適應輕卡的汽車縱梁翼面數控沖孔線

周麗麗，李志申，代春華，宮 寧

（1.國機鑄鍛機械有限公司，山東 濟南 250306；2濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東 濟南 250306；3.小松（山東）工程機械有限公司，山東 濟寧 272073）

目前，輕卡需求呈明顯上升之勢。為此，公司在原有基礎上，新開發出專門針對輕卡的汽車縱梁翼面數控沖孔線，它能夠對已沖完腹面上孔的縱梁，進一步高效、高精度地沖出汽車縱梁翼面上的孔。

1 工藝流程

該汽車縱梁翼面數控沖孔線的工藝流程如下：

（1）通過自動編程系統準備加工程序，并將程序輸入設備數控系統。

（2）縱梁開口向下整齊碼垛在臺車上，操作人員將臺車開至固定的上料位置。

（3）將梁寬和每層排列數量通過觸摸屏輸入PLC，設備啟動后運行過程中，吸盤自動依次吸提縱梁，吊運到支撐輥輪裝置上。

（4）按梁上銷孔的理論位置預調定位銷的位置。

（5）支撐輥輪裝置穩妥地支撐縱梁，并把縱梁推至基準輥輪定位。

（6）左側送進夾鉗進入縱梁并夾緊縱梁腹面，送進，光電開關檢測到縱梁端面后，縱梁被導壓料裝置夾緊，夾鉗松開回退至零位附近后再次夾緊縱梁腹面，將縱梁送進至設定位置，夾鉗松開，定位銷插入定位孔，檢測開關檢測確認后，夾鉗夾緊縱梁腹面，定位銷縮回，數控系統重新設定梁長方向的坐標。

（7）執行加工程序，送進夾鉗靠伺服電機滾珠絲杠帶動縱梁前進定位，縱梁被氣缸壓緊在基準定位輥輪上，縱梁、沖孔主機同時移動定位并補償誤差后沖孔。

（8）前后翼面沖孔機對縱梁沖孔。

（9）當左側夾鉗送料機構到達行程極限時，縱梁前端已經穿過前后翼面沖孔機，右側夾鉗送進機構夾緊縱梁；左、右兩套夾鉗送進機構互相配合交替送進縱梁定位。

（10）縱梁全部加工完并已位于生產線右側支撐輥輪上，吸盤下行吸提縱梁，并將縱梁吊運到下料臺車上碼垛；臺車可開出后整體吊走沖完孔的縱梁。

（11）前一根縱梁尾端離開前翼面沖孔機后，還在加工中，下一根縱梁開始送進定位，等待沖孔。

2 主要組成、性能及特點

如圖1所示，該汽車縱梁翼面數控沖孔線的機械部分主要由上下料臺車、吸盤上下料機構、上下料支撐輥、送料機構、銷定位裝置、導壓料裝置、前后翼面沖主機以及廢料輸出裝置等組成。以上機械部分與氣動系統、液壓系統、潤滑系統、數控系統、自動編程軟件系統等相輔相成，緊密有序地結合成一體，實現了整條生產線的自動化和柔性化。

圖1 汽車縱梁翼面數控沖孔線

（1）上下料臺車

上料臺車和下料臺車結構類似，其上的料架均采用焊接結構，驅動形式為電動。以上料臺車為例，可通過按鈕控制開出線外，裝載行車吊運的料框后，再開回上料位置；料框在線外碼垛縱梁后吊運到臺車上，料框和臺車臺面卡配好。下料臺車與之相反。

（2）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6個，每個吸力100kgf。移動橫梁由減速變頻電機經齒輪齒條傳動驅動前后移動，有編碼器檢測位置并停止在要吸提的料框內縱梁上方定位；由減速電機經齒輪齒條傳動帶動吸盤橫梁升降，有導桿導向。

吸盤上下料機構完成上、下料動作，吸提板料靠電磁吸盤。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。

（3）上下料支撐輥

上料支撐輥和下料支撐輥分別安裝在主機兩側的上料側和下料側的輥道區域內，對縱梁起著支撐和定位的作用。它們無需人工干預調整，能夠自動適應不同規格的U型縱梁。每組上下料支撐輥的支架上裝有四套輥輪組：固定支撐輥、移動支撐輥、基準定位輥、水平壓緊輥。其中，固定支撐輥和移動支撐輥支撐在縱梁的內腹面，基準定位輥和水平壓緊輥分別壓在縱梁的兩個外翼面；移動支撐輥和水平壓緊輥均由氣缸推動。所有輥輪皆為硬橡膠包膠輥輪，能柔性支撐縱梁。

（4）送料機構

送料機構中的上料送料機構負責將縱梁夾緊后沿著梁長方向送進；其下料送料機構則負責將已經過主機的縱梁夾緊后繼續沿著梁長方向送進。

送料機構主要由底座、傳動裝置、浮動夾鉗、旋轉支撐輥等組成。伺服電機通過滾珠絲杠驅動夾鉗裝置，經直線導軌導向，在底座上沿梁長方向移動。浮動夾鉗在工作時夾持縱梁的腹面，夾鉗不但可以在梁寬方向浮動而且可以在梁翼高方向上浮動，以適應縱梁翼面上的側彎曲和腹面上的彎曲，在保證送進定位精度的同時更利于后續工作中沖孔的準確進行。旋轉支撐輥在工作中對縱梁起著支撐的作用，防止縱梁的傾斜。

當一側送料機構走到行程極限時，另一側送料機構夾住縱梁繼續送進，兩套機構送進為一推一拉，交替進行，轉換時間很短。自動編程系統可自動設定夾鉗的接替行程。

（5）導壓料裝置

與上下料支撐輥相比，導壓料裝置在結構上增加了一組豎直壓緊輥，故導壓料裝置除了支撐和定位的作用外，還有夾緊的功用，當縱梁在梁寬向定位后，豎直壓緊輥再夾緊縱梁的外腹面。

（6）銷定位裝置

汽車縱梁翼面數控沖孔線加工的對象為已經沖完腹面孔的的U型縱梁，故銷定位裝置為整條生產線的關鍵，它定位的準確與否直接關系到翼面孔在梁長方向的精度。如圖2所示，它主要由底座、驅動裝置、升降裝置等組成。

圖2 銷定位裝置

伺服電機經聯軸器，將動力傳給滾珠絲杠，從而帶動液壓缸、定位銷等在梁寬方向上運動，以適應不同規格縱梁上的工藝定位孔。定位銷也可在梁寬方向實現微量移動；定位銷端部為錐形，可較好地導入定位孔。以上設計措施都確保了定位的精確。定位銷由液壓缸來控制實現在梁翼高方向上的升降。直線導軌起導向作用。

當光電開關檢測到縱梁端面后，夾鉗松開回退至零位附近后再次夾緊縱梁腹面，將縱梁送進至設定位置，夾鉗松開，定位銷插入定位孔，檢測開關檢測確認后，夾鉗夾緊縱梁腹面，定位銷縮回，數控系統重新設定縱梁長度方向的坐標。

（7）翼面沖主機

圖3為前翼面沖孔機，后翼面沖孔機與之結構類似，均主要由固定底座、移動床身、模具系統、壓料裝置、Y向裝置、高度檢測裝置等組成。唯一區別之處在與Y向裝置的不同。后翼面沖孔機為固定的，在縱梁的基準翼面側沖孔；前翼面沖孔機可沿梁寬方向即Y向移動，以適應不同寬度的梁的變化。專為輕卡量身定做的翼面沖主機，在原有基礎上對主機的局部結構進行了改進，更加輕巧，成本更低，便于維修。

圖3 前翼面沖孔機

固定床身上的伺服電機通過聯軸器將動力傳給絲桿升降機，從而帶動移動床身及模具等在梁翼高方向移動。移動床身及模具等亦可由另一伺服電機驅動精密直線導軌導向達到梁寬方向移動，以適應縱梁寬度的變化（對前翼面沖孔機而言）。移動床身上裝有液壓缸和滑塊，液壓缸驅動滑塊水平沖壓?；瑝K有重載直線導軌導向，可承受偏載力。

模具系統中的模具呈水平單排布置。沖頭更換時將凸模座從側面抽出即可，凸模座拆裝方便。沖頭上有推廢料頂桿或頂料尖，防止廢料反彈。

每臺翼面沖主機配有精密位移傳感器以保證翼面上的孔到腹面的位置精度。最靠近即將沖壓的孔的傳感器，在主機沿梁翼高方向定位后檢測縱梁誤差，數控系統根據檢測值修正定位值后沖孔，因此提高了孔位精度。

（8）液壓系統

液壓系統總成采用德國哈雷公司的產品，反應快速，節能環保，可靠性高，控制優化。它包含液壓站、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、可靠以及動作的準確、精確；液壓膠管采用進口盤管壓裝。沖壓系統具有良好的壓力安全和排油減振功能。

（9）數控系統

數控系統采用西門子840Dsl，其CNC控制單元和液晶顯示為一體式結構，體積小，能夠適應各種加工要求，具有高集成度、高速度和高開發度性能等特點，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。

（10）自動編程軟件系統

自動編程軟件為我公司自主開發，以適應汽車縱梁翼面數控沖孔線的特殊要求，它可直接調用.DWG，.DXF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，節省大量時間且準確無誤。

3 結束語

適應輕卡的汽車縱梁翼面數控沖孔線是集數項高端技術于一體的高精度自動化設備，它投資少，適應性強，大大提高了生產效率，確保了產品質量，故較適合輕卡年產量大的汽車制造廠家或配件廠，為其帶來較明顯的經濟效益。