1 序言

近年來(lái)，我國裝備制造業(yè)蓬勃發(fā)展，各行業(yè)對智能制造的要求日益提升。其中，作為交通工具的汽車(chē)已成為日常生活中不可或缺的一部分，人們對汽車(chē)品質(zhì)的追求，已不僅僅從駕駛人員層面出發(fā)，對于汽車(chē)乘坐人員的舒適度、汽車(chē)智能化程度等，人們亦提出了更苛刻的要求。汽車(chē)制造廠(chǎng)商如何從生產(chǎn)設備方面來(lái)保障汽車(chē)產(chǎn)量和質(zhì)量？下面從國內汽車(chē)行業(yè)沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的發(fā)展現狀方面進(jìn)行分析和探討。

2 柔性全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)展現狀

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)作為我國GDP的重要組成部分，在拉動(dòng)經(jīng)濟消費、改善國民生活水平中起著(zhù)舉足輕重的作用。隨著(zhù)我國國民收入的逐步提高，大眾的消費水平尤其是對汽車(chē)消費的熱度逐漸提高。人們對于汽車(chē)的追求已不再是傳統意義上的出行工具，而是對于汽車(chē)的駕駛安全性、乘坐舒適性、操縱體驗感、節能及環(huán)保外觀(guān)等方面提出了更高的要求。生產(chǎn)廠(chǎng)商為了滿(mǎn)足大眾日益高漲的消費需求，正在加快更新傳統的汽車(chē)生產(chǎn)設備類(lèi)型及模式，尤其是對于汽車(chē)外覆蓋件生產(chǎn)設備更新的需求更加迫切。

大型快速高效全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)是集機、電和液于一體的大型沖壓設備，代表了當今國際沖壓技術(shù)的最新發(fā)展趨勢。隨著(zhù)更新?lián)Q代速度的日益加快，汽車(chē)工業(yè)呈現出生產(chǎn)規?；?、車(chē)型個(gè)性化及車(chē)身覆蓋件大型化和一體化的特點(diǎn)。為了滿(mǎn)足這種發(fā)展需求，高精度、高效率和柔性化的全自動(dòng)快速沖壓生產(chǎn)線(xiàn)逐漸成為越來(lái)越多的汽車(chē)制造商的必然選擇。

隨著(zhù)國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和科技的進(jìn)步，智能制造已成為國家裝備制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。自動(dòng)化生產(chǎn)已遍及各大行業(yè)，從航空航天、礦山機械、汽車(chē)生產(chǎn)，到家電制造等，都滲透著(zhù)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)。其中沖壓自動(dòng)化設備作為裝備制造業(yè)的重要組成部分，也從單純的沖壓轉變?yōu)榻Y合周邊設備的自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)，如開(kāi)卷校平落料線(xiàn)、開(kāi)卷校平剪切線(xiàn)、開(kāi)卷校平縱剪線(xiàn)和機器人沖壓線(xiàn)等設備均已實(shí)現代替人工生產(chǎn)，解決了目前勞動(dòng)力不足的困境，并減少了危險環(huán)境下人工作業(yè)的風(fēng)險系數。

圖1所示為汽車(chē)車(chē)身鈑金件主要組成，沖壓生產(chǎn)線(xiàn)是該類(lèi)型鈑金件的主要生產(chǎn)設備。當今汽車(chē)工業(yè)正向大規模、多品種和換代快方向發(fā)展，對其制造裝備提出了更高要求，迫切需求高質(zhì)、高效和高柔性的高端沖壓成形裝備，以確保汽車(chē)大型覆蓋件的質(zhì)量和產(chǎn)能。本文對當下汽車(chē)生產(chǎn)行業(yè)較高端的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)類(lèi)型進(jìn)行闡述，通過(guò)對不同類(lèi)型沖壓生產(chǎn)線(xiàn)結構組成、產(chǎn)能產(chǎn)量的對比分析，助力汽車(chē)生產(chǎn)商在沖壓車(chē)間規劃時(shí)更加合理、高效地選擇設備。

圖1　汽車(chē)車(chē)身鈑金件主要組成

3 汽車(chē)車(chē)身鈑金件全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)種類(lèi)

3.1 單、雙臂沖壓生產(chǎn)線(xiàn)

單、雙臂全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)作為高效、柔性沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的新生力量，受到各大汽車(chē)主機廠(chǎng)的青睞。此種類(lèi)生成線(xiàn)主要由4臺或5臺機械式壓力機組成，每臺壓力機均配備可以沿垂直于整線(xiàn)方向自動(dòng)開(kāi)進(jìn)開(kāi)出的工作臺。工作臺開(kāi)進(jìn)開(kāi)出的主要目的是更換安裝在其上的模具，模具一般由上模和下模組成，上模安裝在滑塊上，下模安裝在工作臺上，上、下模具合模后，實(shí)現對覆蓋件的拉延工序。和自動(dòng)工作臺對應的是端拾器的自動(dòng)更換，兩者結合可有效縮短換模及模具調整時(shí)間。

單、雙臂沖壓生產(chǎn)線(xiàn)線(xiàn)首單元主要包括機器人自動(dòng)拆垛系統、高速桁架拆垛裝置、板料自動(dòng)清洗涂油系統及板料自動(dòng)對中系統。線(xiàn)尾單元主要包括下料機器人、線(xiàn)尾皮帶機、板料檢驗系統和燈光照明系統，用于汽車(chē)覆蓋件成品件的人工輔助檢驗。

單、雙臂沖壓線(xiàn)的主要區別是兩者的安裝方式不同，單臂沖壓線(xiàn)的拆垛及壓力機間的傳輸機械手通常吊掛在機械壓力機機身上，通過(guò)電氣系統的控制可實(shí)現整線(xiàn)的斷續或連續運行模式。雙臂沖壓線(xiàn)的拆垛及壓力機間傳輸機械手通常安裝在設備地基的基礎上，相對于單臂沖壓線(xiàn)來(lái)說(shuō)，雙臂沖壓生產(chǎn)線(xiàn)系統速度更快，穩定性更高，可實(shí)現最高節拍18次/min的連續運行模式，產(chǎn)出效率更高。圖2所示為單、雙臂全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)整線(xiàn)布置，圖3、圖4所示分別為單臂、雙臂送料裝置。常用的單、雙臂沖壓線(xiàn)參數見(jiàn)表1。

圖2　單、雙臂全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)

圖3　單臂送料裝置

 圖4　雙臂送料裝置

表1　常用的單、雙臂沖壓線(xiàn)參數

3.2 伺服沖壓生產(chǎn)線(xiàn)

普通沖壓生產(chǎn)線(xiàn)上所配備的壓力機主要是機械式多連桿壓力機，對于此種類(lèi)型的生產(chǎn)線(xiàn)，能夠滿(mǎn)足沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。但是對于想要達到高品質(zhì)、高節拍和低成本生產(chǎn)需求的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，配備普通沖壓生產(chǎn)線(xiàn)顯然是不夠的。隨著(zhù)伺服壓力機的研發(fā)成功，再配備高速、高效的自動(dòng)化周邊設備，可組成先進(jìn)的伺服沖壓生產(chǎn)線(xiàn)，為用戶(hù)提供高端的自動(dòng)化沖壓生成線(xiàn)，此種生產(chǎn)線(xiàn)為未來(lái)汽車(chē)廠(chǎng)規劃沖壓線(xiàn)的主流方向。

圖5所示伺服沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的主要組成部分為上料單元、伺服壓力機、傳送單元、線(xiàn)尾單元及整線(xiàn)電氣控制系統。其中上料單元主要包括垛料臺車(chē)（2個(gè)）、磁力分張裝置、高速桁架拆垛裝置、清洗機、涂油機、過(guò)渡裝置、對中系統和上料裝置等，一般每條伺服沖壓生產(chǎn)線(xiàn)配備4臺或5臺伺服壓力機，具體數量根據生成線(xiàn)沖壓的零件類(lèi)型確定；傳送單元主要包括高速傳送機構上料、傳送和下料裝置等；線(xiàn)尾單元主要包括出料傳送帶、質(zhì)檢臺、照明系統和自動(dòng)上架系統。上述幾個(gè)單元在工業(yè)以太網(wǎng)電氣控制系統的互聯(lián)互通下，實(shí)現鈑金件的拉延、切邊、沖孔和翻邊整形等工序。

伺服沖壓生產(chǎn)線(xiàn)相比普通沖壓生成線(xiàn)，具有如下優(yōu)勢。

1）伺服電動(dòng)機直接驅動(dòng)壓力機橫梁傳動(dòng)系統中的多連桿機構，帶動(dòng)下方的滑塊部分做上下往復直線(xiàn)運動(dòng)。由于伺服電動(dòng)機本身固有的特點(diǎn)，滑塊部分可以在行程范圍內的任意位置停留，沖壓件拉延保壓時(shí)間可人為控制，同時(shí)在伺服壓力機中配備數控拉伸墊，沖壓時(shí)所產(chǎn)生的壓邊力可調節，使得沖壓件的外觀(guān)質(zhì)量有大幅度提高。

2）同機械式壓力機相比，伺服電動(dòng)機代替了傳統機械壓力機的變頻電動(dòng)機+飛輪+離合制動(dòng)器的復雜結構，傳動(dòng)結構簡(jiǎn)單，便于維護，降低了電氣系統的復雜性，且配置能量回饋功能，可將制動(dòng)能量直接回饋至電網(wǎng)中，降低了后期運行費用。在沒(méi)有制動(dòng)器/離合器、飛輪、飛輪制動(dòng)器、驅動(dòng)帶和滑塊平衡器等裝置的前提下，仍然能夠實(shí)現運動(dòng)曲線(xiàn)軌跡可調，大大提高了生產(chǎn)效率。

3）伺服電動(dòng)機驅動(dòng)可以實(shí)現連續運轉模式，生產(chǎn)節拍大大提高，整線(xiàn)生產(chǎn)節拍最高可達18次/min。

4 結束語(yǔ)

本文通過(guò)對單臂、雙臂和伺服3種柔性全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的對比介紹，詳細闡述了高速、快速柔性沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的結構布局、性能優(yōu)勢，總結了3種沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的結構組成、生產(chǎn)特點(diǎn)及適用場(chǎng)合，對于汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)商車(chē)間規劃布局可起到一定的指導作用。

隨著(zhù)我國新能源汽車(chē)的逐步發(fā)展，在汽車(chē)零部件沖壓制造行業(yè)會(huì )有更好的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新方法和新工藝研發(fā)成功，進(jìn)而促進(jìn)我國汽車(chē)制造業(yè)的快速發(fā)展，引領(lǐng)國內汽車(chē)制造技術(shù)躋身國際高端市場(chǎng)。