论冲压装备自动化技术的现状及发展趋势

2017-08-27 10:48张建东姚凤忠
世界家苑 2017年6期
关键词:冲压装备自动化

张建东 姚凤忠

摘 要:近年来,随着我国经济社会各领域的飞速发展,板材加工成为崛起的新兴领域。板材冲压件被广泛应用于厨电、汽车等诸多领域。基于此,与板材加工密切相关的冲压设备自动化技术越来越受到国内外研究者的关注。通常,冲压装备自动化技术涉及压力机、送料系统与机器人搬运等三个方面。本文中,笔者从这三个方面出发,对当前我国冲压装备自动化技术的应用现状及发展趋势进行研究。

关键词:机械制造自动化;冲压;装备;自动化;现状;发展

1压力机应用现状与发展趋势

1.1传统大型冲压生产线

汽车生产领域是板材应用的重要领域,通常汽车的车身覆盖件和结构件都是采用冲压板材,这种板材的加工通常采用的是大型冲压生产线。而随着技术的改革与创新,大型冲压生产线的生产工艺与流程也发生了翻天覆地的变化。在20世纪70年代以前,大型冲压生产线通常以一台双动拉延机械压力机与数台单动机械压力机为主机,主机之间设置一个工件翻转装置,采用人工或机械的上下料方式,组成机械化或半机械化流水生产线。这种典型配置在国外汽车工业中使用了近半个多世纪。90年代后期,为了克服传统机械压力机在合模时冲击速度过高、公称力不能及时达到而无法冲压深拉延件的缺陷,我国新建大型冲压生产线的拉深压力机开始采用多连杆技术,其主要优点是:①拉延过程中滑块速度慢且均匀,空行程运行速度快,生产效率高;②拉延深度大,最大深度可达320mm,而传统压力机只有70mm左右;③用较小的偏心距实现较大的滑块行程,更便于上下料操作;④拉延过程冲击力小,有利于提高模具使用寿命和零件成形质量。

1.2单机联线自动化冲压线

近年来,单机联线自动化冲压线在国内外竞相发展,成为汽车大型覆盖件自动化冲压生产的先进工艺技术之一,而且发展势头强劲。其通常配置为5~6台压力机,配有拆垛、上下料机械手、穿梭翻转小车和码垛系统等,全线长度60m左右。具有冲压质量稳定可靠、生产安全性高和柔性好等特点。由于上、下工位压力机的间距大,工件传输效率较低,生产节拍一般为6~9spm。单机联线自动化冲压技术占用资金较少,适合于多车型、小批量、高质量的大型覆盖件的冲压生产。近几年,在全自动关键技术上又取得很大进展并得到成熟应用,如全自动换模系统、拉伸垫数字控制技术和功能完善的触摸屏监控技术等,使单机联线生产效率逐年提升。其中,全自动换模系统只需要操作人员在触摸屏上设置好模具号,模具更换的全过程由压力机自动完成,整个过程最多需要5min。

1.3大型多任务位压力机

大型多任务位压力机是目前世界上最先进、最高效的板材冲压设备,代表了目前车身覆盖件冲压成形的最高水平和发展方向。大型多任务位压力机一般由拆垛机、大型压力机、自动送料系统和码垛系统等组成。其生产节拍可达16~25spm,是手工送料流水线的4~5倍,是单机联线自动化生产线的2~3倍,具有生产效率高、制件质量高的特点,特别适合大批量冲压生产。据美国精密锻压协会统计,美国三大汽车公司680多条冲压线中有70%为多任务位压力机;日本在美国的35条冲压线中有24台多任务位压力机,占69%;日本国内的250条冲压线中,有80多条多任务位压力机,占32%。在我国,由于大型多任务位压力机结构复杂,造价昂贵,占用资金非常大,并且柔性不及单机联线自动化线,目前能够用于大型覆盖件冲压的多任务位压力机还是空白。

2自动送料系统现状与发展趋势

随着工业发展对冲压生产效率、精度、安全等方面提出的更高需求,冲压手工送料已逐步被自动化送料系统所取代,这也是实现多任务位冲压的根本要求。

2.1机械手自动化送料系统

对于单机联线自动化冲压线,采用机械手送料系统是实现联线自动化的一种可行方案。其主要由数控上料手、取料机械手和穿梭小车组成,相邻两台压力机间的输送单元主要包括以下机构:①一个取料机械手配备对应工件的真空吸盘式端拾器,将工件从上位压力机中取出并放置在穿梭小车上;②一个穿梭小车沿着压力机间的固定轨道,将工件输送到下位压力机的上料手位置;③一个上料机械手配备对应工件的真空吸盘式端拾器,将工件从穿梭小车取出并放置到下位压力机中。这种输送系统结构简单,输送效率高,可以实现模具和端拾器在单机联线自动化冲压线与多任务位压力机之间的互换。国内已有主机厂采用这一自动送料系统,为国内冲压生产技术与欧美汽车工业接轨奠定了基础。

2.2多任务位压力机自动送料系统

多任务位送料系统是一个类似移动臂的装置,主要作用是把冲压件从一个工位移到另一个工位。多任务位送料移动杆沿着模区移动,它们是主要结构件,移动冲压件的端拾器就安装在这些结构件上。在汽车冲压车间,根据送料的传动方式,多任务位送料系统主要有:机械送料、电子送料和组合式送料。根据工件的输送方式不同,多任务位压力机送料系统又可分为三坐标式和真空吸盘式。近年来,随着多任务位压力机“同时出多件”的工艺需求,真空吸盘式自动送料系统得到更多应用。

3机器人搬运系统现状与发展趋势

由于单机联线自动化在侧围等大型覆盖件冲压生产中的独特优势,其与多任务位压力机共存发展的局面将长期存在。其中,六轴机器人技术日趋完善,成本越来越低,使用也越来越普及,其高度柔性越来越显示出其优越性。更多冲压线开始配备机器人自动化搬运系统。在机器人自动化系统中,作为自动化输送系统的主要部分,机器人主要完成板料拆垛、各压机间的自动上下料、板件传送翻转等工作,以取代繁重、危险的人工操作。机器人通过控制系统保持与压机的随动和连锁,完成机器人的运动控制、气动与真空系统监控及安全防护等。机器人的末端安装有端拾器,用于执行抓取板件的功能。由于板件为薄壁件,适合采用真空吸附的工作原理抓取,真空吸盘布置在高强度合金或碳纤维材料制成的端拾器支架上,吸盘数量及其布置方式依据具体的板件而定。气路控制系统带有真空度检测传感器,通过检测吸盘内真空度判断板件是否吸附到位、搬运过程中板件是否掉落等。端拾器的结构与板件外形有關,因此不同板件与不同工位均需配置不同的端拾器。舒勒的横杆机器人是为机械式和液压式冲压线提供的最新自动化设备。它将经过实际检验的、可靠的机器人技术与横杆技术的优势结合在一起。该系统包括一台常规机器人,这台机器人通过一根纵向轴及舒勒端拾器支架扩展了两根附加轴。水平移动沿安装在压力机立柱上的纵向轴进行。编程可在机器人控制面板上方便地进行。

4结束语

(1)单机联线自动化冲压线与大型多任务位压力机是当今大型冲压装备自动化技术发展的两大趋势。但是用于大型覆盖件冲压的多任务位压力机在我国汽车工业中的应用几乎是空白,这是我国冲压装备业与欧美发达国家的主要差距。

(2)经过近年来的新建和改造,我国现有冲压线中约10%实现了单机联线自动化,部分线采用了Speed-Bar或旋转七轴机器人等先进输送系统,为国内冲压生产技术与欧美汽车工业接轨奠定了基础。

(3)鉴于我国汽车工业生产集中度较低、新车型换代越来越频繁的客观事实,未来几年,单机联线自动化冲压线仍是发展主力,用于大型覆盖件冲压的多任务位压力机可能会在中外合资汽车厂率先应用。

参考文献

[1]王春生.冲压工艺设备的技术进步与发展[J].机械工人(热加工),2016,(12):10.

(作者单位:1.沈阳中新科技开发有限公司;

2.沈阳东方钛业股份有限公司)

猜你喜欢
冲压装备自动化
港警新装备
飞机钣金件冲压成型工艺研究
《中小学实验与装备》2017年总目次
当主播需要什么装备?
印度成功完成首次超燃冲压发动机带飞点火试验
AGV小车在白酒行业自动化立体仓库中的应用
配电室无人职守集控站在京博石化的运用
配电线路运行资料管理自动化的探讨
737NG飞机冲压空气系统原理与故障分析
演习中的阅兵装备