壓力機(jī)在沖壓自動化生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用

文／曾耀華，石海達(dá)，周露平，李和平·上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司

沖壓自動化生產(chǎn)工藝

在傳統(tǒng)的沖壓生產(chǎn)線中，前后設(shè)備間板料的搬運靠人工手動取放。隨著生產(chǎn)節(jié)拍的不斷提升，手工取放料不但無法滿足高節(jié)拍的需求，還帶來了安全隱患。由于人員專注于取放料速度的提升，忽視了設(shè)備運動的危害，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備壓到人手致傷致殘的事故。因此，代替人工操作的機(jī)械手自動化生產(chǎn)線應(yīng)運而生。

自動化生產(chǎn)，即采用設(shè)備代替人工實現(xiàn)前后壓力機(jī)間的板材運送。不但避免了人員受傷的風(fēng)險，還提升了35%左右的生產(chǎn)效率。2005年之后，國內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)沖壓零件的自動化生產(chǎn)技術(shù)，如雨后春筍般涌現(xiàn)，開啟了沖壓自動化生產(chǎn)的大幕。圖1所示為沖壓自動化生產(chǎn)線示意圖。

圖1 沖壓自動化生產(chǎn)線示意圖

壓力機(jī)主要生產(chǎn)工藝參數(shù)介紹

目前主流壓力機(jī)均為機(jī)械式封閉壓力機(jī)，可適用于薄板零件的沖裁、成形、彎曲、校正、淺拉伸等各種冷沖壓工藝。壓力機(jī)的工藝參數(shù)至關(guān)重要，不僅影響產(chǎn)品的成形質(zhì)量，還對效率、成本甚至安全有很大影響。下面將就部分壓力機(jī)重要參數(shù)及精度進(jìn)行簡單闡述：

壓力機(jī)基礎(chǔ)

壓力機(jī)的基礎(chǔ)要承受壓力機(jī)的重量和抵抗開動壓力機(jī)時的振動力，并將其傳至基礎(chǔ)下的地基上。地基要以能夠可靠承受0.15MPa為前提。地基的強(qiáng)度由土建部門根據(jù)當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)進(jìn)行設(shè)計施工。

混凝土基礎(chǔ)必須一次澆灌完成，中間不得間斷?；A(chǔ)混凝土填實完畢后應(yīng)立即將表面一次抹平，以后只準(zhǔn)鏟平或磨平?？紤]到防油的需要，基礎(chǔ)底部上平面應(yīng)涂防酸水泥等作特殊防護(hù)。

基礎(chǔ)圖所提供的是基礎(chǔ)內(nèi)部尺寸，為安裝壓力機(jī)所需的最小空間尺寸。其所用水泥標(biāo)號、鋼筋的布置，基礎(chǔ)承載面積大小和基礎(chǔ)壁厚等與強(qiáng)度有關(guān)的指標(biāo)，不能降低。要求基礎(chǔ)承壓能力大于1.95MPa。

導(dǎo)柱同步度

導(dǎo)柱：用于連接橫梁齒輪箱和滑塊，將齒輪箱減速后的運動傳遞給滑塊，進(jìn)而實現(xiàn)滑塊的上下運動。一般有單點、雙點及四點式，即一個導(dǎo)柱、兩個導(dǎo)柱或4個導(dǎo)柱。

導(dǎo)柱同步度：是指雙點或四點式壓力機(jī)導(dǎo)柱在上下運動中的同步精度。此參數(shù)一般在壓力機(jī)制造廠內(nèi)出廠前進(jìn)行驗收。導(dǎo)柱同步度精度需控制在0.5mm之內(nèi)，過大的不同步將會對滑塊受力產(chǎn)生嚴(yán)重的拉伸影響，進(jìn)而影響滑塊在下死點對產(chǎn)品成形時的產(chǎn)品質(zhì)量。

裝模高度

裝模高度是指滑塊下表面與工作臺上表面之間的距離，有最大和最小裝模高度。設(shè)計沖模時，考慮到壓力機(jī)上安裝模具的可能性和模具刃磨后繼續(xù)使用，模具的閉合高度不允許采用壓力機(jī)裝模高度最大和最小兩個極限值。圖2所示為壓力機(jī)裝模高度示意圖。

壓力機(jī)公稱力

公稱力是壓力機(jī)在結(jié)構(gòu)上能夠安全地承受的最大允許沖壓能力。實際工作時應(yīng)充分考慮材料板厚以及材料強(qiáng)度的偏差、模具的潤滑狀態(tài)和磨損變化等條件，使沖壓能力保有一定的寬裕度。

圖2 壓力機(jī)裝模高度示意圖

特別是進(jìn)行落料沖裁加工等產(chǎn)生沖擊負(fù)荷的作業(yè)時，其工作壓力最好限制在公稱力的80%以下。倘若超出上述限值，滑塊與傳動連接部位可能產(chǎn)生劇烈振動并受損，影響壓力機(jī)的正常使用壽命。圖3所示為公稱力允許負(fù)荷曲線。

圖3 公稱力允許負(fù)荷曲線

壓縮空氣壓力

壓縮空氣是保證壓力機(jī)順利運轉(zhuǎn)的主要動力源，也是壓力機(jī)部位動力源的控制回路源。每個部位對壓縮空氣壓力的需求值不同，工廠配送的壓縮空氣壓力值以壓力機(jī)的最大需求值為準(zhǔn)，其余需求值較低的部位配備減壓閥進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。

壓縮空氣在沖壓自動化生產(chǎn)工藝中的功能可分為兩類：產(chǎn)品質(zhì)量類和動作功能類。產(chǎn)品質(zhì)量類即用于產(chǎn)品質(zhì)量成形，比如氣墊壓力；動作功能類即參與壓力機(jī)的動作控制，如離合器壓力等。以筆者所在企業(yè)的壓力機(jī)為例，壓力機(jī)各功能模塊所需壓縮空氣壓力值如表1所示。

壓力機(jī)參數(shù)遠(yuǎn)不止上述的5個，下面就筆者所在企業(yè)的壓力機(jī)參數(shù)進(jìn)行簡單匯總并展示（表2），供大家參考。

表1 各功能模塊所需壓縮空氣壓力值

表2 壓力機(jī)參數(shù)匯總

結(jié)論

壓力機(jī)是沖壓生產(chǎn)工藝中的主要設(shè)備，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，汽車行業(yè)對各種高精設(shè)備的需求也不斷提升。沖壓工藝發(fā)展的過程中，先后經(jīng)歷了人工手動線生產(chǎn)、自動化斷續(xù)生產(chǎn)及自動化高速連續(xù)生產(chǎn)三個過程。每次模式的更新迭代中，生產(chǎn)設(shè)備都在其中起到了重要的作用。