汽車縱梁平板/腹面數控沖孔線

文／周麗麗，韓學軍，李大鵬·濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司

汽車縱梁平板/腹面數控沖孔線

文／周麗麗，韓學軍，李大鵬·濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司

根據汽車縱梁生產的工藝路線，數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，且企業資金實力雄厚，購買平板、U形梁腹面/翼面沖孔線設備容易實現；而對于一些中小型汽車配件廠來說，汽車縱梁平板/腹面數控沖孔線則較為適合。該設備可一機多用，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轉換。

工藝流程

汽車縱梁平板/腹面數控沖孔線的工藝流程如下：

⑴通過自動編程系統準備加工程序。

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車上，操作人員將臺車開至上料位置。

⑷將每垛的平板數里或每層排列的U形梁數里和寬度輸入到PLC中，起動設備自動上料程序，吸盤依次吸提平板/U形梁，吊運到上料輥道上。

⑸對中裝置對工件進行自動對中，上料側主夾鉗和輔助夾鉗夾持工件，對中裝置回初始位。

⑹上料側主夾鉗和輔助夾鉗送進、對工件進行端頭定位后，繼續送料，過濾式沖孔開始，廢料由排屑機及時自動輸出到廢料小車內。

⑺當工件的端頭全部越過主機，下料側主夾鉗能夠夾持工件時，上料側輔助夾鉗松開回初始位，上下料側的兩主夾鉗共同夾持工件進行送料和沖壓。

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

⑼沖壓結束后，下料側主夾鉗和輔助夾鉗松開工件并退回到初始位，吸盤自動吸提工件至下料臺車并碼垛。

⑽當工件進行尾端沖壓時，上料側可進行上料動作，不影響沖孔主機的沖壓動作，可節約時間。

主要組成、性能及特點

汽車縱梁平板/腹面數控沖孔線（圖1）機械部分包括電動臺車、吸盤上下料機構、上料支撐輥道、主夾鉗、輔助夾鉗、對中裝置、導壓料裝置、主機、下料支撐輥道以及廢料輸出裝置等，控制部分有液壓系統、潤滑系統、氣動系統、數控系統和自動編程軟件系統等。設定工件的進給方向為X軸，與X軸垂直的水平方向為Y軸，與X軸相垂直的豎直方向為Z軸。

電動臺車

電動臺車由電機減速機通過鏈輪鏈條，再通過鍵聯結傳遞給傳動軸，最終帶動三組車輪轉動，使臺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，裝載行車吊運的工件后，再開回上料位置；工件在線外碼垛后吊運到臺車上。U形梁需要料框配合，以方便裝料，料框和臺車臺面卡配好，平板無需料框。

圖1 汽車縱梁平板/腹面數控沖孔線

吸盤上下料機構

吸盤上下料機構由支架、移動橫梁及其水平驅動裝置、吸盤及升降裝置等組成。吸盤為電永磁鐵，給短時正向脈沖后勵磁并保持，斷電后不失磁，需反向通電去磁。電磁吸盤共10個，每個吸盤的吸力可達到200kgf。移動橫梁由減速變頻電機經齒輪齒條傳動驅動前后移動，由編碼器檢測位置并停止在要吸提的工件上方定位，由減速電機經齒輪齒條傳動帶動吸盤橫梁升降，由導桿進行導向。

吸盤上下料機構完成上、下料動作，吸提工件靠電磁吸盤。上料動作為吸盤下行吸料，提升、運行，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、輔助夾鉗運行的精密直線導軌、斜齒條。

如圖2所示，U形梁支撐輥固定在上料底座上，軸的兩端為滾動軸承，可支撐最小內寬的U形梁。如圖3所示，升降輥道由氣缸驅動，來實現整個輥道的升起和下降：輥道下降時，可供最大翼高的U形梁通過；輥道升起時，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轉換，不需要人工干預。

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、精密減速機、斜齒輪、液壓夾料裝置、到位檢測裝置等組成，分別安裝在上料和下料支撐輥道上。伺服電機經精密減速機驅動斜齒輪旋轉，沿斜齒條運動，由精密直線導軌導向。液壓夾料裝置的液壓缸夾緊力可調，夾持可靠，通過液壓缸的伸縮，推動液壓缸桿端的墊塊，使夾鉗臂繞轉軸上下運動，實現鉗口的閉合。主夾鉗的鉗口兩側裝有到位檢測裝置，當工件碰到檢測板后，壓縮彈簧，使檢測板、檢測桿等后退，使接近開關發訊，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，分布在主機兩側，緊挨導壓料裝置；在沖工件的前端和尾端時，與主夾鉗共同工作，協助夾緊工件并跟隨主夾鉗送進工件，完成沖孔。輔助夾鉗主要由電機、鏈輪鏈條、直線導軌、輔助支撐輥道、浮動裝置等組成。電機通過鏈輪鏈條，沿X向安裝的導軌驅動浮動裝置等左右運動。浮動裝置可在Z向浮動，以適應工件等的翹曲不平；鏈條可張緊，靠主機側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。

對中裝置

對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，工作時視工件的長度不同，選用相應的兩組對中裝置進行對中。對中裝置由氣缸驅動、直線導軌導向，通過同步帶、帶輪、齒形帶等使推塊反向運動實現工件的對中。對中裝置的到位檢測原理同主夾鉗的類似。

導壓料裝置

導壓料裝置緊靠主機，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動。除了支撐工件的作用外，導壓料裝置還有壓緊工件并起導向的作用。

主機

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

底座通過螺栓安裝于地基上，伺服電機通過聯軸器驅動絲杠旋轉，推動安裝于床身上的絲杠螺母沿Y向移動，通過導軌滑塊與主機的連接，實現主機沿Y軸精確定位的送進運動。移動床身上的主機滑塊由油缸驅動，重載精密直線導軌導向，帶動與其連接的模具裝置上下運動從而完成沖孔工作。沖孔過程產生的廢料經床身上的排料口落到排屑機上運走。模具采用單、雙排布置，大模具為單排，位于中間；兩側為小模具，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，隨主機上的滑塊下行，壓住工件以便沖孔；沖孔結束后，由氣缸將壓料板復位。前后檢測裝置上布置有精密直線傳感器，檢測U形梁誤差，數控系統根據檢測值修正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中裝置外，其他與上料支撐輥道相同。

液壓系統

液壓系統為全套進口德國哈雷公司的產品，由于采用高低壓控制，故具有反應快速、節能環保、可靠性高、控制優化等優點。液壓系統包含液壓站、蓄能器、液壓缸、主缸控制閥塊、電子控制卡等。控制閥全部為進口，保證了系統工作的平穩和可靠以及動作的精確性。

數控系統

數控系統采用EANUC-0i系統，能夠適應各種加工要求，不但使沖壓效率大為提高，而且使用戶操作、編程、維護等更簡單易行。

自動編程軟件系統

自動編程軟件為公司自主開發，以適應汽車縱梁平板/腹面數控沖孔線的特殊要求，它可直接調用DWG，DXE，IGES等格式的圖形，通過友好的人機界面完成加工程序的自動生成，這樣不僅能節省大里時間，而且能保證沖孔精度。

結束語

汽車縱梁平板/腹面數控沖孔線為高精度自動化設備，它在提高生產效率、保證產品質里的同時，滿足多品種、中小批里的生產模式。由于它具有投資少、適應性強、適用面廣、操作便捷等優點，故較適合中小型的汽車配件廠，可為其帶來較明顯的經濟效益。