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)過程中,傳統(tǒng)的手工操作和手動(dòng)裝卸等生產(chǎn)方式無法滿足機(jī)械、電子、國防、汽車、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)行速度曲線近似正弦曲線。只能完成70ram以下的簡(jiǎn)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(chǎn)線打頭設(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，是手工送料流水線的4～5倍，是單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化生產(chǎn)線的2～3倍，具有生產(chǎn)效率高，制件質(zhì)量高的特點(diǎn)，特別適合汽車沖壓件大批量生產(chǎn)。
據(jù)美國精密鍛壓協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，美國三大汽車公司680多條沖壓線中有70％為多工位壓力機(jī)；日本在美國的35條沖壓線中有24臺(tái)多工位壓力機(jī)，占69％；日本國內(nèi)的250條沖壓線中，有80多條多工位壓力機(jī)，占32％。在我國，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，多采用國外進(jìn)口設(shè)備（例如：德國Schuler等）。另一方面，大型多工位壓力機(jī)在我國汽車行業(yè)的應(yīng)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(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)線自動(dòng)化沖壓線。
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：
一種是在壓力機(jī)的縱軸線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，在近年來的新建和傳統(tǒng)沖壓線聯(lián)線自動(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，通過更換端拾器，適合多車型的生產(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)小車和碼垛系統(tǒng)等 。全線長度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，國內(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)，模具更換的全過程由壓力機(jī)自動(dòng)完成，整個(gè)過程最多需要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)開進(jìn)開出功能。
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)軸線縱向移動(dòng)；
機(jī)器人自動(dòng)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(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，通過更換端拾器，適合多車型的生產(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)小車和碼垛系統(tǒng)等 。全線長度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、聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)得到了充分應(yīng)用，我國沖壓設(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)線自動(dòng)化沖壓線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)在我國汽車工業(yè)中的應(yīng)用幾乎是空白，這是我國沖壓裝備業(yè)與歐美發(fā)達(dá)國家的主要差距。
(2)經(jīng)過近年來的新建和改造，部分生產(chǎn)線采用了單臂機(jī)械手、雙臂機(jī)械手等輸送系統(tǒng)，為國內(nèi)沖壓生產(chǎn)技術(shù)與歐美汽車工業(yè)接軌奠定了基礎(chǔ)。
(3)鑒于我國汽車工業(yè)生產(chǎn)集中度較低，新車型換代越來越頻繁的客觀事實(shí)，在未來幾年，單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化沖壓線仍然是發(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)連線獨(dú)立工位機(jī)械手連線自動(dòng)化生產(chǎn)線
雙工位拆垛機(jī)械手+多工位生產(chǎn)線機(jī)械手生產(chǎn)線
高張力板三合一送料機(jī)沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線
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