伺服壓力機(jī)及自動(dòng)送料系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
沖壓加工是金屬成形中最有效的加工方法之一,通過(guò)沖壓設(shè)備的沖壓力,使模具中板件發(fā)生塑性變形,以此來(lái)獲得一定的形狀、大小和性能的產(chǎn)品組件.隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展,沖壓技術(shù)也趨向于高速度、自動(dòng)化和柔性化.在沖壓生產(chǎn)過(guò)程中,傳統(tǒng)的手工操作和手動(dòng)裝卸等生產(chǎn)方式無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)械、電子、國(guó)防、汽車(chē)、家電等高速發(fā)展的需求.沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備取代人工操作,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),極大提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量,是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)技術(shù)的重要發(fā)展方向之一.
壓力機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
大型多連桿壓力機(jī)
汽車(chē)覆蓋件拉延成形時(shí)，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(jī)拉延速度超過(guò)此值，零件就會(huì)拉裂報(bào)廢，普通的曲柄壓力機(jī)滑塊運(yùn)行速度曲線(xiàn)近似正弦曲線(xiàn)。只能完成70ram以下的簡(jiǎn)單淺拉伸，不能滿(mǎn)足高檔轎車(chē)汽車(chē)覆蓋件(車(chē)門(mén)、頂蓋等)的深拉伸(>250mm)，因此沖壓生產(chǎn)線(xiàn)打頭設(shè)備均采用多連桿技術(shù)。多連桿壓機(jī)運(yùn)動(dòng)特性是快速下降，在進(jìn)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(mǎn)足了低速拉伸工藝的要求，又提高了壓力機(jī)的生產(chǎn)率。
大型多工位壓力機(jī)
大型多工位壓力機(jī)是目前世界上最先進(jìn)、最高效的板材沖壓設(shè)備，它代表了目前車(chē)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(jī)一般由拆垛機(jī)、大型壓力機(jī)、自動(dòng)送料系統(tǒng)和碼垛系統(tǒng)等組成。其生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)16~25/min，是手工送料流水線(xiàn)的4～5倍，是單機(jī)聯(lián)線(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的2～3倍，具有生產(chǎn)效率高，制件質(zhì)量高的特點(diǎn)，特別適合汽車(chē)沖壓件大批量生產(chǎn)。
據(jù)美國(guó)精密鍛壓協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)三大汽車(chē)公司680多條沖壓線(xiàn)中有70％為多工位壓力機(jī)；日本在美國(guó)的35條沖壓線(xiàn)中有24臺(tái)多工位壓力機(jī)，占69％；日本國(guó)內(nèi)的250條沖壓線(xiàn)中，有80多條多工位壓力機(jī)，占32％。在我國(guó)，由于大型多工位壓力機(jī)技術(shù)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(jī)還是空白，多采用國(guó)外進(jìn)口設(shè)備（例如：德國(guó)Schuler等）。另一方面，大型多工位壓力機(jī)在我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用剛剛起步，諸多中小型汽車(chē)鍛沖壓企業(yè)，受資金有限、生產(chǎn)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足、工廠場(chǎng)地面積受限等因素制約，依然傾向于采用相對(duì)成熟、可靠的單機(jī)聯(lián)線(xiàn)自動(dòng)化沖壓線(xiàn)。
自動(dòng)送料系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
壓力機(jī)之間使用多軸伺服傳送機(jī)構(gòu)一次性在壓力機(jī)之間搬運(yùn)零件，雖然不同生產(chǎn)廠商的壓力機(jī)機(jī)構(gòu)各不相同，但大體上可以分為兩大類(lèi)：
一種是在壓力機(jī)的縱軸線(xiàn)上安置多自由度搬運(yùn)機(jī)器人，機(jī)器人可以沿壓力機(jī)軸線(xiàn)縱向移動(dòng)；
另一種是在兩臺(tái)壓力機(jī)的立柱前后安置的平行機(jī)械手臂，通過(guò)一根橫桿形式的末端拾取器搬運(yùn)零件。
機(jī)器人自動(dòng)送料系統(tǒng)
在我國(guó)，在近年來(lái)的新建和傳統(tǒng)沖壓線(xiàn)聯(lián)線(xiàn)自動(dòng)化改造中，多使用機(jī)器人自動(dòng)化送料系統(tǒng)。機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，通過(guò)更換端拾器，適合多車(chē)型的生產(chǎn)，柔性更高。其通常配置為5～6臺(tái)壓力機(jī)， 拆垛 、上下料機(jī)械手 、穿梭翻轉(zhuǎn)小車(chē)和碼垛系統(tǒng)等 。全線(xiàn)長(zhǎng)度60m 左右，具有沖壓質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)安全性高和柔性好的特點(diǎn)。由于上下工位壓力機(jī)的間距大，工件傳輸效率較低，生產(chǎn)節(jié)拍一般為 6～ 9 spm。
機(jī)械手臂自動(dòng)化送料系統(tǒng)
機(jī)械手臂自動(dòng)化送料系統(tǒng)主要由板料拆垛系統(tǒng)、板料對(duì)中系統(tǒng)、壓機(jī)間快速送料傳送系統(tǒng)組成。由于能夠縮短壓力機(jī)的間距，工件傳輸效率較高，生產(chǎn)節(jié)拍一般為8～15 spm。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外壓力機(jī)供應(yīng)商在全自動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)上又取得很大進(jìn)展并得到成熟應(yīng)用，例如全自動(dòng)換模系統(tǒng)、拉伸墊數(shù)字控制技術(shù)和功能完善的觸摸屏監(jiān)控技術(shù)等，使單機(jī)聯(lián)線(xiàn)生產(chǎn)效率逐年提升。其中，全自動(dòng)換模系統(tǒng)只需要操作人員在觸摸屏上設(shè)置好模具號(hào)，模具更換的全過(guò)程由壓力機(jī)自動(dòng)完成，整個(gè)過(guò)程最多需要5min。
全自動(dòng)換模系統(tǒng)的主要功能包括：
(1)平衡器與氣墊壓力自動(dòng)調(diào)整功能；
(2)裝模高度、氣墊行程自動(dòng)調(diào)整功能，定位調(diào)整精度達(dá)0．Imm：
(3)模具自動(dòng)夾緊、放松功能；
(4)高速移動(dòng)工作臺(tái)自動(dòng)開(kāi)進(jìn)開(kāi)出功能。
多工位沖壓自動(dòng)化
多工位沖壓方式就是把多道工序的模具安排在一臺(tái)沖床上，利用沖床滑塊的一次往復(fù)，使分別安裝在機(jī)床上落料、沖孔、折彎、拉伸、切邊等多副模具同時(shí)動(dòng)作，并且在一個(gè)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(guò)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(chǎn)品傳送帶上，由人工檢查和裝箱。通過(guò)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(yùn)行，在沖床一個(gè)作業(yè)周期內(nèi)，根據(jù)編碼器反饋數(shù)據(jù)控制伺服電機(jī)使其三條軸按照事先編好的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確精密的搬送定位，完成產(chǎn)品在模具間工位的搬運(yùn)，從而實(shí)現(xiàn)了沖壓生產(chǎn)高速、高精度和全自動(dòng)化。
多工位沖壓特征
在一個(gè)沖壓生產(chǎn)鏈上用不同工藝的沖壓模具用機(jī)械手或其他自動(dòng)化設(shè)施，采用模具或者零件移動(dòng)完成工件沖壓加工額定模具叫多工位模。
串聯(lián)（多機(jī)連線(xiàn)自動(dòng)化）
壓力機(jī)之間使用多軸伺服傳送機(jī)構(gòu)一次性在壓力機(jī)之間搬運(yùn)零件，是在壓力機(jī)的縱軸線(xiàn)上安置多自由度搬運(yùn)機(jī)器人，機(jī)器人可以沿壓力機(jī)軸線(xiàn)縱向移動(dòng)；
機(jī)器人自動(dòng)送料系統(tǒng)
在我國(guó)，在近年來(lái)的新建和傳統(tǒng)沖壓線(xiàn)聯(lián)線(xiàn)自動(dòng)化改造中，多使用機(jī)器人自動(dòng)化送料系統(tǒng)。機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，通過(guò)更換端拾器，適合多車(chē)型的生產(chǎn)，柔性更高。其通常配置為5～6臺(tái)壓力機(jī)， 拆垛 、上下料機(jī)械手 、穿梭翻轉(zhuǎn)小車(chē)和碼垛系統(tǒng)等 。全線(xiàn)長(zhǎng)度60m 左右，具有沖壓質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)安全性高和柔性好的特點(diǎn)。由于上下工位壓力機(jī)的間距大，工件傳輸效率較低，生產(chǎn)節(jié)拍一般為 6～ 9 spm。
伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展，聯(lián)機(jī)、聯(lián)線(xiàn)、聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)得到了充分應(yīng)用，我國(guó)沖壓設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)改造呈現(xiàn)出以下趨勢(shì)，總結(jié)如下：
(1)單機(jī)聯(lián)線(xiàn)自動(dòng)化沖壓線(xiàn)與大型多工位壓力機(jī) 是當(dāng)今大型沖壓設(shè)各自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的兩大趨勢(shì)。但是用于大型覆蓋件沖壓的多工位壓力機(jī)在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用幾乎是空白，這是我國(guó)沖壓裝備業(yè)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的主要差距。
(2)經(jīng)過(guò)近年來(lái)的新建和改造，部分生產(chǎn)線(xiàn)采用了單臂機(jī)械手、雙臂機(jī)械手等輸送系統(tǒng)，為國(guó)內(nèi)沖壓生產(chǎn)技術(shù)與歐美汽車(chē)工業(yè)接軌奠定了基礎(chǔ)。
(3)鑒于我國(guó)汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)集中度較低，新車(chē)型換代越來(lái)越頻繁的客觀事實(shí)，在未來(lái)幾年，單機(jī)聯(lián)線(xiàn)自動(dòng)化沖壓線(xiàn)仍然是發(fā)展主力。
三合一送料機(jī)+伺服剪切定位+90度旋轉(zhuǎn)定位輸送+五機(jī)連線(xiàn)獨(dú)立工位機(jī)械手連線(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)
雙工位拆垛機(jī)械手+多工位生產(chǎn)線(xiàn)機(jī)械手生產(chǎn)線(xiàn)
高張力板三合一送料機(jī)沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)
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