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通过压力机创新设计不断提高冲压车间生产力

2012-07-23   金属加工在线单位:上海舒勒压力机有限公司作者:季晓明

上海舒勒压力机有限公司销售总监 季晓明
上海舒勒压力机有限公司销售总监 季晓明

  金属加工在线报道,当今汽车白车身材料的特殊性,针对不同特性材料要提供相应的冲压工艺和冲压设备,带有直接驱动式伺服机的冲压线技术,以及带有直接驱动式伺服机的多工位技术带来了新的契机。除提升车间生产的冲压设备外,还有线外的高效仿真技术和自动化模拟技术。冲压车间的节能与环保也是一个重要的战略。随着车型的不断变化,模具的不断增加,试模战略也成为冲压车间提高生产率的一个重要的组成部分。

  从整车特性来看,为适应环保节能,汽车的轻量化技术受到了行业的重视,要求采用轻质材料,如铝板或合金材料。除此就是高强度钢板, 可分为高强度和超高强度钢板(超高强度钢板主要指一些结构件),还有介于二者之间钢板的特殊成形。

  针对整车厂的冲压车间,一般10副模具一组,对应15~17零件。把17个零件、10副模具分为两组,一类为A类大型尺寸,主要是侧门板和叶子板,另一类为B类,如一些板、盖或后备箱盖。所用冲压设备采用5序或4序,按不同整车的工艺设计对应所需的台面尺寸,零件工序间隔尺寸大概为(4.5~5m)×(2.5~2.6 m)。

  带有伺服直接驱动的冲压技术,一般为大型冲压线。德系多采用6序列,日、韩系多采用5序列,欧美系多采用4、5序列。对于超大型板材成形,从吨位来讲,压力机吨位为20 000~25 000kN,后续用12 000~16 000kN、10 000kN。大型冲压线从运行模式来看,机械式和伺服式都可用连续式,由3大部分组成:拆垛灵活高效,冲压部分为机械压力机、液压机及伺服传动液压机,尾端工艺即出料工艺。采用中间抓取,冲压工位间距减小到5.2m,提高了空间利用率。若采用机器人一般为6.6m,相比常规8m间距,提高了传输的效率与整线节拍。

  直接驱动伺服是中央伺服驱动单元直接带动主驱动轴运转,无离合器、制动器、飞轮及驱动皮带等,通过齿轮带动连杆带动滑块,使得滑块的调节更加灵活。从传统的机械传动和伺服直接驱动技术在拉伸上的对比可以看出,伺服直接驱动技术改善了拉深工艺,可保证非常好的模具工作状态,其速度的提高主要在非工作区域达到一个快速的下行和快速的提升。

  对相同规格的大型冲压线来讲,伺服驱动技术的冲压线要比常规机械传动冲压线效率高出15%左右,这是一个非常值得关注的数据。

  高速冲压线方面,采用灵活的拆垛、机械传动及伺服传动。打击吨位方面,后续来看伺服传动吨位要大,舒勒采用横杆式的机械传动目前达到15SPM,采用全封闭式的伺服直接驱动压力机能达到17SPM,提高效率15%~20%。

  高速、高效冲压线中,拆垛部分非常重要,如果整线达到15~17SPM,要求有能达到20SPM的拆垛方案,舒勒主要采用拆垛机械手,允许不同尺寸和数量的板料,采用光学对中可以把板材变换到更加适合的模具位置,材料利用率得到提高。采用7轴变位的横杆搬送机构,横杆靠中间的主臂抓取直接进行传输加工,对于自动化系统不仅要达到高速,而且灵活和运动的稳定性也是自动化传输的一个重要因素。高速、灵活的工件导向在工件抓取和传输中能够达到100k g的端拾器,工件重量对应17SPM。尾端工艺设计,根据客户要求设计纵向和横向的出料工艺,保证了68件/min的产出。

  多品种、小批量的冲压中,模具和端拾器的更换速度很重要,会给整线的生产效率带来影响,高的生产效率来自于快速自动更换模具及端拾器,在更换端拾器时不需更换机械手横杆,达到整线的换模时间小于3min。另外,尾端工艺也特别重要,根据不同车厂的车间配置,最流行的是纵向和横向,大多采用搬运机器人。

  伺服直接驱动技术的多工位压力机在小型零部件的生产中应用较多,能够增加产量达50%,冲压工艺得到优化,大幅减少能源成本,实现最佳零件质量和高的模具使用寿命,精确的试模操作及短的交货时间。通过无能量存储的直接驱动,带能源存储装置(舒勒专利)压力机相比机械式压力机同功率减少能耗10%~15%,机械的储能装置可以将伺服传动过程中的储存能量用于工作区域的释放,同时,模具试模时间减少,产能提升。

  模拟技术方面,舒勒3D实时仿真工具软件模拟过程为:模拟计划→工件流计划→模具空间。模具通过性分析经模拟数据下载至线上并在生产线上的验证表现更佳。横杆机械手运动的模拟为:标准的运动曲线作为基础载入;模具、端拾器和工件的载入;工位间传送运动的最优化曲线实现;可实时进行可视化修正。

  冲压车间呈现的趋势有以下几个特点: ①提高汽车产量要求增加模具数量, 实现更高的生产率(高达17S PM),要求更短的换模时间(<3min)。②混合钢材-铝-高强度钢:更高的灵活性,如拆垛、拉伸垫等。③在机械压力机上试模(头台机):优化设备的生产时间。④模拟过程:更快的生产节拍,更高的产量。

关键词:冲压工艺,舒勒压力机,冲压线, | 作者 :

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