文/張偉亮,關繼凱·格力電器(石家莊)有限公司
隨著沖壓技術的不斷發(fā)展、提升,在行業(yè)內呈現(xiàn)出了多樣性的沖壓方式,如小噸位單機連續(xù)模、大噸位單機連續(xù)模、小噸位工序模、大噸位工序模等等,其中在工序模自動化方面,又包含了連桿機械手自動線、獨立機械手自動線、機器人沖壓自動線以及三次元沖壓線等。近幾年三次元沖壓線在家電、汽車等沖壓行業(yè)來使用逐步增多,這種線體相比于機械手、機器人沖壓線,展現(xiàn)出了自動化程度高、生產效率高的優(yōu)勢。
三次元線體通常包含壓力機部分、三次元機械手部分、送料機部分、廢料輸送線、自動夾模系統(tǒng)等五大部分。通常,為確保三次元可以使用卷料、片料兩種形式的來料,在三次元機械手前段配置雙工位片料站,同步可實現(xiàn)來料切換不停機生產,進一步提升效率(圖1)。
圖1 三次元大型沖壓線
以某品牌800t 壓力機為例,其設備整體尺寸高約11m,其中地面以上高度約8.5m,地面以下設備部分約2.5m;因此這種線體需要提前制作設備基礎,考慮設備投入使用后期,廢料線安裝、人員維保等,可以在設備下方繼續(xù)留出2.5m 的高度空間,即設備基礎凈深達到5 米左右;在我國南方,進行基建施工時,應考慮做好基礎防水工作。
影響沖壓自動線效率的一個關鍵因素,就是模具切換,換一次產品,需要換一次模具,普通的5 工序單工作臺壓力機的自動線,完成一次切換,通常耗時60 ~90min;因此三次元線體采用雙工作臺后,實現(xiàn)一備一用,可以大大縮短換模時間;在廠區(qū)空間以及行車高度充足的情況下,工作臺的進出方式可以采用“直線型”進出方式,這種結構簡單,便于使用;當廠區(qū)內空間和行車高度低于壓力機設備,無法覆蓋工作臺區(qū)域時,可以采用“L 形”方式,如圖2 所示。
圖2 工作臺采用“L 形”布局
三次元機械手是以伺服電機、氣動執(zhí)行元件、液壓驅動執(zhí)行元件等作為動力源,通過各種傳動機構帶動氣動吸盤、磁性吸盤、夾爪等形式的端拾器抓取物料實現(xiàn)不同方向的運動,從而達到工件移送目的的機械設備。
以某品牌三次元機械手為例,其X 軸進給行程可以達到0 ~1200mm 可調,Y 軸夾緊行程可以達到0~400mm可調,Z軸提升高度可以達到0~300mm可調;生產頻率可以達到15 ~20 次/分鐘,機械手配備兩套主桿,分別安裝在壓力機的兩個移動工作臺上,可實現(xiàn)切換時自動裝夾;在壓力機工作臺面、模具臺面允許的情況下,可以實現(xiàn)多工序產品自動生產。在機械手工序前端,配置有一備一用片料站,以及片料上料機械手,可以實現(xiàn)片料方式的不停機生產。
三次元線體不同于普通機械手線體,來料往往需要為片料方式,普通的送料機是無法滿足的,因此需要配備帶有高頻剪床的送料機,以某品牌送料機為例,采用的是伺服剪送料機(圖3),可以實現(xiàn)長度1000mm 的片料,每分鐘0 ~20 片的送料,因剪床運行頻率高,因此建議在剪床曲軸設置自動潤滑裝置,保障設備高頻運轉部位的潤滑保養(yǎng)。
圖3 伺服剪送料機
自動夾模系統(tǒng)目前在行業(yè)內使用比較廣泛,自動推進方式也較多,本線體采用的是氣缸式自行走夾模方式(圖4)。而本方案中,我司設計使用了上夾模自動夾模、下夾模手持夾模的方式,員工在備用工作臺上進行模具安裝時,可直接采用手持方式鎖緊下模,這部分時間往往不影響線體切換效率,工作臺進行切換時,采用一鍵自動夾模,快速完成切換夾模。
圖4 氣缸式自行走夾模
本方案采用廢料地下傳輸?shù)姆绞?,設置三個落料部分,在壓力機工作臺上,對應模具開有落料口;在工作臺兩側也分別設置落料口,同時在工作臺下焊接有導料槽,可以實現(xiàn)廢料的準確落入;本項目采用的是刮板式廢料線,結構較為簡單,且周邊廢料散落少,可以較好的保持設備周邊整潔度。在廢料線線尾,設置有三工位廢料收集箱,可實現(xiàn)箱滿自動切換,進一步提升線體自動化程度。
沖壓三次元線體已經較為成熟,它以高效率、高性能在行業(yè)內廣為所知,在實施項目時,可以根據生產產品、車間工況等因素,進行進一步的創(chuàng)新提升,這樣可以打造出與自身工廠匹配度、使用性更佳的線體。