《汽車制造工藝技術(shù)》 教案 任務(wù)三 汽車沖壓生產(chǎn)線

編號：LNJD-PR08-RE08授課方案授課教師張德虎課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元4授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)三汽車沖壓生產(chǎn)線教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握剛性連接的自動線和柔性連接的自動生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成、工作原理能力目標(biāo)：能正確分析自動生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成、工作原理素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛動腦、善于查資料的素質(zhì)重點難點重點：半自動沖壓生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)組成難點：剛性連接的自動線和柔性連接的半自動生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成、工作原理教學(xué)地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓(xùn)室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)√項目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過程設(shè)計一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記遼寧機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)三汽車沖壓生產(chǎn)線【復(fù)習(xí)】1.壓力機的分類？2.各類型壓力機的結(jié)構(gòu)特點？【導(dǎo)入】傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)線，雖然在建設(shè)初期投入相對較小，但隨著市場需求的擴大，其固有的效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差等缺點越來越影響企業(yè)的發(fā)展。自動化生產(chǎn)線恰好可以讓這些問題得到解決。較高的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量以及規(guī)模生產(chǎn)條件下更低的單件生產(chǎn)成本，正是自動化沖壓生產(chǎn)線的優(yōu)點，尤其對大型車身覆蓋件生產(chǎn)而言，這些優(yōu)點更為突出。因而，現(xiàn)今主機廠一般在大型沖壓生產(chǎn)線規(guī)劃初期，就會直接考慮采用自動化?！局v授新課】一、汽車落料剪切生產(chǎn)線

汽車車身沖壓件所用鋼板大部分都是以卷料進廠，在沖壓成形前應(yīng)在剪切線上剪成所需要的尺寸與形狀。卷料剪切線可按剪切機類型和卷料輸送方式區(qū)分，其情況見表5-2、表5-3所示。圖5-39所示是汽車外板落料剪切生產(chǎn)線實例。生產(chǎn)線由卷料臺車、儲存裝置、開卷機、緩沖架、洗滌彎轉(zhuǎn)裝置、平整機、高速送料器、落料壓力機、堆料機、控制裝置組成。平整機用于卷料校平，可消除加工硬化鋼板屈服點延伸現(xiàn)象，其效果與彎曲裝置相同。高速輸送機由電力控制，最大速度為180m/min，送料精度為±0.4mm，壓力機轉(zhuǎn)速為15～60r/min。落料壓力機生產(chǎn)線除可進行卷料剪切外，還可用于大件連續(xù)加工。此外，也可在落料壓力機上安裝梯形剪切模，模具在壓力機的每一沖程中搖動，因而具備移動式梯形落料生產(chǎn)線的功能。在落料生產(chǎn)線或剪切生產(chǎn)線上已剪成的大型板料，可再用圓盤剪床或龍門剪床(圖5-40)剪成板條料。沖壓自動化生產(chǎn)線

汽車覆蓋件沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化程度是汽車車身制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化主要表現(xiàn)在：坯料準(zhǔn)備，使用卷材、帶料，實現(xiàn)卷材的開卷、校平和落料自動化；大型覆蓋件，形成不同形式的沖壓自動線和機械化沖壓生產(chǎn)線；小型沖壓件，大量采用連續(xù)或自動沖模，采用高速壓力機實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的高速化；廢料排除，采用廢料處理的自動化系統(tǒng)。根據(jù)產(chǎn)量的不同，生產(chǎn)線的自動化程度也不同。半自動化生產(chǎn)線：人工上料、取件，由傳送帶在設(shè)備間運輸半成品件。自動化生產(chǎn)線：自動上料、取件，由傳送帶在設(shè)備間運輸半成品件。全自動化生產(chǎn)線：卷材開卷線、上料、

涂潤滑油、取件、工序件翻轉(zhuǎn)、輸送和工序件的質(zhì)量檢測等全部由程序控制或計算機控制，全生產(chǎn)線實現(xiàn)無人化生產(chǎn)。1.半自動沖壓生產(chǎn)線半自動沖壓生產(chǎn)線是指除二次加工件需人工搬運外，生產(chǎn)線上的其他裝置與設(shè)備(裝料器、卸料器)都實現(xiàn)了自動化，如圖5-41和圖5-42所示。2.沖壓自動生產(chǎn)線

沖壓自動生產(chǎn)線，按其機械結(jié)構(gòu)不同，可分為剛性連接的自動線（如圖5-43）和柔性連接的半自動生產(chǎn)線（如圖5-44）。剛性連接的自動線由一個貫通全線的剛性滑架構(gòu)成，整個滑架與壓力機同步動作，分別完成包括夾緊、進給、松開和復(fù)位等動作在內(nèi)的工作循環(huán)。這種自動線要求壓力機之間距離相等或壓力機間共位成倍數(shù)。全線的壓力機和自動傳送裝置以及出件器、翻轉(zhuǎn)器等通過統(tǒng)一的動力系統(tǒng)，自動協(xié)調(diào)動作。這種自動線的自動化程度較高，通用性較差，要有很好的定位和可靠的保險裝置。

柔性連接的半自動生產(chǎn)線調(diào)整方便、機動靈活、通用性較好，它不像剛性連接的自動線要求那么高，壓力機間距離不定相等，也不一定要求壓力機距離間隔為零件共位的倍數(shù)。這種生產(chǎn)線適用于產(chǎn)量不是非常大的情況，圖5-45是一種半自動化生產(chǎn)線的示意圖。半自動化生產(chǎn)線主要有以下兩種類型。一種類型是：人工上料、機械手取料；或部分人工上料，部分機械化上料，機械手取料。壓力機間多數(shù)是采用帶式運輸機將各工序連接起來，除卸件(取件)用各種機械手外，上料和定位基本上靠人工操作或部分靠人工操作部分機械化推進，人工定位。這種生產(chǎn)線自動化程度不同，生產(chǎn)效率懸殊也較大。另一種類型是：上、下料都用機械化裝置，但未實現(xiàn)電氣互鎖和同步系統(tǒng)，靠人工進給信號間歇操作。

如圖5-46是一種全自動生產(chǎn)線的示意圖。目前，國內(nèi)各大汽車廠的車身覆蓋件的批量生產(chǎn)均采用沖壓自動化生產(chǎn)線或者大型多工位壓力機。前者基本都是由單臺壓力機串聯(lián)成一條生產(chǎn)線，壓力機之間零件的搬運采用機器人完成。這種通過機器人組成的自動化沖壓線，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。在自動化生產(chǎn)線中，還包括自動化板料拆垛裝置。（1）板料拆垛裝置板料在進入壓力機之前，先需要將板料進行拆垛，使其形成單個板料，然后隨著整條線的工作節(jié)拍把板料送入壓力機進行沖壓。目前，汽車沖壓自動化生產(chǎn)線主要有兩種形式將板料進行拆垛；采用機械手真空吸盤的拆垛送料裝置和磁性輸送機的拆垛送料裝置。1）采用機械手真空吸盤的拆垛送料裝置如果沖壓自動化生產(chǎn)線的最大節(jié)拍為10件／min或者更高時，而且板料形狀合適的情況下，可采用機械手拆垛送料裝置。此裝置主要由一個通用機械手和一套通用端拾器組成（如圖5-47所示），通過合理布置通用端拾器真空吸盤的位置來實現(xiàn)對所有類型的板料進行拆垛。通用端拾器的吸盤通過閥島控制，在操作面板上可以根據(jù)零件的形狀來選擇使用吸盤。2）采用磁性傳送帶的拆垛送料裝置這種裝置有一個或者兩個氣缸控制的拆垛橋，拆垛橋上裝有真空吸盤和磁鐵（如圖5-48所示）。在兩條磁性輸送帶之間，真空吸盤降到料垛最上面的板料上，吸起板料并將板料傳送到磁性傳送帶上。應(yīng)用這種方式，較小的板料拆垛可以到達25件／min，較大的板料拆垛可以達到15件/min。為了使壓力機在換料垛時能夠連續(xù)工作，需要采用雙料垛。雙料垛上料系統(tǒng)在一個料垛拆完后，拆垛裝置會自動轉(zhuǎn)到其他已經(jīng)放好的新料垛上。3）清洗為了達到最好的工件質(zhì)量，需要在工件成形之前對板料進行清洗，尤其是可見的汽車車身外部覆蓋件（車門、翼子板、頂篷等）。清洗過程采用清洗液或者清洗油。安裝在清洗機前面的傳送帶將板料輸送到清洗機里面。沖壓線清洗機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與開卷落料線結(jié)構(gòu)相似，都是由一對夾送輥、一對毛刷輥以及一對擠干輥組成（如圖5-49所示）。4）對中定位板料在被自動送進模具之前，要按照所要求的板料位置對其進行對中定位。料垛上及輸送過程中板料位置不準(zhǔn)確時，通過擋塊和邊側(cè)推塊得到修正。為了在板料尺寸和形狀選擇上有更大的靈活性，可以對所有定位裝置進行編程，并且電動調(diào)節(jié)，這樣可以縮短調(diào)裝時間。另外，還有一種機器人對板料對中定位形式，當(dāng)板料經(jīng)過此區(qū)域時，對中照相機對其進行拍照并將其位置傳遞到計算機中，然后計算機將數(shù)據(jù)反饋給機器人，機器人再對其進行精確定位（如圖5-50所示）。5）自動化搬運設(shè)備沖壓自動化的工作過程從拆垛送料裝置對板料進行拆垛開始，然后是清洗、潤滑并把板料送到首臺壓力機里面進行拉深。在第一步拉深成形完成后，工件被送到后工序里面進行沖裁、彎邊或者整形等加工。沖壓自動化的末端是成品件堆垛裝置?，F(xiàn)代化的沖壓自動化線上，單個壓力機之間的工件輸送以及板料上料都是自動化的。是否采用成品自動堆垛裝置取決于不同工件的堆垛條件、工件形狀和工件大小是否相似。自動上下料系統(tǒng)有各自不同的形式，如搖臂式機械手送料裝置、微機數(shù)控（CNC）機械手送料裝置或者機器人。哪一種機械手送料裝置最適合哪一種沖壓自動化生產(chǎn)線，取決于在此線加工的工件種類、壓力機行程次數(shù)和占地面積。搖臂式機械手送料裝置由電動機通過凸輪傳動系統(tǒng)和連桿進行驅(qū)動（如圖5-51所示）。首臺壓力機模具中的頂料器把工件頂出模具，壓力機后面的送料機械手借助吸盤，把工件從壓力機里面取出來，放在過渡工位托架上。如果需要，可以在過渡工位托架上進行翻轉(zhuǎn)，然后通過下一臺壓力機的機械手送料裝置送到下一個模具工位里面。搖臂式機械手裝置的運動曲線是固定的，適用于單臺壓力機之間間距較小、中等尺寸的工件及工件種類相同的場合。此類機械手送料裝置的送料能力可以達到10～12件/min。CNC機械手送料裝置是電子控制的，有兩個可以自由編程的軸，適用于不同種類的沖壓件。傳動部分通過兩根蝸桿或者齒帶驅(qū)動的行走小車實現(xiàn)（如圖5-52所示）。這種機械手送料裝置可以把工件從模具里面取出，不需要提升裝置。采用CNC機械手送料裝置的自動化沖壓線，其產(chǎn)量可以達到每分鐘加工8~10件大型板件。無論是CNC還是搖臂式送料手送料裝置都需要過渡工位托架。過渡工位托架有三到五個可編程軸，以進行縱軸方向的工件傳送、橫軸方向和高度的調(diào)節(jié)以及另外的翻邊運動。采用機器人進行壓力機連線的優(yōu)點在于，工件在單臺壓力機之間不需要過渡存放（如圖5-53所示）。機器人的端拾器將工件從一臺壓力機的模具里面取出來，然后直接放到下一臺壓力機的模具里面去。所以每一臺壓力機只需要一個機器人而省掉了過渡工位托架。采用機器人的缺點是，重工件由于離心力較大而且傳送距離較長而不能快速輸送，所以生產(chǎn)線的產(chǎn)量很多一部分取決于工件的大小，目前的水平是6~8件／min。進一步提高自動化生產(chǎn)線的效率，德國和日本又分別研制出了橫桿式機器人（如圖5-54所示），配合高速沖壓生產(chǎn)線，將沖壓自動化線的生產(chǎn)效率提高到12~18件／min，使生產(chǎn)效率能夠達到700件/h以上。相對于傳統(tǒng)的機器人，橫桿式機器人縮短了機器人搬運沖壓件的時間，縮短了機器人的安裝時間，使壓力機的間距由6~8m縮短到5.2m。這樣不僅僅縮短了工件的搬運時間，提高了生產(chǎn)節(jié)拍，還減少了廠房建設(shè)的投資，為企業(yè)節(jié)省了大量的資金。3.坯料準(zhǔn)備的自動化和機械化毛坯準(zhǔn)備工作主要是板料剪切，如果使用的毛坯是卷材，則毛坯準(zhǔn)備工作包括開卷、落料或剪切。用來剪切板料的普通剪板機的機械化一般由升降料臺、板料的分放機構(gòu)、送料機構(gòu)、定位機構(gòu)、出料機構(gòu)和堆垛機構(gòu)等組成（圖5-55）。寬卷材是汽車車身覆蓋件生產(chǎn)中廣泛采用的種原材料形式，用寬卷材備料的工藝程序般是:開卷機開卷、多輥校平、落料壓力機落料（或切斷）和堆垛。落料開卷自動線的工作流程是：①由起重機將卷材送到開卷線的送料裝置上；②將卷材的端頭裝夾在開卷裝置上；③進行開卷，并進入多輥校平機校平；④被校平后的板料進入地坑，形成一個緩沖帶(補償環(huán))，以補償卷材在開卷校平部分連續(xù)運行和進入落料切斷沖模時的間歇動作速度的差異。在地坑的側(cè)，裝有光電反射器，當(dāng)卷材下落到坑底時，反射器給出信號使驅(qū)動開卷裝置的電動機停止工作，卷材進給中斷；當(dāng)經(jīng)幾次落料切斷后地坑中的卷材逐步上升到一定程度，光電反射器發(fā)出信號，使驅(qū)動開卷裝置的電動機起動，恢復(fù)卷材進給，開卷校平；⑤從地坑上來的板料進入向落料壓力機進給的裝置；⑥落料壓力機落料并堆垛。

目前，國內(nèi)各大汽車廠的車身覆蓋件的批量生產(chǎn)均采用沖壓自動化生產(chǎn)線或者大型多工位壓力機。前者基本都是由單臺壓力機串聯(lián)成一條生產(chǎn)線，壓力機之間零件的搬運采用機器人完成。這種通過機器人組成的自動化沖壓線，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。在自動化生產(chǎn)線中，還包括自動化板料拆垛裝置。5.廢料處理方式

大批量生產(chǎn)車身時，沖壓后的廢料處理是汽車覆蓋件生產(chǎn)中不可缺少的一個環(huán)節(jié)，在較大的汽車車身生產(chǎn)工廠，由于生產(chǎn)量大，廢料