隨著環(huán)保政策的深入及工業(yè)4.0 時(shí)代的來(lái)臨，工業(yè)加工制造產(chǎn)品的精密化、輕量化、集成化越來(lái)越高，對(duì)材料利用率、能源消耗、環(huán)境污染和產(chǎn)品性能、成本、生產(chǎn)周期的要求愈發(fā)嚴(yán)苛。為此家電行業(yè)、汽車(chē)零部件等企業(yè)逐漸對(duì)舊設(shè)備、舊的生產(chǎn)工藝進(jìn)行淘汰,升級(jí)、推廣新工藝新技術(shù)，特別是對(duì)中小零件逐漸由多機(jī)聯(lián)線(xiàn)的手工生產(chǎn)線(xiàn)提升為單機(jī)多工位自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。本文就興鍛多工位的研發(fā)及其在家電、汽車(chē)零部件領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行介紹。
多工位發(fā)展歷程
第一代單機(jī)聯(lián)線(xiàn)多工位生產(chǎn)線(xiàn)
皮帶輪是發(fā)動(dòng)機(jī)中常用的零件，采用3 ～4mm厚的SPHD 材料毛坯，成形難點(diǎn)在于帶輪底部要進(jìn)行增厚，底部中間圓柱的壁厚是料片厚度的1.5 ～2 倍。皮帶輪的傳統(tǒng)成形工藝是鑄造、焊接、拉深成形。使用傳統(tǒng)成形工藝生產(chǎn)的皮帶輪通常尺寸精度不高，機(jī)械性能較差。多道次拉深成形工藝取消了焊接，可以提高產(chǎn)品尺寸精度，同時(shí)在多次拉深的過(guò)程中，材料變形硬化效果累加，有助于提高強(qiáng)度。多道次拉深成形一般有12 ～14 道生產(chǎn)工序(圖1)，具體工藝流程為⑴落料→⑵一次拉深→⑶二次拉深→⑷三次拉深→⑸沖孔→⑹四次拉深→⑺五次拉深→⑻六次拉深→⑼翻邊→⑽一次鐓厚→⑾二次鐓厚→⑿三次鐓厚→⒀四次鐓厚+整形→⒁外緣翻邊。單機(jī)聯(lián)線(xiàn)生產(chǎn)時(shí)，第10 到12 工序可以合并成一道冷擠壓鐓厚成形，使用一臺(tái)較大噸位的冷擠壓沖床成形。
依據(jù)現(xiàn)有模具，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備加以升級(jí)改造，由手工生產(chǎn)線(xiàn)改造為自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。本生產(chǎn)線(xiàn)由四臺(tái)AIDA 單點(diǎn)開(kāi)式壓機(jī)(NC1-80、NC1-150)、一臺(tái)AIDA 冷鍛壓機(jī)(L1C-630)、兩臺(tái)興鍛單點(diǎn)閉式壓機(jī)(ZXM1-2200、ZXM1-1600)、五臺(tái)興鍛單點(diǎn)開(kāi)式壓機(jī)(ZXK1-800)等共12 臺(tái)設(shè)備組成(料片為線(xiàn)外單獨(dú)落料)，這是興鍛發(fā)展歷史上的第一代多工位生產(chǎn)線(xiàn)(圖2)。
采用多機(jī)聯(lián)線(xiàn)加工時(shí)，若一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)導(dǎo)致整線(xiàn)停止，維修保養(yǎng)比較難，影響生產(chǎn)效率，并且所需要的廠(chǎng)房占地面積比較大，人員參與度比較大，模具的開(kāi)發(fā)費(fèi)用和制造費(fèi)用比較高。
第二代單機(jī)多工位生產(chǎn)線(xiàn)
為提高生產(chǎn)效率，降低故障率，考慮一機(jī)多用，即：由1 臺(tái)壓力機(jī)取代14 臺(tái)壓力機(jī)，采用多工位形式，并針對(duì)該零件提出了第二代加工工藝，即鍛沖復(fù)合成形工藝。從生產(chǎn)效率上講，多工位壓力機(jī)的應(yīng)用縮短了生產(chǎn)流程，減少80%人力，人均生產(chǎn)率提高4 倍。興鍛生產(chǎn)的變頻單機(jī)多工位壓力機(jī)如圖3 所示。
第三代伺服單機(jī)多工位生產(chǎn)線(xiàn)
規(guī)�；纳a(chǎn)需要穩(wěn)定的質(zhì)量來(lái)保障效益。隨著勞動(dòng)成本的提高，自動(dòng)化、智能化的需求越來(lái)越高，加之對(duì)資源和環(huán)境因素的要求，市場(chǎng)展示了對(duì)伺服多工位壓力機(jī)的需求。我公司借鑒學(xué)習(xí)了日本的伺服直驅(qū)壓力機(jī)技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了規(guī)�；蜆�(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，伺服電機(jī)同傳統(tǒng)電機(jī)相比，能夠提供更精準(zhǔn)的控制，在驅(qū)動(dòng)技術(shù)、節(jié)能環(huán)保、精確控制等方面有巨大優(yōu)勢(shì)，由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的壓力機(jī)，壓力直接由伺服馬達(dá)的扭力輸出轉(zhuǎn)變而成，其低速大扭矩伺服電機(jī)和齒輪直接驅(qū)動(dòng)，減少了中間環(huán)節(jié)，確保傳動(dòng)的可靠性和效率，電機(jī)的最大峰值扭矩60000Nm、400rpm，驅(qū)動(dòng)器最大電流3320A、額定功率550kW。通過(guò)伺服技術(shù)和多工位技術(shù)的應(yīng)用，我公司伺服多工位壓力機(jī)具有自動(dòng)化、智能化、操作安全、沖壓件綜合成本低、勞動(dòng)生產(chǎn)率高、制件質(zhì)量高等特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足客戶(hù)大批量生產(chǎn)的需要。
特殊超大型伺服壓力機(jī)的傳動(dòng)主要包括：伺服電機(jī)、高速軸、中間齒輪、中間齒輪軸、偏心齒輪、低速軸、連桿、滑塊。伺服電機(jī)布置在機(jī)架的后側(cè)，布置方式為左右式；高速軸與伺服電機(jī)連接，高速軸與中間齒輪嚙合，中間齒輪安裝在中間齒輪軸上，中間齒輪軸與偏心齒輪嚙合，偏心齒輪安裝在低速軸上，連桿大端安裝在偏心齒輪上，連桿的小端與滑塊連接。
該伺服壓力機(jī)桿為四連桿機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力源由伺服電機(jī)提供。減速機(jī)構(gòu)采用齒輪減速。為保證工件沖壓加工精度以及設(shè)備力學(xué)特性的要求，在滿(mǎn)足兩伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)的主從關(guān)系和控制之間的反饋以及電氣同步的同時(shí)，外加一級(jí)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械同步，在保證電機(jī)同步的同時(shí)需要機(jī)械同步，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖4 所示。實(shí)物照片及伺服電機(jī)布置如圖5、圖6 所示。
興鍛以大噸位伺服壓力機(jī)產(chǎn)業(yè)化和國(guó)產(chǎn)化為目標(biāo)，完成了大噸位伺服壓力機(jī)的多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)技術(shù)，解決了機(jī)身的高精密制造工藝及裝配技術(shù)、控制系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件的技術(shù)難題，制造出系列智能多工位伺服壓力機(jī)，建立了智能伺服壓力機(jī)研發(fā)平臺(tái)。伺服多工位多應(yīng)用在需要拉深及沖鍛復(fù)合成形等領(lǐng)域。
多工位配置及比較
單機(jī)聯(lián)線(xiàn)多工位生產(chǎn)線(xiàn)與單機(jī)多工位生產(chǎn)線(xiàn)相比較，在生產(chǎn)效率、人員數(shù)量、占地面積等方面都有一定劣勢(shì)，二者比較見(jiàn)表1。
目前，第三代伺服多工位因成本較高，在國(guó)內(nèi)尚處于推廣階段，第二代單機(jī)多工位因其生產(chǎn)效率高、綜合成本低等優(yōu)勢(shì)在家電市場(chǎng)及汽車(chē)零部件市場(chǎng)得到普遍應(yīng)用。
興鍛多工位特點(diǎn)及應(yīng)用介紹
興鍛開(kāi)發(fā)單機(jī)多工位壓力機(jī)之初，就基于伺服技術(shù)，制定了高標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的研發(fā)原則，形成了興鍛的技術(shù)特點(diǎn)：
⑴開(kāi)發(fā)效率更高、便于精準(zhǔn)控制的傳動(dòng)系統(tǒng)，研發(fā)中大噸位壓力機(jī)動(dòng)力結(jié)構(gòu)及動(dòng)力傳輸關(guān)鍵技術(shù)，便于伺服控制切換。
⑵開(kāi)發(fā)高剛度、高精度機(jī)身，解決機(jī)身的高精密制造工藝及裝配技術(shù)難題，并開(kāi)發(fā)油溫油量自動(dòng)檢測(cè)及強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)、加壓瞬時(shí)噸位的即時(shí)測(cè)定裝置，提高壓力機(jī)的整體精度和運(yùn)行可靠性。
⑶進(jìn)行金屬成形工藝裝備集成創(chuàng)新，設(shè)備與自動(dòng)化同步研發(fā)�？梢罁�(jù)客戶(hù)需求同步開(kāi)發(fā)工藝、設(shè)備、自動(dòng)化成套生產(chǎn)線(xiàn)，主機(jī)、自動(dòng)化集成控制，節(jié)約反應(yīng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
⑷研究裝備柔性、智能化的控制技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)通信、智能生產(chǎn)管理和服務(wù)。
在家電行業(yè)的具體應(yīng)用案例
⑴方太專(zhuān)注于高端嵌入式廚房電器的研發(fā)和制造，其生產(chǎn)設(shè)備要求智能化、自動(dòng)化，為此興鍛依據(jù)其產(chǎn)品批次多、生產(chǎn)轉(zhuǎn)換頻繁的特色，研發(fā)了柔性高的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，便于快速換模，產(chǎn)品易切換，實(shí)現(xiàn)了智能控制，與方太的智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)直接對(duì)接，提高了整個(gè)公司的生產(chǎn)效率。
該生產(chǎn)線(xiàn)由6 臺(tái)ZXM2-2500 設(shè)備和機(jī)器人組成，設(shè)備配置為閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)，最大行程為300mm，換模方式為換模臺(tái)車(chē)，換模時(shí)間為8 分鐘，生產(chǎn)節(jié)拍為8 件/分鐘，如圖7 所示。
⑵圖8 所示的佳森生產(chǎn)線(xiàn)是電視機(jī)背板專(zhuān)用生產(chǎn)線(xiàn)，零件種類(lèi)少，生產(chǎn)量大，為此，在研發(fā)之初，綜合考慮客戶(hù)工藝需求，同時(shí)研發(fā)自動(dòng)化方案，采用機(jī)械臂自動(dòng)化生產(chǎn)方式，提高了其生產(chǎn)效率。
該生產(chǎn)線(xiàn)由600t(1 臺(tái))+500t(1 臺(tái))+400t(4 臺(tái))設(shè)備和機(jī)械臂組成，設(shè)備配置為閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)，最大行程為380mm，換模方式為換模臺(tái)車(chē)，換模時(shí)間為10 分鐘，生產(chǎn)節(jié)拍為6 件/分鐘。
⑶為了提升生產(chǎn)效率，格力引進(jìn)了高效的三次元沖壓生產(chǎn)工藝，興鍛依據(jù)該工藝要求，開(kāi)發(fā)了高剛度、高精度機(jī)身，解決了機(jī)身的高精密制造工藝及裝配技術(shù)難題，特別是開(kāi)發(fā)了中大噸位的傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)效率高，精度提升，同時(shí)預(yù)留伺服接口，為后續(xù)伺服升級(jí)改造提前進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備，如圖9 所示。該生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。
注：該文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。
