伺服壓力機及自動送料系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
沖壓加工是金屬成形中最有效的加工方法之一,通過沖壓設備的沖壓力,使模具中板件發(fā)生塑性變形,以此來獲得一定的形狀、大小和性能的產品組件.隨著現(xiàn)代制造技術的發(fā)展,沖壓技術也趨向于高速度、自動化和柔性化.在沖壓生產過程中,傳統(tǒng)的手工操作和手動裝卸等生產方式無法滿足機械、電子、國防、汽車、家電等高速發(fā)展的需求.沖壓生產中應用自動化設備取代人工操作,實現(xiàn)自動化生產,極大提高生產效率及質量,是現(xiàn)代沖壓生產技術的重要發(fā)展方向之一.
壓力機現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
大型多連桿壓力機
汽車覆蓋件拉延成形時，受材料性能的限制，普通低碳鋼允許的拉延速度為18-24m／min，壓機拉延速度超過此值，零件就會拉裂報廢，普通的曲柄壓力機滑塊運行速度曲線近似正弦曲線。只能完成70ram以下的簡單淺拉伸，不能滿足高檔轎車汽車覆蓋件(車門、頂蓋等)的深拉伸(>250mm)，因此沖壓生產線打頭設備均采用多連桿技術。多連桿壓機運動特性是快速下降，在進行拉伸區(qū)域 (300mm 左右)速度低而均勻，拉伸完成后，滑塊快速回程，既滿足了低速拉伸工藝的要求，又提高了壓力機的生產率。
大型多工位壓力機
大型多工位壓力機是目前世界上最先進、最高效的板材沖壓設備，它代表了目前車身覆蓋件沖壓成形的最高水平和發(fā)展方向。大型多工位壓力機一般由拆垛機、大型壓力機、自動送料系統(tǒng)和碼垛系統(tǒng)等組成。其生產節(jié)拍可達16~25/min，是手工送料流水線的4～5倍，是單機聯(lián)線自動化生產線的2～3倍，具有生產效率高，制件質量高的特點，特別適合汽車沖壓件大批量生產。
據(jù)美國精密鍛壓協(xié)會統(tǒng)計，美國三大汽車公司680多條沖壓線中有70％為多工位壓力機；日本在美國的35條沖壓線中有24臺多工位壓力機，占69％；日本國內的250條沖壓線中，有80多條多工位壓力機，占32％。在我國，由于大型多工位壓力機技術積累尚不足，目前能夠用于大型覆蓋件沖壓的多工位壓力機還是空白，多采用國外進口設備（例如：德國Schuler等）。另一方面，大型多工位壓力機在我國汽車行業(yè)的應用剛剛起步，諸多中小型汽車鍛沖壓企業(yè)，受資金有限、生產應用經(jīng)驗不足、工廠場地面積受限等因素制約，依然傾向于采用相對成熟、可靠的單機聯(lián)線自動化沖壓線。
自動送料系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
壓力機之間使用多軸伺服傳送機構一次性在壓力機之間搬運零件，雖然不同生產廠商的壓力機機構各不相同，但大體上可以分為兩大類：
一種是在壓力機的縱軸線上安置多自由度搬運機器人，機器人可以沿壓力機軸線縱向移動；
另一種是在兩臺壓力機的立柱前后安置的平行機械手臂，通過一根橫桿形式的末端拾取器搬運零件。
機器人自動送料系統(tǒng)
在我國，在近年來的新建和傳統(tǒng)沖壓線聯(lián)線自動化改造中，多使用機器人自動化送料系統(tǒng)。機器人自動化生產線，通過更換端拾器，適合多車型的生產，柔性更高。其通常配置為5～6臺壓力機， 拆垛 、上下料機械手 、穿梭翻轉小車和碼垛系統(tǒng)等 。全線長度60m 左右，具有沖壓質量穩(wěn)定可靠、生產安全性高和柔性好的特點。由于上下工位壓力機的間距大，工件傳輸效率較低，生產節(jié)拍一般為 6～ 9 spm。
機械手臂自動化送料系統(tǒng)
機械手臂自動化送料系統(tǒng)主要由板料拆垛系統(tǒng)、板料對中系統(tǒng)、壓機間快速送料傳送系統(tǒng)組成。由于能夠縮短壓力機的間距，工件傳輸效率較高，生產節(jié)拍一般為8～15 spm。近幾年來，國內外壓力機供應商在全自動關鍵技術上又取得很大進展并得到成熟應用，例如全自動換模系統(tǒng)、拉伸墊數(shù)字控制技術和功能完善的觸摸屏監(jiān)控技術等，使單機聯(lián)線生產效率逐年提升。其中，全自動換模系統(tǒng)只需要操作人員在觸摸屏上設置好模具號，模具更換的全過程由壓力機自動完成，整個過程最多需要5min。
全自動換模系統(tǒng)的主要功能包括：
(1)平衡器與氣墊壓力自動調整功能；
(2)裝模高度、氣墊行程自動調整功能，定位調整精度達0．Imm：
(3)模具自動夾緊、放松功能；
(4)高速移動工作臺自動開進開出功能。
多工位沖壓自動化
多工位沖壓方式就是把多道工序的模具安排在一臺沖床上，利用沖床滑塊的一次往復，使分別安裝在機床上落料、沖孔、折彎、拉伸、切邊等多副模具同時動作，并且在一個往返周期中，將料片從首工位搬移到模具的下一步工位中。沖壓后工件依次通過多工位的移送橫桿的搬送一直到模具的最后一道工序并放置到產品傳送帶上，由人工檢查和裝箱。通過與沖床曲軸相連接的編碼器與沖床曲軸角度保持完全同步運行，在沖床一個作業(yè)周期內，根據(jù)編碼器反饋數(shù)據(jù)控制伺服電機使其三條軸按照事先編好的運動軌跡進行準確精密的搬送定位，完成產品在模具間工位的搬運，從而實現(xiàn)了沖壓生產高速、高精度和全自動化。
多工位沖壓特征
在一個沖壓生產鏈上用不同工藝的沖壓模具用機械手或其他自動化設施，采用模具或者零件移動完成工件沖壓加工額定模具叫多工位模。
串聯(lián)（多機連線自動化）
壓力機之間使用多軸伺服傳送機構一次性在壓力機之間搬運零件，是在壓力機的縱軸線上安置多自由度搬運機器人，機器人可以沿壓力機軸線縱向移動；
機器人自動送料系統(tǒng)
在我國，在近年來的新建和傳統(tǒng)沖壓線聯(lián)線自動化改造中，多使用機器人自動化送料系統(tǒng)。機器人自動化生產線，通過更換端拾器，適合多車型的生產，柔性更高。其通常配置為5～6臺壓力機， 拆垛 、上下料機械手 、穿梭翻轉小車和碼垛系統(tǒng)等 。全線長度60m 左右，具有沖壓質量穩(wěn)定可靠、生產安全性高和柔性好的特點。由于上下工位壓力機的間距大，工件傳輸效率較低，生產節(jié)拍一般為 6～ 9 spm。
伴隨著電子技術的發(fā)展，聯(lián)機、聯(lián)線、聯(lián)網(wǎng)等技術得到了充分應用，我國沖壓設備自動化技術升級改造呈現(xiàn)出以下趨勢，總結如下：
(1)單機聯(lián)線自動化沖壓線與大型多工位壓力機 是當今大型沖壓設各自動化技術發(fā)展的兩大趨勢。但是用于大型覆蓋件沖壓的多工位壓力機在我國汽車工業(yè)中的應用幾乎是空白，這是我國沖壓裝備業(yè)與歐美發(fā)達國家的主要差距。
(2)經(jīng)過近年來的新建和改造，部分生產線采用了單臂機械手、雙臂機械手等輸送系統(tǒng)，為國內沖壓生產技術與歐美汽車工業(yè)接軌奠定了基礎。
(3)鑒于我國汽車工業(yè)生產集中度較低，新車型換代越來越頻繁的客觀事實，在未來幾年，單機聯(lián)線自動化沖壓線仍然是發(fā)展主力。
三合一送料機+伺服剪切定位+90度旋轉定位輸送+五機連線獨立工位機械手連線自動化生產線
雙工位拆垛機械手+多工位生產線機械手生產線
高張力板三合一送料機沖壓自動化生產線
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