文/李耶夫，薛丽菲·济南铸造锻压机械研究所有限公司

汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线技术浅析

文/李耶夫，薛丽菲·济南铸造锻压机械研究所有限公司

李耶夫，工程师，主要研发产品为汽车纵梁成套生产线。曾参与研发的多通道高效五主机数控三面冲孔生产线获得2013年度中国机械工业科学技术二等奖。

在传统重型卡车底盘的U形纵梁冲孔设备的应用上，制造商所使用的摇臂钻，其人工定位钻孔使冲孔精度和效率完全取决于操作者。不同车型上U形纵梁的孔位也完全不同，企业就需制作不同的靠模来满足孔位定位的要求。这一切都会影响底盘车间的规划与设备成本，影响企业对底盘车间的设备投资。

当前，汽车底盘制造商也面临了更多的竞争，包括市场竞争更加激烈，汽车性能要求更高，车型频繁更换，下游客户对汽车质量要求更高，品质要求也更高，总产量增加，单批数量减少等。企业依靠传统的摇臂钻技术已不能满足市场需求，就要求制造商开发更符合市场的冲孔设备，因此 汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线应运而生。

特点

汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线是一种高精度、高效率的U形纵梁板材光孔加工设备（图1）。它采用国际一流的FUNAC18I数控系统，并根据设备性能增加了各功能模块，同时自行开发了人性化的编程软件，具有软件编写快速，程序运行稳定的特点。液压系统总成采用德国进口品牌，具有高低压转换功能，在节能环保方面有很大的市场优势，同时冲孔主机采用双主机结构，使设备具有了冲孔时间大幅降低的性能，从而提高了整机的工作效率并为用户降低了生产成本。

图1 汽车U形型纵梁双主机数控冲孔生产线

设备构成及工艺流程

该种生产线主要由腹面冲孔主机单元、X轴夹钳送料机构、自动上/下料机构、气动系统、液压系统、电气系统等组成。设备冲压压力为1600kN/800kN，可安装39套模具，送进速度最大可达40m/min，冲孔精度可达±0.2mm；冲压板材的材料性能σb为810N/mm2，加工板材范围为1200mm×360mm×110 mm，最大冲孔直径可达φ50mm。

其工艺流程主要是，首先将加工程序输入设备数控系统，同时U形纵梁开口向下整齐码垛在运料台车上，并开至固定的上料位置；随后将梁宽和每层排列数量输入PLC系统，程序运行后，吸盘运行装置上的吸盘自动依次吸提U形纵梁，并将其吊运到支撑辊上；X轴夹钳夹紧U形纵梁腹板，利用光电开关进行端头定位，数控系统确认坐标位置后；X轴夹钳靠伺服电机滚珠丝杠带动U形纵梁前进定位，大、小腹面冲孔主机根据数控系统程序设定进行移动定位，动作完成后对U形纵梁腹面进行冲孔。大、小腹面冲孔主机可根据程序进行单独冲孔，也可同时进行冲孔。当X轴夹钳到达行程极限时，U形纵梁前端已经穿过两冲孔主机，另一套X轴夹钳可以继续夹紧U形纵梁；左、右两套X轴夹钳交替送进U形纵梁；U形纵梁被全部加工完并已经位于生产线右侧支撑辊上，下料侧吸盘运行装置上的吸盘下行吸提U形纵梁，并将U形纵梁吊运到下料侧运料台车上码垛。

各主要部件介绍

自动上/下料机构（各1套）

该装置由吸盘运行装置、运料台车、支撑辊组成（图2）。吸盘运行装置中的移动横梁由减速变频电机经齿轮齿条传动驱动前后移动，由减速电机经齿轮齿条传动带动吸盘横梁升降；运料台车由减速电机驱动，在和地面平齐的轨道上行走，轨道垂直于生产线物流方向；在上料侧和下料侧的辊道区域各安装有5组支撑辊，其上的定位辊轮用于U形纵梁X向的定位。

X轴夹钳送料机构（2套）

在主机两侧，各布置一套X轴夹钳送料机构（图3）。该机构由驱动装置（伺服电机、带轮传动、滚珠丝杠、直线导轨）、浮动液压夹钳、底座等组成，伺服电机通过滚珠丝杠驱动夹钳装置在X向进行移动，经直线导轨导向对U形纵梁进行X向的送进。

腹面冲孔主机单元

图2 自动上/下料机构

图3 X轴夹钳送料机构

腹面冲孔主机单元由1600kN大主机床身、880kN小主机床身、共用底座、小主机X方向移动底座、废料输送机构、模具部件、压料部件及前后检测装置等组成（图4）。大小主机床身（模具、压料）安装于共用底座上，由伺服电机带动滚珠丝杠驱动床身沿Y向移动，同时小主机（模具、压料）可沿X向移动；大小主机床身上固定有冲压油缸，油缸下方安装有滑块、模具部件、压卸料装置等；床身上的排料口使冲孔过程中产生的废料从中落到废料输送器中运走。大主机配备21套模具，模具最大冲孔直径50mm；小主机配备18套模具，模具最大冲孔直径23mm；压卸料装置由氮气压料缸、压料板、复位气缸、摆动连接机构组成；压料板由氮气缸压住，通过支架摆动随着滑块向下运行，进而实现压料作用；大小主机床身前后两侧各布置有一定数量的精密直线传感器，检测纵梁误差；移动床身下面安装有皮带输送机，冲下的废料由皮带输送至主机前侧的链式排屑器中，被提升后落入废料箱。

表1 汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线成本效益分析

图4 腹面冲孔主机单元

应用情况

该产品已在中国重型卡车企业、中国客车行业、轻型卡车行业的底盘车间广泛使用。在长春一汽卡车厂的底盘车间，2012年安装了四台该种设备，极大提高了该厂的底盘加工能力；在郑州宇通客车公司的底盘制造车间，也安装了4台该种设备，成为了客车底盘生产的一大主力；另外，北汽福田诸城汽车厂也安装了3台该种设备，成为该公司宣传的一大品牌。

效益分析

济南铸造锻压机械研究所从2000年开发单主机冲孔生产线以来，冲孔生产线发展迅速，2009年底公称压力在1600kN/800kN的汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线就制造出来了，并且在各大汽车厂的应用越来越广泛。汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线虽然初成本有点偏高，但其产生效益快，在正常开工率的情况下，一般不到一年时间即可收回成本，而一年后汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线将在高效率、低成本的状态下进行冲压生产。

对汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线成本效益的分析，见表1。

结束语

汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线近十年来于欧、美、日地区已经广泛应用。国内自2006年即投入汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线的研发，最大制造能力是1600kN。目前只出口到缅甸几台设备，但国内地区对于汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线的实际应用仍欠缺，需要大力推广与宣传。汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线本身具有智能成形、高精度、高效率与节能环保等特性，在产业发展强调智能控制与绿色环保的大趋势下，汽车U形纵梁双主机数控冲孔生产线正符合十二五计划中对高端先进冲孔设备的要求，应用将越来越广泛。