文／周麗麗，韓學(xué)軍，李大鵬·濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司

汽車縱梁平板/腹面數(shù)控沖孔線

文／周麗麗，韓學(xué)軍，李大鵬·濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司

根據(jù)汽車縱梁生產(chǎn)的工藝路線，數(shù)控沖孔線主要包含平板和U形梁腹面/翼面沖孔線兩大類。對(duì)于大型汽車廠或配件廠來說，由于工藝路線通常固定，且企業(yè)資金實(shí)力雄厚，購(gòu)買平板、U形梁腹面/翼面沖孔線設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)；而對(duì)于一些中小型汽車配件廠來說，汽車縱梁平板/腹面數(shù)控沖孔線則較為適合。該設(shè)備可一機(jī)多用，不僅可解決平板、U形梁的沖孔工藝，而且還可在兩種方式之間自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

工藝流程

汽車縱梁平板/腹面數(shù)控沖孔線的工藝流程如下：

⑴通過自動(dòng)編程系統(tǒng)準(zhǔn)備加工程序。

⑵通過閃存卡或電纜傳輸將加工程序輸入到控制系統(tǒng)中。

⑶將工件——平板/開口向下放置的U形梁整齊碼垛在上料臺(tái)車上，操作人員將臺(tái)車開至上料位置。

⑷將每垛的平板數(shù)里或每層排列的U形梁數(shù)里和寬度輸入到PLC中，起動(dòng)設(shè)備自動(dòng)上料程序，吸盤依次吸提平板/U形梁，吊運(yùn)到上料輥道上。

⑸對(duì)中裝置對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)對(duì)中，上料側(cè)主夾鉗和輔助夾鉗夾持工件，對(duì)中裝置回初始位。

⑹上料側(cè)主夾鉗和輔助夾鉗送進(jìn)、對(duì)工件進(jìn)行端頭定位后，繼續(xù)送料，過濾式?jīng)_孔開始，廢料由排屑機(jī)及時(shí)自動(dòng)輸出到廢料小車內(nèi)。

⑺當(dāng)工件的端頭全部越過主機(jī)，下料側(cè)主夾鉗能夠夾持工件時(shí)，上料側(cè)輔助夾鉗松開回初始位，上下料側(cè)的兩主夾鉗共同夾持工件進(jìn)行送料和沖壓。

⑻上料側(cè)主夾鉗送料到極限位置時(shí)，下料側(cè)輔助夾鉗夾持板料，上料側(cè)主夾鉗退回到初始位，下料側(cè)輔助夾鉗和主夾鉗完成工件尾部的沖壓。

⑼沖壓結(jié)束后，下料側(cè)主夾鉗和輔助夾鉗松開工件并退回到初始位，吸盤自動(dòng)吸提工件至下料臺(tái)車并碼垛。

⑽當(dāng)工件進(jìn)行尾端沖壓時(shí)，上料側(cè)可進(jìn)行上料動(dòng)作，不影響沖孔主機(jī)的沖壓動(dòng)作，可節(jié)約時(shí)間。

主要組成、性能及特點(diǎn)

汽車縱梁平板/腹面數(shù)控沖孔線（圖1）機(jī)械部分包括電動(dòng)臺(tái)車、吸盤上下料機(jī)構(gòu)、上料支撐輥道、主夾鉗、輔助夾鉗、對(duì)中裝置、導(dǎo)壓料裝置、主機(jī)、下料支撐輥道以及廢料輸出裝置等，控制部分有液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和自動(dòng)編程軟件系統(tǒng)等。設(shè)定工件的進(jìn)給方向?yàn)閄軸，與X軸垂直的水平方向?yàn)閅軸，與X軸相垂直的豎直方向?yàn)閆軸。

電動(dòng)臺(tái)車

電動(dòng)臺(tái)車由電機(jī)減速機(jī)通過鏈輪鏈條，再通過鍵聯(lián)結(jié)傳遞給傳動(dòng)軸，最終帶動(dòng)三組車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使臺(tái)車沿與地面平齊的軌道行走。軌道垂直于沖孔線物流方向，可通過按鈕控制開出線外，裝載行車吊運(yùn)的工件后，再開回上料位置；工件在線外碼垛后吊運(yùn)到臺(tái)車上。U形梁需要料框配合，以方便裝料，料框和臺(tái)車臺(tái)面卡配好，平板無需料框。

圖1 汽車縱梁平板/腹面數(shù)控沖孔線

吸盤上下料機(jī)構(gòu)

吸盤上下料機(jī)構(gòu)由支架、移動(dòng)橫梁及其水平驅(qū)動(dòng)裝置、吸盤及升降裝置等組成。吸盤為電永磁鐵，給短時(shí)正向脈沖后勵(lì)磁并保持，斷電后不失磁，需反向通電去磁。電磁吸盤共10個(gè)，每個(gè)吸盤的吸力可達(dá)到200kgf。移動(dòng)橫梁由減速變頻電機(jī)經(jīng)齒輪齒條傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)前后移動(dòng)，由編碼器檢測(cè)位置并停止在要吸提的工件上方定位，由減速電機(jī)經(jīng)齒輪齒條傳動(dòng)帶動(dòng)吸盤橫梁升降，由導(dǎo)桿進(jìn)行導(dǎo)向。

吸盤上下料機(jī)構(gòu)完成上、下料動(dòng)作，吸提工件靠電磁吸盤。上料動(dòng)作為吸盤下行吸料，提升、運(yùn)行，到支撐輥上方，下行到位放料。

上料支撐輥道

上料支撐輥道由上料底座、U形梁支撐輥道、升降輥道等組成，是工件在送進(jìn)沖孔過程中的主要承載體。上料底座由鋼板和型材焊接而成，其上另外安裝有主夾鉗、輔助夾鉗運(yùn)行的精密直線導(dǎo)軌、斜齒條。

如圖2所示，U形梁支撐輥固定在上料底座上，軸的兩端為滾動(dòng)軸承，可支撐最小內(nèi)寬的U形梁。如圖3所示，升降輥道由氣缸驅(qū)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)輥道的升起和下降：輥道下降時(shí)，可供最大翼高的U形梁通過；輥道升起時(shí)，支架上的滾筒供支撐平板用。平板和U形梁支承輥的加工可自動(dòng)轉(zhuǎn)換，不需要人工干預(yù)。

圖2 U形梁支撐輥道

圖3 升降輥道

主夾鉗

主夾鉗分為上料和下料主夾鉗，由連接座、伺服電機(jī)、精密減速機(jī)、斜齒輪、液壓夾料裝置、到位檢測(cè)裝置等組成，分別安裝在上料和下料支撐輥道上。伺服電機(jī)經(jīng)精密減速機(jī)驅(qū)動(dòng)斜齒輪旋轉(zhuǎn)，沿斜齒條運(yùn)動(dòng)，由精密直線導(dǎo)軌導(dǎo)向。液壓夾料裝置的液壓缸夾緊力可調(diào)，夾持可靠，通過液壓缸的伸縮，推動(dòng)液壓缸桿端的墊塊，使夾鉗臂繞轉(zhuǎn)軸上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉗口的閉合。主夾鉗的鉗口兩側(cè)裝有到位檢測(cè)裝置，當(dāng)工件碰到檢測(cè)板后，壓縮彈簧，使檢測(cè)板、檢測(cè)桿等后退，使接近開關(guān)發(fā)訊，鉗口閉合，從而夾緊工件端頭。

輔助夾鉗

輔助夾鉗分別安裝在上料和下料支撐輥道上，分布在主機(jī)兩側(cè)，緊挨導(dǎo)壓料裝置；在沖工件的前端和尾端時(shí)，與主夾鉗共同工作，協(xié)助夾緊工件并跟隨主夾鉗送進(jìn)工件，完成沖孔。輔助夾鉗主要由電機(jī)、鏈輪鏈條、直線導(dǎo)軌、輔助支撐輥道、浮動(dòng)裝置等組成。電機(jī)通過鏈輪鏈條，沿X向安裝的導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)裝置等左右運(yùn)動(dòng)。浮動(dòng)裝置可在Z向浮動(dòng)，以適應(yīng)工件等的翹曲不平；鏈條可張緊，靠主機(jī)側(cè)的鏈輪裝有扭矩限位器，保證鏈條過載后鏈輪打滑，不損壞電機(jī)。

對(duì)中裝置

對(duì)中裝置采用中心定位方式，通過螺釘固定在上料支撐輥道的底座上，工作時(shí)視工件的長(zhǎng)度不同，選用相應(yīng)的兩組對(duì)中裝置進(jìn)行對(duì)中。對(duì)中裝置由氣缸驅(qū)動(dòng)、直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，通過同步帶、帶輪、齒形帶等使推塊反向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工件的對(duì)中。對(duì)中裝置的到位檢測(cè)原理同主夾鉗的類似。

導(dǎo)壓料裝置

導(dǎo)壓料裝置緊靠主機(jī)，分別安裝在上料和下料支撐輥道上。它主要由支架、固定支撐輥、豎直壓緊輥等組成，豎直壓緊輥由氣缸驅(qū)動(dòng)。除了支撐工件的作用外，導(dǎo)壓料裝置還有壓緊工件并起導(dǎo)向的作用。

主機(jī)

主機(jī)主要由底座、移動(dòng)床身、壓料裝置、模具裝置、前后檢測(cè)裝置等組成。移動(dòng)床身、壓料裝置、模具裝置通過安裝于底座上的兩根重載直線導(dǎo)軌滑塊，可沿Y向移動(dòng)。前后檢測(cè)裝置也可通過安裝在底座上的直線導(dǎo)軌沿Y向移動(dòng)，加工平板時(shí)不使用前后檢測(cè)裝置，僅在加工U形梁時(shí)使用。

底座通過螺栓安裝于地基上，伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)安裝于床身上的絲杠螺母沿Y向移動(dòng)，通過導(dǎo)軌滑塊與主機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)主機(jī)沿Y軸精確定位的送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。移動(dòng)床身上的主機(jī)滑塊由油缸驅(qū)動(dòng)，重載精密直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，帶動(dòng)與其連接的模具裝置上下運(yùn)動(dòng)從而完成沖孔工作。沖孔過程產(chǎn)生的廢料經(jīng)床身上的排料口落到排屑機(jī)上運(yùn)走。模具采用單、雙排布置，大模具為單排，位于中間；兩側(cè)為小模具，直列雙排布置。上模座分為三段，大大減輕了模座重里，便于操作人員的維修。沖頭上有防廢料反彈裝置。壓料裝置上的壓料板在沖孔前，隨主機(jī)上的滑塊下行，壓住工件以便沖孔；沖孔結(jié)束后，由氣缸將壓料板復(fù)位。前后檢測(cè)裝置上布置有精密直線傳感器，檢測(cè)U形梁誤差，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)值修正Y向定位值后沖孔。

下料支撐輥道

下料支撐輥道除了沒有對(duì)中裝置外，其他與上料支撐輥道相同。

液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)為全套進(jìn)口德國(guó)哈雷公司的產(chǎn)品，由于采用高低壓控制，故具有反應(yīng)快速、節(jié)能環(huán)保、可靠性高、控制優(yōu)化等優(yōu)點(diǎn)。液壓系統(tǒng)包含液壓站、蓄能器、液壓缸、主缸控制閥塊、電子控制卡等。控制閥全部為進(jìn)口，保證了系統(tǒng)工作的平穩(wěn)和可靠以及動(dòng)作的精確性。

數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)采用EANUC-0i系統(tǒng)，能夠適應(yīng)各種加工要求，不但使沖壓效率大為提高，而且使用戶操作、編程、維護(hù)等更簡(jiǎn)單易行。

自動(dòng)編程軟件系統(tǒng)

自動(dòng)編程軟件為公司自主開發(fā)，以適應(yīng)汽車縱梁平板/腹面數(shù)控沖孔線的特殊要求，它可直接調(diào)用DWG，DXE，IGES等格式的圖形，通過友好的人機(jī)界面完成加工程序的自動(dòng)生成，這樣不僅能節(jié)省大里時(shí)間，而且能保證沖孔精度。

結(jié)束語(yǔ)

汽車縱梁平板/腹面數(shù)控沖孔線為高精度自動(dòng)化設(shè)備，它在提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)里的同時(shí)，滿足多品種、中小批里的生產(chǎn)模式。由于它具有投資少、適應(yīng)性強(qiáng)、適用面廣、操作便捷等優(yōu)點(diǎn)，故較適合中小型的汽車配件廠，可為其帶來較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。