全自動(dòng)內(nèi)高壓成形生產(chǎn)線核心設(shè)備的關(guān)鍵性能

宋國(guó)橋

（精誠(chéng)工科汽車系統(tǒng)有限公司，河北 保定 071000）

1 內(nèi)高壓成形機(jī)

內(nèi)高壓成形機(jī)是內(nèi)高壓自動(dòng)化線體中核心設(shè)備，決定著內(nèi)高壓產(chǎn)品的品質(zhì)，影響著整線的生產(chǎn)效率、以及內(nèi)高壓產(chǎn)品的成本。現(xiàn)國(guó)內(nèi)內(nèi)高壓成形機(jī)技術(shù)不夠成熟，存在生產(chǎn)效率低、過程控制不穩(wěn)定、產(chǎn)品品質(zhì)得不到有效保障等諸多問題。結(jié)合未來內(nèi)高壓產(chǎn)品工藝規(guī)劃、融匯國(guó)際內(nèi)高壓成形機(jī)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)先使用了多腔獨(dú)立控制技術(shù)、水壓系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)、工藝參數(shù)集成化管理技術(shù)等，提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、確保產(chǎn)品品質(zhì)。

1.1 多腔獨(dú)立控制技術(shù)

采用兩套高壓系統(tǒng)，同時(shí)增加伺服控制閥組數(shù)量，創(chuàng)新使用順序成形控制方式。攻克了多個(gè)產(chǎn)品同時(shí)生產(chǎn)時(shí)合模力超過設(shè)備額定能力的行業(yè)難題，以及順序成形帶來的設(shè)備偏載問題。通過上述創(chuàng)新，在國(guó)內(nèi)優(yōu)先實(shí)現(xiàn)了首套三腔三回路獨(dú)立控制工藝方案。將生產(chǎn)效率提高兩倍。多腔控制原理示意圖如圖1所示。

1.2 水壓系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)

水壓系統(tǒng)提供成形所需的工作介質(zhì)，傳統(tǒng)的內(nèi)高壓成形機(jī)水壓系統(tǒng)由于油水無法分離、生產(chǎn)過程中乳化液溫度過高、導(dǎo)致乳化液異味變質(zhì)、腐蝕系統(tǒng)元器件、工作環(huán)境惡劣、更換頻次高等問題。通過實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)了油水分離系統(tǒng)，其由油水分離泵、集油杯、浮漂組成。利用油與水密度不同的原理（油污漂浮在上層），浮漂帶動(dòng)集油杯處于油污可以流入三角槽口的位置，連通集油杯底部的油水分離泵將油污排到指定的回收桶中。使用了列管式水冷冷卻器，通過外接冷卻水降低長(zhǎng)時(shí)間工作后乳化液的溫度。如圖2所示。

1.3 工藝參數(shù)集成化管理技術(shù)

不同的內(nèi)高壓產(chǎn)品需要不同的內(nèi)高壓工藝參數(shù)，其包含時(shí)間、位移、壓力等數(shù)十個(gè)工藝參數(shù)，由于參數(shù)較多工藝人員在參數(shù)設(shè)定時(shí)非常容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，并且工藝流程結(jié)束后也沒有辦法分析設(shè)定數(shù)值是否正確。鑒于上述問題通過對(duì)工藝流程的詳細(xì)分析總結(jié)，設(shè)計(jì)了工藝參數(shù)集成化管理的人機(jī)操作界面（圖3），并將集成化管理的重要工藝參數(shù)的時(shí)時(shí)記錄并以曲線的形式體現(xiàn)（圖4）。方便了工藝人員的操作及技術(shù)問題的分析處理。

2 彎管機(jī)

彎管機(jī)是內(nèi)高壓自動(dòng)化線體中核心設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)空間三維曲線的內(nèi)高壓成形產(chǎn)品加工生產(chǎn)的必備設(shè)備。所以其性能的好壞直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)。在傳統(tǒng)彎管機(jī)的基礎(chǔ)上，優(yōu)先使用了焊縫位置識(shí)別技術(shù)、自動(dòng)換模技術(shù)、自動(dòng)注油技術(shù)、管端到位檢測(cè)技術(shù)。確保了產(chǎn)品品質(zhì)、提高了換模效率及生產(chǎn)效率。

2.1 焊縫位置識(shí)別技術(shù)

由于管材焊縫的延伸率極差，為確保產(chǎn)品脹形時(shí)不開裂，所以應(yīng)將其調(diào)整至膨脹率較小的位置。創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)管坯焊縫位置在線檢測(cè)并自動(dòng)調(diào)整至所需工藝狀態(tài)，避免成形工序產(chǎn)品在焊縫處開裂失效。產(chǎn)品合格率由90%提升到98%。如圖5所示。

2.2 自動(dòng)換模技術(shù)

傳統(tǒng)彎管機(jī)更換彎管模具采用人工裝卡手動(dòng)鎖緊的方式，通過創(chuàng)新采用氣缸驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)彎管模具自動(dòng)裝夾、入位，并帶動(dòng)鎖止銷自動(dòng)鎖緊，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，換模時(shí)間由原35min降低至15min。如圖6所示。

2.3 自動(dòng)注油技術(shù)

通芯潤(rùn)滑是降低管材彎曲減薄的有效方法，傳統(tǒng)彎管機(jī)采用人工對(duì)通芯刷油的方式。我司通過安裝自動(dòng)注油系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)加工需求自動(dòng)對(duì)通芯進(jìn)行噴油潤(rùn)滑，噴油時(shí)間及噴油量可實(shí)際調(diào)節(jié)，取消人工刷油，彎管節(jié)拍減少2s，又可降低潤(rùn)滑油用量。如圖7所示。

2.4 管端到位檢測(cè)技術(shù)

彎管機(jī)上料時(shí)常存在管端不到位失效導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢，我司創(chuàng)新在彎管夾緊機(jī)構(gòu)上安裝工件到位檢測(cè)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)到位檢測(cè)或自動(dòng)夾緊開關(guān)，在加工過程中，既保證了產(chǎn)品長(zhǎng)度一致性又可實(shí)現(xiàn)裝件到位自動(dòng)夾緊。如圖8所示。

3 激光切割機(jī)

激光切割機(jī)是內(nèi)高壓成形產(chǎn)品后續(xù)加工的核心設(shè)備，主要用于內(nèi)高壓成形產(chǎn)品脹形后工藝孔及產(chǎn)品兩端口加工。為實(shí)現(xiàn)高效、高品質(zhì)加工零件，優(yōu)先使用了雙工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)技術(shù)、切割粉塵清潔技術(shù)、全自動(dòng)切割?yuàn)A具技術(shù)等，提升了切割效率、降低了切割成本、確保了切割品質(zhì)。

3.1 雙工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)技術(shù)

傳統(tǒng)的激光切割工作臺(tái)只有一個(gè)工位，裝卸零件都要占用設(shè)備加工時(shí)間，浪費(fèi)了設(shè)備的使用效率，增加了生產(chǎn)節(jié)拍。采用雙工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，設(shè)備切割與人工上料同時(shí)進(jìn)行，切割完成后工作臺(tái)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至切割室內(nèi)進(jìn)行加工，然后進(jìn)行下一切割循環(huán)。通過雙工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的使用切割效率提升了5～10s，同時(shí)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)占地面積小，空間利用率高。如圖9所示。

3.2 切割粉塵清潔技術(shù)

由于內(nèi)高壓成形零件表面殘留乳化液以及鐵素體在高溫作用下碳化，所以內(nèi)高壓成形零件在激光切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量粉塵附著在管腔內(nèi)部，導(dǎo)致零件后續(xù)電泳時(shí)漆膜附著力不夠，進(jìn)而產(chǎn)品銹蝕失效。我司在零件一端口處增加高壓大流量氣體輔吹功能，激光切割的同時(shí)對(duì)工件內(nèi)部進(jìn)行吹氣，將激光切割時(shí)產(chǎn)生的粉塵吹出工件外，提升了產(chǎn)品切割潔凈度，保證后續(xù)電泳時(shí)漆膜附著力。

3.3 全自動(dòng)切割?yuàn)A具

激光切割?yuàn)A具采用全自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊、自動(dòng)卸料以及切割過程工件姿態(tài)的改變，同時(shí)單套夾具可實(shí)現(xiàn)兩套產(chǎn)品同時(shí)切割，大大提升了切割效率，降低了人員操作強(qiáng)度。如圖10所示。

4 涂油機(jī)

內(nèi)高壓自動(dòng)化線體中關(guān)鍵設(shè)備，通過將管材表面噴涂均勻的油膜解決內(nèi)高壓成形產(chǎn)品脹形開裂、降低產(chǎn)品表面與模腔的摩擦力、提高模具使用壽命等方面起到非常重要的作用。在傳統(tǒng)涂油機(jī)的基礎(chǔ)上，優(yōu)先使用了提升門風(fēng)幕技術(shù)、油霧吸除技術(shù)、油液循環(huán)及加熱技術(shù)等方面，提升了噴涂質(zhì)量、減少了油液浪費(fèi)、降低了工序成本。如圖11所示。

4.1 提升門風(fēng)幕技術(shù)

在涂油機(jī)的提升門上加裝大流量、高壓力氣體風(fēng)幕。當(dāng)托盤裝載零件后向涂油室內(nèi)移動(dòng)過程中，高壓風(fēng)幕清除零件表面灰塵及雜質(zhì)，當(dāng)涂油結(jié)束后托盤移出涂油室過程中，高壓風(fēng)幕整理油膜，確保油膜厚度均勻，將零件表面多余油液吹落在涂油室內(nèi)減少了油液浪費(fèi)。

4.2 油霧吸除技術(shù)

每次噴涂零件都會(huì)產(chǎn)生大量油霧，打開提升門時(shí)油霧外溢，即污染了環(huán)境也浪費(fèi)了油液。通過油霧吸除系統(tǒng)將噴涂時(shí)產(chǎn)生的大量油霧吸收到專用的機(jī)構(gòu)中，并且實(shí)現(xiàn)油霧的液化達(dá)到重復(fù)使用的目的。

4.3 油液循環(huán)及加熱技術(shù)

油液粘度是噴涂效果的重要影響因素，而油液的粘度又隨其溫度的變化而變化。當(dāng)油液溫度較低時(shí)其粘度最大，噴涂效果也最不好。另外每次噴涂零件涂油室內(nèi)都會(huì)殘留大量油液，造成油液浪費(fèi)。通過配置油品回收過濾裝置及溫度調(diào)節(jié)加熱系統(tǒng)成功解決了上述兩個(gè)問題，保證涂油效果，提高油液利用率。