數控多工位自動沖壓生產線伺服料垛臺車創新設計

杜建新，傅 巖，周勝德，張長亮

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

數控多工位自動沖壓生產線用于汽車車身覆蓋件的沖壓加工，能夠將鋼板按照模具形狀沖壓成為所需形狀，例如車門等流線型的鈑金件。在整個生產線中提供鋼板料垛的系統稱為自動化供料系統，本項目伺服料垛臺車是該系統中的重要組成單元，多工位自動沖壓生產線體現了當今世界沖壓裝備的發展趨勢，每分鐘生產次數最高可達25～30 次（相當于12h 連續工作可生產18000 件），效率是自動化線的2～3 倍。具有智能化、高速化、復合化、節能環保很多優勢。其核心技術主要由德國、意大利、日本等國掌握，價格昂貴，設計制造和維修維護周期長，嚴重影響了多工位壓力機在國內汽車行業中的應用。

1 技術方案

齊二機床打破技術壟斷，自行研制2500t 數控多工位自動沖壓生產線，配備本項目研制的伺服料垛臺車，現已通過國家重大專項驗收。如圖1 所示。伺服垛料臺車的功能如圖2 所示。

圖1 伺服料垛臺車

圖2 伺服料垛臺車功能

在普通垛料臺車的基礎上增加料片伺服托舉裝置、料片對中定位裝置、余料接管裝置及雙垛料臺車不間斷供料無縫銜接控制等功能，實現每分鐘最高25次不間斷供料，并完成余料接管、料片對中定位工序。

2 技術創新點

2.1 伺服控制料片托舉裝置

采用伺服電機實現料片伺服托舉功能，垛料臺車結構設計為可分體式帶托舉平臺，平臺下部連接由伺服電機驅動的絲杠裝置（絲杠裝置調整精度高并定位可靠），在料垛上方安裝光電開關用于檢測料垛高度，端拾器不斷抓取料片，伺服電機按照程序設計不斷提升料垛，達到指定高度不間斷供應料片。當剩余料片達到程序設定高度時，余料接管裝置啟動，接管剩余料片，托舉平臺下降，與垛料小車一起開出，另一個已經準備好的垛料小車開進，完成不間斷供料無縫銜接。

垛料臺車結構設計為可分體式帶托舉平臺，托舉平臺自動提升到拆垛位置，提升距離700mm，有效載荷最大7000kg，料堆高度最大600mm。快速移動速度8m/min，慢移動速度2m/min，開入開出時間60s。

2.2 垛料臺車集成料片對中及定位功能

進口自動化設備設有單獨的料片對中和定位裝置，有拍打對中定位，圖像比對對中定位等，這些方式都需要在自動化線中額外增加裝置實現。

本項目在臺車上設置可以在定位槽內滑動的定位桿，使結構更加緊湊，功能更加多樣化，有效降低設計制造成本。

2.3 余料檢測功能

垛料小車實現不間斷供料需要兩臺小車交替使用，在伺服系統控制的托舉平臺提升到一定高度時，即剩余料片達到信號提取高度時，光電開關發送換料信號，由余料接管裝置接管剩余料片，托舉平臺下降，小車A 開出，已經準備好的小車B 開進，繼續供料。

2.4 余料接管裝置

在經過計算能夠滿足換小車時間供料需求的料片達到指定高度時，余料接管裝置啟動，支撐剩余料片，此時可以更換垛料小車，將已經完成對中定位的料垛運送到接管裝置下方，等待余料接管裝置收回，新料垛舉升，實現不間斷持續供料。

2.5 雙臺車的無縫銜接（不間斷供料）控制

進行雙臺車的換料啟動-停止-定位、臺車X、Z 方向移動控制及與余料接管裝置協同工作控制等方面的研究。在時間循環關系圖中進行工作時間設定，利用三維仿真軟件進行過程控制模擬，確認動作無誤后實現編程控制。

3 經濟效益及產業化前景

本項目已經應用于齊二機床設計制造的TDL-4 3200 型、TDL-4 2500 型數控多工位自動沖壓生產線，項目總體產值超過1.5 億元，后續合同將繼續產生可觀的經濟效益。

國內現有超過2000 億元的車身沖壓件市場份額，改造升級和新增設備市場巨大，多工位壓力機市場及自動化供料系統市場前景十分可觀。

本項目研究成果主要應用在多工位自動沖壓生產線供料系統中，因設計制造成本低于國外進口價格，并且在售后服務和維修維護價格方面具有明顯優勢，與此同時，伺服料垛托舉裝置和余料檢測余料接管裝置將成為技術亮點，在用戶市場中得到廣泛認可，促進自動化供料系統的技術發展。