓馬達(dá)齒輪齒條驅(qū)動(dòng)，在壓機(jī)外采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，壓機(jī)內(nèi)與壓機(jī)底座之間采用耐磨板摩擦。這樣，在壓機(jī)外側(cè)為滾動(dòng)摩擦，摩擦力小移動(dòng)臺(tái)加速較快；在壓機(jī)內(nèi)側(cè)為滑動(dòng)摩擦，摩擦力較大可以較快減速、定位、停止等。液壓馬達(dá)及齒輪同樣可起到快速制動(dòng)效果，液壓馬達(dá)的控制采用比例閥實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。如圖2所示。

圖2 移動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)示意圖

汽車(chē)內(nèi)飾件成形液壓機(jī)保壓壓力采用閉環(huán)比例壓力控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的較高的壓力精度。壓力控制過(guò)程采用PLC控制，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)壓機(jī)與自動(dòng)澆注機(jī)器人之間的無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)了整改生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

4 實(shí)踐結(jié)果

該汽車(chē)內(nèi)飾件成形液壓機(jī)的研發(fā)成功，對(duì)汽車(chē)內(nèi)飾件成形的自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，提高擠壓成形的質(zhì)量，減少后續(xù)處理工序都有著非常積極的意義。如圖3所示，此設(shè)備已經(jīng)在用戶(hù)處穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)五年，并且已經(jīng)與澆注機(jī)器人聯(lián)機(jī)生產(chǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)效率。

圖3 設(shè)備在用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)照片