伺服机械混合自动冲压线的规划及应用(二)

伺服机械混合自动冲压线的规划及应用(二)

Sep 16, 2022

 

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转发自:专题报道

作者:文/夏咪咪,史鹏飞,李晶晶,安徽江淮汽车集团股份有限公司

同吨位的伺服压力机比机械压力机成本要高出 40%一50%,在项目开展前期的预算中必须先对这部分增加的成本有所准备,若预算不足,则无法开展比对。

性能

(1)轨迹柔性化和产品成形效果

伺服压力机加工工艺轨迹柔性可控,可针对不同板材设置最佳成形速度,以改善零件冲压成形质量

伺服压力机可为不同产品单独设定最佳的滑块运动曲线和成形速度,从而提高零件的成形效果,降低废

由飞轮提供加工能量的传统机械压力机,当降低滑块速度以满足冲压工艺要求时,可能出现因能量不足而导致冲压加工无法完成的问题

金属材料有一个最为重要的特性,那就是其塑性

不同速率下的变形惱况 不同速率情况下的加工硬化特性

应变 真应力:w到图1同种材料在不同加载速率情况下的塑性变形特性

变形与造成塑性变形的加载方式及速度有密切关系

图1给出了同一种材料在不同加载速率的情况下,塑性变形的不同;这意味着加载速率及轨迹对产品的质量与材料本身有着重要的影响

〈2)工艺适应性

伺服压力机具备与液压机相同的下死点保压功能,滑块处于下死点时可满负荷输出,起保压作用,能够有效抑制零件的回弹缺陷,传统机械压力机必须经过整周旋转才能完成冲压过程,在下死点无法实现保压功能

伺服压力机具有下死点保压、二次冲压和摆动冲压等多种功能提高了伺服压力机的工作性能和工艺适应性,而传统机械压力机由于采用单向传动方式,不具备这些功能。

(引同步性的实现

伺服压力机滑块速度可控,便于实现与传输线同步控制,极大地提高了冲压生产节拍。也大大促进了冲压自动化同步线的实现。

伺服压力机的滑块行程可调,即可根据零件的成形工艺要求,设置滑块行程低于其公称行程值运行,从而提高冲压生产节拍,而传统机械压力机滑块行程不可调

传统机械压力机滑块运动特性曲线单一只能通过调整行程次数来实现与传输线的同步,在一定程度上降低了压力机的冲压生产节拍。

安全坏保

(1)噪声

利用伺服压力机运动特性曲线任意可调的特点

 

可设置较低的模具接触板料速度,一方面防止板料在拉深时产生波浪形缺陷,另一方面又降低了上下模具接触速度,能够减小冲击噪声和延长模具使用寿命。

(2)节电节能

伺服压力机的伺服液压垫具有电力再生功能液压垫可节能60%,液压油用量为传统液压垫的1 / 10,机械压力机的传统液压垫无电力再生功能液压油用量6000L 以上。

伺服压力机采用电子飞轮和电容进行能量管理,降低了对电网的冲击,同时滑块在下降、上升减速时,伺服电机发电回馈电网,节能效果显著。

相同冲压工况下,能耗是同吨位传统机械压力机的40%

(3)减排。

伺服压力机为伺服电机驱动,无飞轮和离合器

可减少压缩空气用量。机械压力机使用大飞轮和离合器,会消耗大量压缩空气

自动化生产线布局

整条冲压线由上料小车、拆垛装置、进料皮带、清洗涂油机、光学对中台、1台伺服压力机+4台机械压力机、冲压模具、工序间传输装置及端拾器、出料皮带、成品检测存放区域等部分组成。

(1)上料小车及拆垛装置

冲压自动线在线首布置两台上料小车,将剪切堆垛好的坯料安置在上料小车上,上料小车的磁力分张器将板料分开为单张,生产过程中料片切换无停留

拆垛装置的功能是将上料小车上的坯料吸取并运送到进料皮带上,上料小车移至拆垛机械手工作位置,拆垛机械手抓起板料,发出抓件完成信号给系统,机械手沿导轨直线移动至磁性皮带机上方,检测到磁性皮带机上无板料时,拆垛机械手下降,将板料放置在皮带机上,发出工作完成信号,进入下一循环

2进料皮带、清洗涂油机及光学对中台

 

图2自动化冲压线二维图

进料皮带输送坯料通过清洗机、涂油机送到光学对中台本冲压自动线采用光学对中台〈视觉对中台),利用拍照获得的板料位置图像经视频软件处理后,自动调整上料机械手/机器人的轨迹,从而满足最终将板料精确放入模具内的要求。

〈3)工序间传输装置及端拾器。

工序间传输装置采用七轴机器人传输工件,代替人工将坯料从对中台开始,在每台压力机之间传输

得到最终的冲压件成品。端拾器的功能是配合传输装置完成冲压件的抓取,端拾器与模具一一对应。

伺服机械混合自动冲压线生产验证

翼子板属于外覆盖件,属于汽车的脸面',所以产品表面质量要求比较严格,不允许有起皱、破裂、圆角部位的滑移线等缺陷,同时要满足刚度要求,产品表面拉深变薄率要大于3%。

在普通机械压机上很难满足成形质量要求,为此,我们对翼子板进行伺服拉深成形并且验证冲压成形性,图3为拉深成形过程中的理论和实际生产验证,验证结论主要有以下三点

(l)在材料等级不变的条件下,翼子板的成形的理论实验减薄率和伺服验证结论相符合满足成形要求

(2)在成形条件相同的情况下,翼子板的成形起皱缺陷和伺服验证结论相符合,满足成形要求

(3)在成形条件相同的情况下,翼子板在伺服压力

 

图3翼子板成形起皱缺陷理论和实践验证

机上调试验证结果显示,产品面均没有起皱、破裂缺陷,同时满足成形刚度要求

结束语

在满足成本要求的情况下,使用一条伺服机械混合自动化生产线,比传统手工线、传统机械生产线能得到更高质量的产品。

采用伺服压力机进行汽车覆盖件拉深成形,根据拉深成形工艺要求,计算出最佳拉深工艺轨迹,并与上下料传输机构联线控制,实现汽车覆盖件的柔性化冲压成形,既能够改善零件的冲压成形质量,又能够提高冲压生产节拍。