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精密儀器

沖壓自動化技術(shù)改造的升級方向

激烈的市場競爭使汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度明顯加快,用于加工單一品種的傳統(tǒng)剛性沖壓設備已不能適應市場多變的產(chǎn)品需求及多品種、中小批量的制造加工特征。沖壓制造企業(yè)要想省時省錢多辦事,就必須找到合理、高效的生產(chǎn)方式。結(jié)合實際生產(chǎn)需要,實現(xiàn)壓力機、自動送料系統(tǒng)與機器人搬運系統(tǒng)三大模塊的有效整合,是一大進步。

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1、壓力機現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

大型多連桿壓力機

  汽車覆蓋件拉延成形時,受材料性能的限制,普通低碳鋼允許的拉延速度為18-24m/min,壓機拉延速度超過此值,零件就會拉裂報廢,普通的曲柄壓力機滑塊運行速度曲線近似正弦曲線。只能完成70ram以下的簡單淺拉伸,不能滿足高檔轎車汽車覆蓋件(車門、頂蓋等)的深拉伸(>250mm),因此沖壓生產(chǎn)線打頭設備均采用多連桿技術(shù)。多連桿壓機運動特性是快速下降,在進行拉伸區(qū)域 (300mm 左右)速度低而均勻,拉伸完成后,滑塊快速回程,既滿足了低速拉伸工藝的要求,又提高了壓力機的生產(chǎn)率。


大型多工位壓力機

  大型多工位壓力機是目前世界上最先進、.最高效的板材沖壓設備,它代表了目前車身覆蓋件沖壓成形的最高水平和發(fā)展方向。大型多工位壓力機一般由拆垛機、大型壓力機、自動送料系統(tǒng)和碼垛系統(tǒng)等組成。其生產(chǎn)節(jié)拍可達16~25/min,是手工送料流水線的4~5倍,是單機聯(lián)線自動化生產(chǎn)線的2~3倍,具有生產(chǎn)效率高,制件質(zhì)量高的特點,特別適合汽車沖壓件大批量生產(chǎn)。


  據(jù)美國精密鍛壓協(xié)會統(tǒng)計,美國三大汽車公司680多條沖壓線中有70%為多工位壓力機;日本在美國的35條沖壓線中有24臺多工位壓力機,占69%;日本國內(nèi)的250條沖壓線中,有80多條多工位壓力機,占32%。在我國,由于大型多工位壓力機技術(shù)積累尚不足,目前能夠用于大型覆蓋件沖壓的多工位壓力機還是空白,多采用國外進口設備(例如:德國Schuler等)。另一方面,大型多工位壓力機在我國汽車行業(yè)的應用剛剛起步,諸多中小型汽車鍛沖壓企業(yè),受資金有限、生產(chǎn)應用經(jīng)驗不足、工廠場地面積受限等因素制約,依然傾向于采用相對成熟、可靠的單機聯(lián)線自動化沖壓線。

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2、自動送料系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

  壓力機之間使用多軸伺服傳送機構(gòu)一次性在壓力機之間搬運零件,雖然不同生產(chǎn)廠商的壓力機機構(gòu)各不相同,但大體上可以分為兩大類:


  一種是在壓力機的縱軸線上安置多自由度搬運機器人,機器人可以沿壓力機軸線縱向移動;


  另一種是在兩臺壓力機的立柱前后安置的平行機械手臂,通過一根橫桿形式的末端拾取器搬運零件。


機器人自動送料系統(tǒng)

  在我國,在近年來的新建和傳統(tǒng)沖壓線聯(lián)線自動化改造中,多使用機器人自動化送料系統(tǒng)。機器人自動化生產(chǎn)線,通過更換端拾器,適合多車型的生產(chǎn),柔性更高。其通常配置為5~6臺壓力機, 拆垛 、上下料機械手 、穿梭翻轉(zhuǎn)小車和碼垛系統(tǒng)等 。全線長度60m 左右,具有沖壓質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)安全性高和柔性好的特點。由于上下工位壓力機的間距大,工件傳輸效率較低,生產(chǎn)節(jié)拍一般為 6~ 9 spm。


機械手臂自動化送料系統(tǒng)

  機械手臂自動化送料系統(tǒng)主要由板料拆垛系統(tǒng)、板料對中系統(tǒng)、壓機間快速送料傳送系統(tǒng)組成。由于能夠縮短壓力機的間距,工件傳輸效率較高,生產(chǎn)節(jié)拍一般為8~15 spm。近幾年來,國內(nèi)外壓力機供應商在全自動關(guān)鍵技術(shù)上又取得很大進展并得到成熟應用,例如全自動換模系統(tǒng)、拉伸墊數(shù)字控制技術(shù)和功能完善的觸摸屏監(jiān)控技術(shù)等,使單機聯(lián)線生產(chǎn)效率逐年提升。其中,全自動換模系統(tǒng)只需要操作人員在觸摸屏上設置好模具號,模具更換的全過程由壓力機自動完成,整個過程最多需要5min。


全自動換模系統(tǒng)的主要功能包括:

  (1)平衡器與氣墊壓力自動調(diào)整功能;

  (2)裝模高度、氣墊行程自動調(diào)整功能,定位調(diào)整精度達0.Imm:

  (3)模具自動夾緊、放松功能;

  (4)高速移動工作臺自動開進開出功能。


  伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展,聯(lián)機、聯(lián)線、聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)得到了充分應用,我國沖壓設備自動化技術(shù)升級改造呈現(xiàn)出以下趨勢,總結(jié)如下:


  (1)單機聯(lián)線自動化沖壓線與大型多工位壓力機 是當今大型沖壓設各自動化技術(shù)發(fā)展的兩大趨勢。但是用于大型覆蓋件沖壓的多工位壓力機在我國汽車工業(yè)中的應用幾乎是空白,這是我國沖壓裝備業(yè)與歐美發(fā)達國家的主要差距。


  (2)經(jīng)過近年來的新建和改造,部分生產(chǎn)線采用了單臂機械手、雙臂機械手等輸送系統(tǒng),為國內(nèi)沖壓生產(chǎn)技術(shù)與歐美汽車工業(yè)接軌奠定了基礎。


  (3)鑒于我國汽車工業(yè)生產(chǎn)集中度較低,新車型換代越來越頻繁的客觀事實,在未來幾年,單機聯(lián)線自動化沖壓線仍然是發(fā)展主力。


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