汽车纵梁平板/腹面数控冲孔线

2014-10-10周丽丽韩学军李大鹏济南铸造锻压机械研究所有限公司

锻造与冲压 2014年22期

文／周丽丽，韩学军，李大鹏·济南铸造锻压机械研究所有限公司

汽车纵梁平板/腹面数控冲孔线

文／周丽丽，韩学军，李大鹏·济南铸造锻压机械研究所有限公司

根据汽车纵梁生产的工艺路线，数控冲孔线主要包含平板和U形梁腹面/翼面冲孔线两大类。对于大型汽车厂或配件厂来说，由于工艺路线通常固定，且企业资金实力雄厚，购买平板、U形梁腹面/翼面冲孔线设备容易实现；而对于一些中小型汽车配件厂来说，汽车纵梁平板/腹面数控冲孔线则较为适合。该设备可一机多用，不仅可解决平板、U形梁的冲孔工艺，而且还可在两种方式之间自动转换。

工艺流程

汽车纵梁平板/腹面数控冲孔线的工艺流程如下：

⑴通过自动编程系统准备加工程序。

⑵通过闪存卡或电缆传输将加工程序输入到控制系统中。

⑶将工件——平板/开口向下放置的U形梁整齐码垛在上料台车上，操作人员将台车开至上料位置。

⑷将每垛的平板数里或每层排列的U形梁数里和宽度输入到PLC中，起动设备自动上料程序，吸盘依次吸提平板/U形梁，吊运到上料辊道上。

⑸对中装置对工件进行自动对中，上料侧主夹钳和辅助夹钳夹持工件，对中装置回初始位。

⑹上料侧主夹钳和辅助夹钳送进、对工件进行端头定位后，继续送料，过滤式冲孔开始，废料由排屑机及时自动输出到废料小车内。

⑺当工件的端头全部越过主机，下料侧主夹钳能够夹持工件时，上料侧辅助夹钳松开回初始位，上下料侧的两主夹钳共同夹持工件进行送料和冲压。

⑻上料侧主夹钳送料到极限位置时，下料侧辅助夹钳夹持板料，上料侧主夹钳退回到初始位，下料侧辅助夹钳和主夹钳完成工件尾部的冲压。

⑼冲压结束后，下料侧主夹钳和辅助夹钳松开工件并退回到初始位，吸盘自动吸提工件至下料台车并码垛。

⑽当工件进行尾端冲压时，上料侧可进行上料动作，不影响冲孔主机的冲压动作，可节约时间。

主要组成、性能及特点

汽车纵梁平板/腹面数控冲孔线（图1）机械部分包括电动台车、吸盘上下料机构、上料支撑辊道、主夹钳、辅助夹钳、对中装置、导压料装置、主机、下料支撑辊道以及废料输出装置等，控制部分有液压系统、润滑系统、气动系统、数控系统和自动编程软件系统等。设定工件的进给方向为X轴，与X轴垂直的水平方向为Y轴，与X轴相垂直的竖直方向为Z轴。

电动台车

电动台车由电机减速机通过链轮链条，再通过键联结传递给传动轴，最终带动三组车轮转动，使台车沿与地面平齐的轨道行走。轨道垂直于冲孔线物流方向，可通过按钮控制开出线外，装载行车吊运的工件后，再开回上料位置；工件在线外码垛后吊运到台车上。U形梁需要料框配合，以方便装料，料框和台车台面卡配好，平板无需料框。

图1 汽车纵梁平板/腹面数控冲孔线

吸盘上下料机构

吸盘上下料机构由支架、移动横梁及其水平驱动装置、吸盘及升降装置等组成。吸盘为电永磁铁，给短时正向脉冲后励磁并保持，断电后不失磁，需反向通电去磁。电磁吸盘共10个，每个吸盘的吸力可达到200kgf。移动横梁由减速变频电机经齿轮齿条传动驱动前后移动，由编码器检测位置并停止在要吸提的工件上方定位，由减速电机经齿轮齿条传动带动吸盘横梁升降，由导杆进行导向。

吸盘上下料机构完成上、下料动作，吸提工件靠电磁吸盘。上料动作为吸盘下行吸料，提升、运行，到支撑辊上方，下行到位放料。

上料支撑辊道

上料支撑辊道由上料底座、U形梁支撑辊道、升降辊道等组成，是工件在送进冲孔过程中的主要承载体。上料底座由钢板和型材焊接而成，其上另外安装有主夹钳、辅助夹钳运行的精密直线导轨、斜齿条。

如图2所示，U形梁支撑辊固定在上料底座上，轴的两端为滚动轴承，可支撑最小内宽的U形梁。如图3所示，升降辊道由气缸驱动，来实现整个辊道的升起和下降：辊道下降时，可供最大翼高的U形梁通过；辊道升起时，支架上的滚筒供支撑平板用。平板和U形梁支承辊的加工可自动转换，不需要人工干预。

图2 U形梁支撑辊道

图3 升降辊道

主夹钳

主夹钳分为上料和下料主夹钳，由连接座、伺服电机、精密减速机、斜齿轮、液压夹料装置、到位检测装置等组成，分别安装在上料和下料支撑辊道上。伺服电机经精密减速机驱动斜齿轮旋转，沿斜齿条运动，由精密直线导轨导向。液压夹料装置的液压缸夹紧力可调，夹持可靠，通过液压缸的伸缩，推动液压缸杆端的垫块，使夹钳臂绕转轴上下运动，实现钳口的闭合。主夹钳的钳口两侧装有到位检测装置，当工件碰到检测板后，压缩弹簧，使检测板、检测杆等后退，使接近开关发讯，钳口闭合，从而夹紧工件端头。

辅助夹钳

辅助夹钳分别安装在上料和下料支撑辊道上，分布在主机两侧，紧挨导压料装置；在冲工件的前端和尾端时，与主夹钳共同工作，协助夹紧工件并跟随主夹钳送进工件，完成冲孔。辅助夹钳主要由电机、链轮链条、直线导轨、辅助支撑辊道、浮动装置等组成。电机通过链轮链条，沿X向安装的导轨驱动浮动装置等左右运动。浮动装置可在Z向浮动，以适应工件等的翘曲不平；链条可张紧，靠主机侧的链轮装有扭矩限位器，保证链条过载后链轮打滑，不损坏电机。

对中装置

对中装置采用中心定位方式，通过螺钉固定在上料支撑辊道的底座上，工作时视工件的长度不同，选用相应的两组对中装置进行对中。对中装置由气缸驱动、直线导轨导向，通过同步带、带轮、齿形带等使推块反向运动实现工件的对中。对中装置的到位检测原理同主夹钳的类似。

导压料装置

导压料装置紧靠主机，分别安装在上料和下料支撑辊道上。它主要由支架、固定支撑辊、竖直压紧辊等组成，竖直压紧辊由气缸驱动。除了支撑工件的作用外，导压料装置还有压紧工件并起导向的作用。

主机

主机主要由底座、移动床身、压料装置、模具装置、前后检测装置等组成。移动床身、压料装置、模具装置通过安装于底座上的两根重载直线导轨滑块，可沿Y向移动。前后检测装置也可通过安装在底座上的直线导轨沿Y向移动，加工平板时不使用前后检测装置，仅在加工U形梁时使用。

底座通过螺栓安装于地基上，伺服电机通过联轴器驱动丝杠旋转，推动安装于床身上的丝杠螺母沿Y向移动，通过导轨滑块与主机的连接，实现主机沿Y轴精确定位的送进运动。移动床身上的主机滑块由油缸驱动，重载精密直线导轨导向，带动与其连接的模具装置上下运动从而完成冲孔工作。冲孔过程产生的废料经床身上的排料口落到排屑机上运走。模具采用单、双排布置，大模具为单排，位于中间；两侧为小模具，直列双排布置。上模座分为三段，大大减轻了模座重里，便于操作人员的维修。冲头上有防废料反弹装置。压料装置上的压料板在冲孔前，随主机上的滑块下行，压住工件以便冲孔；冲孔结束后，由气缸将压料板复位。前后检测装置上布置有精密直线传感器，检测U形梁误差，数控系统根据检测值修正Y向定位值后冲孔。

下料支撑辊道

下料支撑辊道除了没有对中装置外，其他与上料支撑辊道相同。

液压系统

液压系统为全套进口德国哈雷公司的产品，由于采用高低压控制，故具有反应快速、节能环保、可靠性高、控制优化等优点。液压系统包含液压站、蓄能器、液压缸、主缸控制阀块、电子控制卡等。控制阀全部为进口，保证了系统工作的平稳和可靠以及动作的精确性。

数控系统

数控系统采用EANUC-0i系统，能够适应各种加工要求，不但使冲压效率大为提高，而且使用户操作、编程、维护等更简单易行。

自动编程软件系统

自动编程软件为公司自主开发，以适应汽车纵梁平板/腹面数控冲孔线的特殊要求，它可直接调用DWG，DXE，IGES等格式的图形，通过友好的人机界面完成加工程序的自动生成，这样不仅能节省大里时间，而且能保证冲孔精度。