文/劉華剛·北京電子科技職業(yè)學(xué)院

開卷擺剪在沖壓車間的應(yīng)用

文/劉華剛·北京電子科技職業(yè)學(xué)院

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和沖壓工藝的日益進(jìn)步，對(duì)于材料利用率的提升也越來越重視。材料利用率的提升，可以降低生產(chǎn)成本，減少能源消耗，提升產(chǎn)品的市場競爭力。部分制件由于形狀的原因，需要采用梯形料進(jìn)行生產(chǎn)。梯形料在生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種是通過方形料兩次剪切切角，得到所需要的梯形料片，一種是通過開卷擺剪模，實(shí)現(xiàn)無廢料剪切，得到所需要的梯形料片。

兩次剪切生產(chǎn)梯形料

以某轎車后地板為例，材料牌號(hào)為HC180B＋ZE，沖壓用規(guī)格為梯形料，在先期的生產(chǎn)過程中，沖壓車間是先接收到由廠家開卷剪切成的方形料，在沖壓車間500t壓力機(jī)上，由至少4名工人操作，將方形料通過兩次切角進(jìn)行生產(chǎn)，如圖1所示。此張板料的重量為9.03kg，剪切后的梯形料重量為7.73kg，剪切所用模具如圖2所示。

圖1 單片剪切示意圖

圖2 剪切所用模具

圖2中標(biāo)示處為定位塊，通過三點(diǎn)定位進(jìn)行板料加工。生產(chǎn)時(shí)需要4個(gè)工人進(jìn)行操作，此種生產(chǎn)方式存在以下缺點(diǎn)：

⑴生產(chǎn)效率低，需要加工人員多，操作較為復(fù)雜，一張板料需要進(jìn)行兩次剪切才能得到一張成品料。生產(chǎn)節(jié)拍僅保持在6～7次/min，由于需要進(jìn)行兩次剪切，因此單班最多能加工1200件成品。

⑵材料利用率低。此種加工方式材料利用率僅為85.57%，每片料有1.3kg的廢料。

⑶采用此種加工方式，碼放時(shí)為手工堆垛，手工碼放易導(dǎo)致料片堆放不整齊，致使在自動(dòng)線生產(chǎn)時(shí)，拆垛分層磁鐵不能完全貼合垛料側(cè)面，分層吹氣系統(tǒng)不能使板料有效分層。在生產(chǎn)過程中拆垛機(jī)器人經(jīng)常一次性抓取兩張以上板料，造成雙料檢測裝置報(bào)警，將抓取的雙料零件放到退料臺(tái)，再由加工工人人工干涉，造成經(jīng)常性停機(jī)。另外，由于手工操作的誤差較大，加之定位塊簡易，定位并不是十分準(zhǔn)確，造成料片尺寸有一定偏差。在自動(dòng)線生產(chǎn)過程中，板料被放入模具時(shí)，由于板料尺寸偏差導(dǎo)致模具的傳感器感應(yīng)不到板料，從而造成整條生產(chǎn)線停機(jī)，需由加工工人進(jìn)入壓機(jī)手動(dòng)調(diào)整板料位置，方可恢復(fù)正常生產(chǎn)。此問題的存在嚴(yán)重影響自動(dòng)線的生產(chǎn)節(jié)拍，且對(duì)加工工人的生命安全構(gòu)成隱患。

⑷采用此種加工方式，會(huì)使板料上有毛屑等污染物，在自動(dòng)線生產(chǎn)時(shí)，影響設(shè)備清潔度，影響零件表面質(zhì)量。

開卷擺剪模生產(chǎn)梯形料

開卷落料線概述

開卷落料線具備加工鋼料片和鋁料片的能力，尤其適用于生產(chǎn)表面優(yōu)質(zhì)（A級(jí)）料片。開卷落料線機(jī)組分為三個(gè)區(qū)域：開卷區(qū)域、壓機(jī)區(qū)域及堆垛區(qū)域。其主要由以下設(shè)備組成：上料小車和提升設(shè)備、單側(cè)開卷機(jī)、卷料引料臺(tái)、切頭剪、料片清洗機(jī)、校直機(jī)、活套坑、高性能進(jìn)給輥、伸縮式輥臺(tái)、擺剪模、伺服落料壓力機(jī)、移動(dòng)工作臺(tái)、料片輸出皮帶、配有高架磁鐵塊傳輸機(jī)的料片堆垛機(jī)、落料線堆垛站、配有獨(dú)立提升裝置的堆垛車及廢料收集箱。

開卷擺剪所用的擺剪模由機(jī)座、交流伺服驅(qū)動(dòng)擺剪裝置、一個(gè)帶料片側(cè)面導(dǎo)向的導(dǎo)向輥臺(tái)、一個(gè)自動(dòng)潤滑單元、一個(gè)帶清潔刀刃調(diào)節(jié)功能的剪組成。此模用于生產(chǎn)長方形、梯形和平行四邊形的料片。擺剪?；蓤?jiān)實(shí)的焊接框架和鋼板組成，用于固定壓機(jī)移動(dòng)工作臺(tái)，其高度相當(dāng)于切頭剪下刀刃到地面的垂直距離。擺剪模的上模沒有與壓機(jī)滑塊連接，壓機(jī)關(guān)閉時(shí)滑塊撞擊到模具開啟上模。由滑塊撞擊產(chǎn)生的上模加速度通過液壓緩沖器調(diào)節(jié)。移開模具頂部的蓋板可以提供一個(gè)維修緩沖器的入口。剪切后模具由螺旋壓縮彈簧打開，模具抵達(dá)其最終開口位置前，將被蝶形彈簧包阻尼，其余三個(gè)蝶形彈簧包支持下模完成擺剪運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)蝶形彈簧包位于帶有導(dǎo)向襯套的中間軸下，另外兩個(gè)蝶形彈簧包帶附加輪，位于軸外提供平衡。在剪切過程中，蝶形彈簧處于壓緊狀態(tài)，下模牢固地附在模具框架上，吸收剪切產(chǎn)生的力。剪切后，蝶形彈簧再次舉起下模準(zhǔn)備擺剪。來自機(jī)座和擺剪單元制件搖擺面的塵土和污垢由一套清潔裝置刷出去。剪切刀片由長距離導(dǎo)向柱導(dǎo)向，次導(dǎo)向柱與自動(dòng)潤滑單元連接。運(yùn)輸和維修時(shí)螺旋彈簧片保持切頭剪打開。刀片由特殊合金鋼制成，并為增加使用壽命經(jīng)過硬化和打底處理。刀片有四個(gè)切割面，都可以簡單的旋轉(zhuǎn)或更換。

擺剪裝置是一個(gè)齒形輪和小齒輪設(shè)計(jì)。齒形輪和小齒輪間的反斜線已調(diào)至最小，由此可以獲得高搖擺準(zhǔn)確度。配有減振器的機(jī)械停機(jī)裝置可以限制搖擺角度和防止模具在運(yùn)動(dòng)控制故障時(shí)被破壞。該擺剪模用于厚度在0.5～2.5mm的鋼板上剪切矩形和梯形的工件坯料，卷料寬度介于400～2000mm之間，該操作自動(dòng)完成并與開卷落料線集成。擺剪模帶有用于模具回轉(zhuǎn)的底座，下部底座回轉(zhuǎn)時(shí)角度介于-30°～+30°之間。該擺動(dòng)操作由小齒輪連接的兩個(gè)齒輪電機(jī)控制，在裝在模具回轉(zhuǎn)底座下部的弧形導(dǎo)向齒條上運(yùn)行，該擺動(dòng)由開卷落料線控制。

擺剪模的角度及材料的剪切長度與生產(chǎn)節(jié)拍的關(guān)系如表1所示。

圖3 開卷擺剪示意圖

開卷擺剪的生產(chǎn)方式

采用開卷擺剪方式生產(chǎn)梯形料的示意圖，如圖3所示。

采用開卷擺剪的生產(chǎn)方式，優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾項(xiàng)：⑴自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)每分鐘50件；⑵采用擺剪生產(chǎn)材料利用率提升到了100%，是無廢料剪切，每張板料的重量為7.73kg，每張板料能夠節(jié)省材料1.3kg；⑶采用自動(dòng)化生產(chǎn)，能夠保證產(chǎn)品形狀大小的統(tǒng)一，且堆垛方式為自動(dòng)化堆垛，保證了產(chǎn)品大小統(tǒng)一的同時(shí)，也能保證板料在料托上位置的統(tǒng)一，這樣在自動(dòng)線生產(chǎn)時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)由于板料不整齊、大小不一致而引起的停機(jī)；⑷采用自動(dòng)化生產(chǎn)，能夠保證產(chǎn)品的潔凈程度。經(jīng)開卷落料線擺剪生產(chǎn)的料片，表面潔凈等級(jí)可以與汽車外板相媲美，在自動(dòng)線生產(chǎn)沖壓件的過程中，可以減少模具清潔時(shí)間。

結(jié)束語

在競爭日益激烈的今天，成本控制對(duì)于企業(yè)來說就顯得尤為重要。沖壓車間應(yīng)用開卷落料線，轎車后地板改用開卷擺剪生產(chǎn)后，每件可節(jié)約材料1.3kg，一年計(jì)劃產(chǎn)量若為10萬輛，現(xiàn)階段電鍍鋅鋼板的價(jià)格約在9000～10000元/t，而廢料價(jià)格約為2000 元/t。通過改用開卷擺剪，僅后地板零件一年至少可以節(jié)約原材料成本100萬元。

表1 擺剪節(jié)拍與擺剪角度及步距間的關(guān)系