新能源汽車定轉子沖片自動化生產線的設計與規劃

陶承虎， 曹振波， 張 強， 潘振東

（沈陽新松機器人自動化股份有限公司， 遼寧 沈陽 110169）

0 引言

新能源汽車運行主要靠電機實現，而定轉子鐵芯作為電機的核心部件，其生產質量對于新能源汽車運行的穩定性有著重要的意義， 并且在生產過程中我們也發現定轉子鐵芯的生產成本能夠達到電機總成本的30%以上。 而通過了解傳統生產工藝我們發現，手工送料和取件的方式，很難提升部件生產效率，并且具有較高的危險性。而自動化生產系統的引入，除了能夠提高生產效率以及生產安全性，還能進一步提升生產的精確度，從而生產出質量上乘的定轉子鐵芯技術。所以，深入優化新能源汽車定轉子沖片自動化生產線，對于汽車制造行業以及機械行業發展，都有著十分重要的意義。

1 鐵芯沖片自動化線設計

1.1 鐵芯沖片工藝的選擇

在實際生產過程中，單沖、復沖、進級沖是常用的沖裁方式。所以，沖片的沖裁方式也可以選擇以上任意一種，但是仍然也需要考慮到生產類型或者沖片結構等因素。一般來說，相比其他沖裁方式，復式沖裁能夠有效提高生產效率，并且具有較高的沖片精度，因此是生產線中廣泛采用的技術手段。 這種技術手段的實現，通過在沖床上安裝復沖模的方式，從而將全部定子或轉子槽形在一個工序內完全沖出。 對于部分結構特殊的轉子，可以將工序數量調整為2 個或者3 個。為了保證部件外圓和內圓的同軸度，可以采用統一工序、同時沖出的技術方案[1]。

1.2 沖片生產工藝流程

常見工藝流程如圖1 所示。

圖1 沖片生產工藝流程示意圖

1.3 定子和轉子沖片自動化生產線

在實際設計過程中， 可以將定子和轉子的生產線分開設計，如圖1 所示。 其中，定子沖片包括定子開坯、落定子片等步驟， 沖床的選用需要根據企業現有沖床型號以及沖裁力計算公式進行確定，機械手則主要完成定子片的傳遞與收集工作。在定子開坯過程中能夠完成轉子沖片整形工作，隨后進入定子送料臺，材料經機械手運送至沖床內，將轉子內部形狀沖出，在由機械手送入下一臺沖床，完成其他結構的沖裁操作[2]。

1.4 系統技術路線規劃與設計

三維建模軟件的應用能夠更好地完成機械手自動化沖片方案的設計工作，在三維建模軟件中能夠對機械手運轉過程中涉及到的參數進行驗證，從而為配套工裝的完善提供參考。另外，在不斷的比較以及分析過程中，技術人員也能對生產工藝產生更為深刻的理解，為后續設計質量的提升創造有利條件[3]。

2 機械手的組件與控制系統

2.1 機械手相關組件

沖壓生產過程對精度有著較高的要求，這樣才能保證零件的沖裁過程是精確的，另外也能避免沖裁過程對生產線造成損傷。 那么在設計過程中，就需要讓吸取傳送設備保持穩定與牢靠。因此，做好驅動氣缸部分的設計，就是提升機械手運作穩定性的關鍵所在。在設計過程中，一般會選用高精密線軌以及諧波減速器，這樣能夠在提高生產精確度的同時，提升操作的靈活性。并且，由于定子、轉子疊片的厚度會隨著沖壓過程的完成而變大，所以機械手需要通過感應器掌握工件的精確位置[4]。

2.2 機械手集中控制系統

機械手集中控制系統中需要具有手動模式，這樣能夠保證系統在出現故障時能夠實現人工操作，保證企業的正常生產。另外也應該融入自動運行以及示教編程等功能。手動模式中應該包括手動和回零操作，事先的示教驗證工作的開展，能夠保證機械手移動、旋轉燈工作的順利，同時也能縮短生產節拍。具體來說，要先做好取料坐標的設置，隨后完成輔助設置，進而保證各個操作的穩定性和準確性[5]。

2.3 自動運行

自動運行時，機械手將循環執行從取料到放料，再到控制沖床沖壓等動作。以上下兩位沖床的工件傳輸為例，自動運行開始后，機械手移至取料待機點位置，在上位沖床完成沖片，機械手控制系統檢測到沖床上模部分運動到上止點后，旋轉機械手并下移至工件的位置，接著打開吸盤。當檢測到壓力后，證明工件已經被吸盤拾取，然后機械手升回取料點上方后移至放料待機點位置。待下位沖床完成沖壓后，移至放料點，工件被放到預定的位置。機械手返回后輸出信號，發出沖床可繼續工作的指令。機械手放料完成退回待機位置之后，會控制沖床沖壓，注意切勿將身體任何部位伸入沖床模具內， 發生緊急情況要按下急停按鈕，待機器停止后進入操作區域進行維護。

3 新能源汽車生產工藝發展趨勢

通過對新能源汽車定轉子沖片自動化生產線的設計與規劃進行討論，我們發現自動化、智能化的設計思路已經得到了廣泛的應用。 因此，在未來新能源汽車生產工藝設計中，也將繼續致力于系統的智能化與自動化方向。 同時，在系統中，各種集成技術、傳感技術、遠程控制技術也將得到廣泛的應用。 所以，機械設計也不僅僅包括具體的金屬構件設計，還應該融入電氣設計、電子電路設計等內容。

4 總結

鐵芯沖片自動化線設計工作對于提升新能源汽車電機質量有著十分重要的作用。 在設計過程中，技術人員需要做到堅持以人為本、以質量為本的設計理念，從而設計出操作便捷、生產效率更高的工藝流程。同時，技術人員也應該不斷學習先進的控制技術與傳感技術，將這些技術融入到實際生產中去， 從而在提升生產線設計成果質量的同時，促進汽車制造行業、機械設計行業的發展與進步。