高效汽車沖壓自動化生產(chǎn)線

2017-06-09 13:02:20·

汽車車身要想又快又好地實(shí)現(xiàn)沖壓，就得靠連貫的沖壓生產(chǎn)線。板材通過前端自動化設(shè)備，傳給壓力機(jī)沖壓，再經(jīng)過傳送裝置，輸送到后端自動化設(shè)備上，快速成型，這其中壓力機(jī)絕對的主角。生產(chǎn)一輛汽車外殼大致分幾步？沖壓焊裝涂裝總裝在車身制造領(lǐng)域，包含沖壓、焊接、涂裝和總裝四大工藝。而中國在這些工藝上所需要的裝備在很

汽車車身要想又快又好地實(shí)現(xiàn)沖壓，就得靠連貫的沖壓生產(chǎn)線。板材通過前端自動化設(shè)備，傳給壓力機(jī)沖壓，再經(jīng)過傳送裝置，輸送到后端自動化設(shè)備上，快速成型，這其中壓力機(jī)絕對的“主角”。

生產(chǎn)一輛汽車外殼大致分幾步？

沖壓

焊裝

涂裝

總裝

在車身制造領(lǐng)域，包含沖壓、焊接、涂裝和總裝四大工藝。而中國在這些工藝上所需要的裝備在很長的一段時間內(nèi)完全依賴進(jìn)口，所以汽車制造成本也居高不下。為了降低成本，我們的企業(yè)就開始在“性價比”最高的沖壓設(shè)備上找突破口。

經(jīng)過十幾年的技術(shù)引進(jìn)、吸收、集成創(chuàng)新，中國的沖壓生產(chǎn)線技術(shù)迅速縮短了與國際先進(jìn)水平的差距，在大型多工位壓機(jī)、伺服壓力機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

比如，截至2014年，約有85%的國內(nèi)車企使用的是國內(nèi)的沖壓線，而這一比例也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于焊接、涂裝和總裝的生產(chǎn)線國產(chǎn)化比例；國產(chǎn)的大型多工位壓力機(jī)也出口到美國福特、德國大眾等國外車企，在與德國舒勒、日本小松等國際壓機(jī)巨頭的競爭中不斷打破國外的技術(shù)壟斷，開拓國際市場。

沖壓——車身制造首要工序

那什么是沖壓呢？看到上面的動圖也應(yīng)該有了了解，就是利用設(shè)備，對板材等材料施加外力，讓它用久變形。

沖壓工藝生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)成本又低，很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，還能造出減材金屬加工方法難加工出來的復(fù)雜零件，很適合車身零部件制造。

沖壓成型的車身零部件

一般來說，你看到的汽車車身，有70%的零件都是沖壓成型的，沖壓是車身制造的第一道工藝，沖壓水平直接決定了車身好壞，而且還影響著后續(xù)其他工藝的進(jìn)行。

沖壓線示意圖

壓力機(jī)——沖壓生產(chǎn)線的“絕對主角”

那么，問題又來了，怎么又快又好的地實(shí)現(xiàn)快速沖壓呢？這就得連貫的沖壓生產(chǎn)線了。現(xiàn)在的沖壓生產(chǎn)線有前端自動化設(shè)備，經(jīng)過壓力機(jī)沖壓，再經(jīng)過傳送裝置，輸送到后端設(shè)備上，這其中壓力機(jī)當(dāng)然是“主角”了。

壓力機(jī)的先是通過傳動機(jī)構(gòu)帶動電機(jī)工作，傳動機(jī)由皮帶和齒輪組成，進(jìn)行減速增力。傳動機(jī)的結(jié)構(gòu)一般有螺旋機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)和液壓缸，因此壓力機(jī)也分這三大類，最常見就是曲柄壓力機(jī)，也叫機(jī)械壓力機(jī)，是最常見的一種壓力機(jī)，工作原理如下圖所示。

機(jī)械壓力機(jī)原理圖

先得造出壓力機(jī)這個“大件”

汽車沖壓線上一般用的機(jī)械壓力機(jī)很大，載荷也大，要更換模具的重量也是數(shù)噸級的，加載在車身零部件上的力常常是汽車自重的幾千倍，還得需要壓力機(jī)機(jī)身不變形，難度可想而知。

而且，一臺大型壓力機(jī)光一個機(jī)身鑄造就要動輒上百萬。為了增強(qiáng)傳動能力，多數(shù)配備了了人字齒輪，加工一個齒輪使用的車床就長達(dá)幾十米，插齒過程有可能耗費(fèi)數(shù)月。

零件極大或極小都會對機(jī)器的精密度有著更高的要求，壓機(jī)就是典型的大件，制作工藝復(fù)雜、穩(wěn)定性和精度要求高，制造周期長，中國的壓力機(jī)制造企業(yè)要想贏得市場，并非易事。

大型床身鑄件焊接

機(jī)床傳動部件熱處理

壓力機(jī)還得勻速緩慢地“走正步”

突破了第一步機(jī)器的問題，下一個難點(diǎn)就怎么生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件了。這就要求在沖壓成型的時候不能太快，還得保持勻速，這可難倒了傳統(tǒng)的壓力機(jī)。因?yàn)橐郧皦毫C(jī)的電機(jī)扭矩輸出曲線并不能隨時控制，所以，會受到結(jié)構(gòu)本身固有運(yùn)動規(guī)律的影響，速度不受控制，產(chǎn)品質(zhì)量就難以保障了。

那為了提高提高加工質(zhì)量，控制速度曲線，工程師們提供了兩種優(yōu)化的思路。

改進(jìn)壓力機(jī)的傳動系統(tǒng)——由原來的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)改為多連桿驅(qū)動的機(jī)構(gòu)，多連桿壓力機(jī)要是設(shè)計(jì)合理，能很好克服傳統(tǒng)壓力機(jī)在上下模結(jié)合時造成的沖擊速度過高、滑塊速度遞減過快、公稱壓力不能及時完全達(dá)到導(dǎo)致無法拉深較深的零件等缺陷，也更加適合于沖壓生產(chǎn)，不過這里面多連桿桿系設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化是技術(shù)的核心，同時也是難點(diǎn)。

改進(jìn)動力輸入系統(tǒng)——既然要控制速度，那就從輸出曲線上“下手為強(qiáng)”。這里有一種壓力機(jī)叫伺服壓力機(jī)，是將伺服電機(jī)技術(shù)、數(shù)控機(jī)床技術(shù)與壓力機(jī)結(jié)合，這個伺服電機(jī)可以在工作負(fù)載范圍內(nèi)按照任意的曲線輸出扭矩，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)根據(jù)加工內(nèi)容任意設(shè)置壓機(jī)滑塊運(yùn)行模式。

從“源頭”上改進(jìn)，思路就簡潔明朗了。而且這種壓力機(jī)在生產(chǎn)效率、成型性能、精度方面、節(jié)能降噪和設(shè)備穩(wěn)定性等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原來的普通壓力機(jī)，而且它還具有更大的“柔性”，能夠迅速、方便地改變輸出運(yùn)動規(guī)律。行業(yè)認(rèn)為伺服壓力機(jī)是今后壓力機(jī)發(fā)展的方向。

沖壓自動線：如何48秒造出一輛汽車？

高速沖壓線仿真動畫

現(xiàn)代汽車生產(chǎn)線對生產(chǎn)節(jié)拍的要求十分嚴(yán)苛，日本本田轎車、商務(wù)車生產(chǎn)線每48秒就要生產(chǎn)一輛汽車，生產(chǎn)線的速度就是最關(guān)鍵的指標(biāo)，對于大型企業(yè)來說，每分鐘多生產(chǎn)一次，每年帶來的效益都是數(shù)億美元。

要是靠人工手動在多臺壓力機(jī)之間上下料，不僅危險，還非常之慢，重點(diǎn)是時間就是金錢??！所以，沖壓自動線逐漸取代了傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)，成為汽車制造企業(yè)中的主流生產(chǎn)方式。

沖壓自動線也有兩種，一種是在原有單臺壓機(jī)之間添加上、下料機(jī)構(gòu)和送料系統(tǒng)，組成單機(jī)聯(lián)線自動化沖壓線，它的速度一般是手工送料線的兩到三倍；

濟(jì)南二機(jī)床生產(chǎn)的單機(jī)聯(lián)線自動化沖壓線

另一種是大型多工位壓力機(jī)生產(chǎn)線，將多道沖壓工藝集成到一個大型壓機(jī)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)提速、降耗、無人化等目標(biāo)，其速度一般是單機(jī)聯(lián)線沖壓線的兩倍左右。