【正文】 章 國內(nèi)外沖壓生產(chǎn)自動送料技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 沖壓成形作為一門古老而又年輕的制造技術(shù)，幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)的每一個部門。在許多發(fā)達(dá)國家從作為支柱產(chǎn)業(yè)之一的汽車制造業(yè)到農(nóng)業(yè)機(jī)械、動力機(jī)械、建筑機(jī) 械、化工機(jī)械、精密機(jī)械、儀器儀表、醫(yī)療器械、日用五金等等，直到航空航天、軍事兵器各個門類，沖壓制件都占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，沖壓制件類型、工藝的復(fù)雜化以及人性化生產(chǎn)要求，手工送料的沖壓加工生產(chǎn)由于存在著效率、速度、精度、安全等方面的一系列問題，沖壓生產(chǎn)的手工送料已逐步由自動送料機(jī)構(gòu)所取代，從而進(jìn)一步滿足了沖壓生產(chǎn)自動化，大幅度提高生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)質(zhì)量等的要求。 沖壓生產(chǎn)自動化主要是指包括材料供給、制品及廢料的排出、模具更換、沖床的調(diào)整與運(yùn)轉(zhuǎn)、沖壓過程異常狀況的監(jiān)視等作業(yè)過程自動化，將這些技術(shù) 應(yīng)用到?jīng)_壓生產(chǎn)流水線的相應(yīng)環(huán)節(jié)從而實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)過程的自動化。自動送料機(jī)構(gòu)作為沖壓加工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動化的最基本的要求，是在一套模具上實(shí)現(xiàn)多工位沖壓的根本保證，它的自動化程度高低，直接影響著沖壓生產(chǎn)效率、生產(chǎn)節(jié)拍以及沖壓生產(chǎn)整體自動化水平。 沖壓生產(chǎn)自動送料發(fā)展概況 （ 1） 普通壓力機(jī)的送料機(jī)構(gòu) 普通壓力機(jī)上的送料機(jī)構(gòu)根據(jù)送料動力的不同可分為機(jī)械、液壓、氣動三大類，在沖壓加工中以機(jī)械與氣動二類應(yīng)用較多。氣動送料機(jī)構(gòu)具有靈巧輕便、通用性強(qiáng)、其送料長度和材料厚度可調(diào)整、機(jī)構(gòu)反應(yīng)迅速的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于氣動送料機(jī)構(gòu)是采用壓差式氣 動原理工作，故機(jī)構(gòu)工作噪聲較大，影響沖壓工作環(huán)境，主要用于沖壓的前期送料和小批量、多品種的生產(chǎn)。機(jī)械送料機(jī)構(gòu)盡管調(diào)整相對困難且機(jī)構(gòu)較大，但具有送料準(zhǔn)確可靠、機(jī)構(gòu)沖擊與振動少、噪聲低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，仍是目前沖壓加工中最常用的自動送料方式。 目前沖壓生產(chǎn)線的配置中應(yīng)用較為廣泛的是開式單點(diǎn)壓力機(jī)加裝輥輪送料機(jī)（或氣動送料機(jī)），這種生產(chǎn)線可以做單工序或多工序的連續(xù)沖壓，操作性良好；另一種開式雙點(diǎn)壓力機(jī)加裝多工位送料裝置，搭配開卷裝置、校平裝置等組成的用于多工位連續(xù)沖壓的生產(chǎn)線，由于占地面積和工序間的搬運(yùn)都明顯減少 ，在生產(chǎn)中應(yīng)用呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢；而電機(jī)廠應(yīng)用最多的專門沖制電機(jī)硅鋼片的生產(chǎn)線則是由高速壓力機(jī)加裝凸輪分割型送料機(jī)，配裝開卷機(jī)、校平裝置等組成。由此可見，送料機(jī)構(gòu)的性能高低直接影響著生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用，因此，針對沖壓制件的工藝要求、生產(chǎn)的實(shí)際情況等的不同來選擇不同的送料機(jī)構(gòu)是十分必要的。 （ 2） 機(jī)械手加穿梭小車式自動化輸送系統(tǒng) 目前，國內(nèi)汽車工業(yè)中生產(chǎn)轎車外覆蓋件和大型內(nèi)襯件的自動化沖壓生產(chǎn)線，由于還沒有大型 黃 石 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 5 多工位壓力機(jī)的投人，所以自動化生產(chǎn)主要還是以配備常規(guī)的機(jī)械手加穿梭小車或機(jī)器人輸送系統(tǒng)的串列式?jīng)_壓線為主，它 主要由 CNC 上料、取料機(jī)械手和穿梭小車組成。 采用該系統(tǒng)的工件將通過機(jī)械手簡單的“拾取”和“擺放”動作從前一臺壓力機(jī)輸送到后一臺壓力機(jī)，其穿梭小車的主要功用就是通過它的穿梭運(yùn)動縮短取料和上料之間的輸送行程，從而提高整線的生產(chǎn)節(jié)拍。但是在該沖壓線中由于存在工件換向和雙動拉深的問題，因此，必須配有同步翻轉(zhuǎn)裝置，最高生產(chǎn)節(jié)拍達(dá) 69min1，而且設(shè)備的維修量很大。 （ 3） 多工位壓力機(jī)的自動化送料機(jī)構(gòu) 多工位送料系統(tǒng)是一個類似移動臂的裝置，主要作用是把沖壓件從一個工位移到另一個工位。一組模具內(nèi)的每一副模具的沖壓工作都在 同一臺壓力機(jī)內(nèi)完成。多工位送料移動桿沿著模區(qū)移動，它們是主要結(jié)構(gòu)件，移動沖壓件的端拾器就安裝在這些結(jié)構(gòu)件上。在汽車車身沖壓廠，根據(jù)送料的傳動方式，多工位送料系統(tǒng)主要有：機(jī)械送料、電子送料和組合式送料。 機(jī)械式送料是通過與壓力機(jī)傳動系統(tǒng)的直接聯(lián)接完成沖壓件從一個工位移動到另一個工位。壓力機(jī)橫梁上的動力輸出裝置把能量從壓力機(jī)的頂部輸送到地面，由隨動器驅(qū)動的大型機(jī)械凸輪安裝在送料機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)凸輪帶動機(jī)械送料動作。其主要缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)磨損及能量積累易影響送料精度、速度和產(chǎn)量；機(jī)械傳送設(shè)計規(guī)格參數(shù)一旦確定，不能更改；隨著 加工零件尺寸增大，傳送機(jī)構(gòu)也將增大，機(jī)構(gòu)零件的預(yù)期壽命就會縮短。 電子伺服送料是用單獨(dú)伺服電動機(jī)驅(qū)動，借助齒輪箱和傳動軸，伺服電機(jī)與送料系統(tǒng)相聯(lián)并在計算機(jī)的控制下工作。與壓力機(jī)的動作協(xié)調(diào)是由壓力機(jī)和控制器之間所交換的電子信號完成的。其運(yùn)動軌跡由計算機(jī)程序完成，柔性較好，根據(jù)工件的需要可以提供任意的送料距離、夾緊行程、閉合行程和抬起行程。與機(jī)械送料相比較具有無需使用壓力機(jī)的動力輸出裝置；各軸（包括行程長度和時間曲線）可以實(shí)現(xiàn)行程軌跡編程；在無需調(diào)整滑塊的情況下，可以對送料裝置進(jìn)行微動調(diào)整，加減速度快；機(jī)械部件 數(shù)目少，故障率降低等優(yōu)點(diǎn)。 組合式送料裝置的某些動作由機(jī)械系統(tǒng)完成，而另一些動作則由電子系統(tǒng)完成，結(jié)構(gòu)隨廠家的不同而異，這種送料方式在汽車覆蓋件生產(chǎn)中應(yīng)用有限。 根據(jù)工件的傳送方式又有：三 坐 標(biāo)式和真空吸盤式（即橫桿式“ Crossbar”）。近年來，由于在多工位壓力機(jī)上“一次多件”沖壓工藝的發(fā)展以及人們個性化需求的突出，真空吸盤式傳送裝置得到越來越多的應(yīng)用。例如日本小松公司的新型多工位壓力機(jī)就較多的采用了真空吸盤式傳送裝置。 沖壓生產(chǎn)自動送料發(fā)展趨勢 隨著我國沖壓行業(yè)的發(fā)展，沖壓設(shè)備性能與世界的接軌，沖壓生 產(chǎn)自動化程度的進(jìn)一步提高，對沖壓生產(chǎn)的送料技術(shù)也提出了越來越高的要求，以滿足與沖壓設(shè)備的配套。 （ 1） 多工位壓力機(jī)取代單機(jī)聯(lián)線沖壓生產(chǎn) 目前，沖壓生產(chǎn)主要朝兩個方向發(fā)展：一是單機(jī)聯(lián)線自動化生產(chǎn)；一是大型多工位壓力機(jī)。單 黃 石 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 6 機(jī)聯(lián)線生產(chǎn)通用性較好，適合柔性生產(chǎn)，占用資金少，完全可以滿足我國生產(chǎn)中高檔轎車所需要的零件質(zhì)量要求；與單機(jī)聯(lián)線的沖壓生產(chǎn)線相比較，大型多工位壓力機(jī)除了占地面積少外，還有生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá) 1625min1，為手工送料流水線的 45倍，單機(jī)聯(lián)線自動生產(chǎn)線的 23 倍等優(yōu)點(diǎn)。大型多工位壓力機(jī)集機(jī)械 、電子、控制和檢測技術(shù)為一體，全自動化、智能化，整個系統(tǒng)只需23 人進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)模具更換時，只需輸人需要更換模具的編號，其余工作自動完成，整個換模時間只需 5min，換模的同時可以對多工位壓力機(jī)的運(yùn)行特性作智能化調(diào)整。當(dāng)兩者生產(chǎn)規(guī)模相同時，多工位壓力機(jī)設(shè)備投資可減少 20%40%，能量消耗減少 50%70%，沖壓件綜合成本可節(jié)約 40%50%。據(jù)美國精密鍛壓學(xué)會 1990 年前后統(tǒng)計，美國三大汽車公司 680條沖壓線中 70%為多工位壓力機(jī)，日本為美國建造的 35 條生產(chǎn)線中 69％為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi) 250 條生產(chǎn)線有 32％為多工位壓力機(jī)。美國的克萊斯勒與日本三菱公司合資的 DiamondStar 汽車廠、通用汽車公司的 Saturn 工廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)只用多工位壓力機(jī)來進(jìn)行沖壓生產(chǎn)。由此可見，大型多工位壓力機(jī)取代單機(jī)聯(lián)線沖壓生產(chǎn)線的來勢迅猛，但是大型多工位壓力機(jī)不能完全取代沖壓生產(chǎn)線，因?yàn)槟承┨卮笮停ㄈ畿嚿韨?cè)板、擋泥板等）和特殊形狀的工件仍然需要在單機(jī)聯(lián)線的自動沖壓線上來完成。另外，在中小型沖壓件生產(chǎn)方面以多工位傳送裝置來改裝原有的壓力機(jī)和生產(chǎn)線的工作也在廣泛進(jìn)行。 （ 2） 高速高精度的自動送料機(jī)構(gòu) 高速化和精密化一直是沖壓生產(chǎn)追求的目標(biāo)。 日本 DIMAC 公司生產(chǎn)的 NC 伺服輥輪送料機(jī)，生產(chǎn)性能高，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)高速送料，最高速度可以達(dá)到 1000min1，送料步距和送料厚度調(diào)節(jié)方便，結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用；送料精度隨送料次數(shù)及送料長度不同而有所不同，最高精度在 。而且可以設(shè)定夾緊和松開時間，動作方式為輥柱作圓周運(yùn)動，不會有咬死現(xiàn)象。 GL 系列輥輪送料機(jī)采用直流伺服電機(jī)，機(jī)體和控制器相結(jié)合大大節(jié)省了場地空間，由于送料裝置與主機(jī)之間沒有直接連接，其送料精度與主機(jī)運(yùn)動偏差無關(guān)。利用數(shù)字控制送料速度、加速度、送料干涉角、夾緊力的大小及時間等。 在我 國也有多家生產(chǎn)這種輥輪送料機(jī)的廠家（如深圳力豪等），但是核心技術(shù)一般是由國外引進(jìn)，因此，自主開發(fā)更高精度更高速度的送料機(jī)將會是我們今后的發(fā)展目標(biāo)。 （ 3） 柔性自動化送料機(jī)構(gòu) 隨著汽車工業(yè)的強(qiáng)勢發(fā)展，市場競爭的日益激烈，利用最少的設(shè)備來生產(chǎn)盡可能多的沖壓制件，間接的降低生產(chǎn)成本成為各個廠家競相追求的目標(biāo)之一。德國米勒萬家頓公司在最新一代用于擺桿式多工位壓力機(jī)上的擺動橫桿式輸送機(jī)（ SwingarmTransfer）的基礎(chǔ)上開發(fā)出快速橫桿式輸送系統(tǒng)（ SpeedBAR）。這種輸送系統(tǒng)介于常規(guī)機(jī)械手系統(tǒng)（ Feeder）和 多工位壓力機(jī)橫桿式輸送系統(tǒng)之間，既靈活簡便又快速高效，適用于串列式?jīng)_壓生產(chǎn)線。提高了與歐美國家的多工位壓力機(jī)生產(chǎn)模具的匹配能力，從而實(shí)現(xiàn)了模具和端拾器在多工位壓力機(jī)和串列式?jīng)_壓線兩種設(shè)備之間的互換，為國內(nèi)的沖壓生產(chǎn)與歐美汽車工業(yè)接軌奠定了基礎(chǔ)。 黃 石 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 7 （ 4） 交流伺服系統(tǒng)自動送料機(jī)構(gòu) 近 20 多年來，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)控制技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，交流伺服驅(qū)動技術(shù)飛速發(fā)展。交流伺服自動送料的動力來自交流伺服電動機(jī)，具有柔性化、智能化的特點(diǎn)，工作性能和工藝適應(yīng)性很強(qiáng)。在我國，較先進(jìn)的自動送料裝置是深圳力豪公司 的 NCHF 系列三合一伺服系統(tǒng)送料機(jī)，它適合于各種五金、電子、電器、玩具、及汽車零件之連續(xù)沖壓加工，送料矯正，準(zhǔn)確耐用；可任意設(shè)定送料長度，操作容易，安全及穩(wěn)定性高。但是，在該送料機(jī)中所用的伺服馬達(dá)、電器箱電子元件和控制器等都是從日本引進(jìn)的，國內(nèi)在這方面的技術(shù)還比較落后，因此，我們必須給予這方面技術(shù)充分的重視，加快研究開發(fā)，以較快的速度追趕發(fā)達(dá)國家的研究步伐。 近年來，由于電力電子技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，交流伺服技術(shù)越來越多的應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域尤其是沖壓生產(chǎn)中，從而大大提高了沖壓生產(chǎn)的自動化、智能化、柔性化水 平。送料機(jī)構(gòu)作為實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動化的關(guān)鍵，只有其自動化程度與沖壓設(shè)備相匹配甚至高于沖壓設(shè)備，才能夠?qū)崿F(xiàn)沖壓生產(chǎn)的完全自動化。因此，在發(fā)展沖壓成形設(shè)備的同時，給予送料機(jī)構(gòu)足夠的重視是十分必要的。 黃 石 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 8 第三章 汽車前照燈反射鏡的沖壓工藝與模具設(shè)計方案 汽車前照燈反射鏡的結(jié)構(gòu)工藝性分析 汽車前照燈的反射鏡的直徑自φ 到φ 毫米，有四種不同規(guī)格， 該工件外形簡單、規(guī)則 ， 適合沖壓加工。為保證加工的方便性與合理的加工過程和得到合格的制品， 其沖壓加工工藝分五道工序，即：落料―拉伸―切邊―整形翻邊―沖、定位槽及孔 。 如 下圖 3— 1 所示： 材料是厚 毫米的冷軋鋼卷料，單排料沖裁。卷料放在料架上先經(jīng)校平機(jī)校平，通過 輥 式送料裝置送到落料模內(nèi)，經(jīng)沖裁后由推板推到第二工位位深，再由夾板上的卡爪夾持工件，依次送到下一工序，直至沖制完成。 汽車前照燈反射鏡的沖壓工藝分析 此工件有落料、拉深、切邊、整形翻邊、沖定位槽及孔五個基本工序。 材料為 Q235鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個φ 的孔；工件的尺寸全部為自由公差，可看作 IT14 級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。 汽車 前照燈反 射 鏡是由 拋物曲線構(gòu)成的三維曲面深拉深件 ， 制造這個工件主要的工序是在拉深 成形過程中容易產(chǎn)生起皺和拉裂現(xiàn)象 ，為 避免產(chǎn)生 這些缺陷 ，應(yīng)采用合理的 拉深成形工藝及成形方法 ， 在設(shè)計模具時 應(yīng) 重點(diǎn)考慮拉深 參數(shù)的可變性 。 圖 3— 1 反射鏡工藝圖 黃 石 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 9 擬定沖壓工藝方案 該工件包括落料、拉深、切邊、整形翻邊、沖定位槽及孔五個基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：落料、拉深、切邊、整形翻邊、沖定位槽及孔采用級進(jìn)沖壓，用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案二：落料、沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。拉深、切邊、整形翻邊采用單工序模生產(chǎn)。 方案三：先落料，后拉深、切邊、整形翻邊、沖定位槽及 孔。采用單工序多任務(wù)位的專用壓力機(jī)生產(chǎn)。 方案一在一副模具中，可以完成包括沖裁，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。但 因產(chǎn)品尺寸相對而言較大， 模具相對復(fù)雜，且 必須具有高精度的導(dǎo)向和準(zhǔn)確 的定距系統(tǒng)，配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置。所以多工 位級進(jìn)模與普通沖模相比結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具設(shè)計和制造技術(shù) 要求較高，同時對沖壓設(shè)備、原材料也有相應(yīng)的要求，模具的成本高。此外， 級進(jìn)模難以保證工件內(nèi)、外形的 相 對位置。 方案二需四 副模具，但復(fù)合模模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料 時會影響沖壓速度，操作不方便。 方案三需五副模具，采用單工序多工 位生產(chǎn)，沖模結(jié)構(gòu)比較簡單 ， 配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置 ， 應(yīng)此生產(chǎn)效率高，工件精度也能滿足要求。 通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。采用多任務(wù)位專用壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)自動沖壓。 冷沖模設(shè)計方案 汽車前照燈反射鏡 工件有落料、拉深、切邊、整形翻邊、沖定位槽及孔五個基本工序。 各個工序我們都需要設(shè)計單獨(dú)的單工序模具來滿足對制件的每一個過程的加工， 該工件 的直徑自φ 到φ 毫米，有四種不同規(guī)格， 該工件外形簡單、規(guī)則 ， 適合沖壓加工。 模