《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(shí)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(dòng)線和柔性連接的自動(dòng)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(dòng)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(dòng)腦、善于查資料的素質(zhì)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：半自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)組成難點(diǎn)：剛性連接的自動(dòng)線和柔性連接的半自動(dòng)生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成、工作原理教學(xué)地點(diǎn)普通教室□一體化教室R多媒體教室R實(shí)訓(xùn)室□實(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(jì)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(jī)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(jī)的分類？2.各類型壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？【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(kuò)大，其固有的效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)越來越影響企業(yè)的發(fā)展。自動(dòng)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(dòng)化沖壓生產(chǎn)線的優(yōu)點(diǎn)，尤其對大型車身覆蓋件生產(chǎn)而言，這些優(yōu)點(diǎn)更為突出。因而，現(xiàn)今主機(jī)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(dòng)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(jìn)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(jī)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(shí)例。生產(chǎn)線由卷料臺車、儲存裝置、開卷機(jī)、緩沖架、洗滌彎轉(zhuǎn)裝置、平整機(jī)、高速送料器、落料壓力機(jī)、堆料機(jī)、控制裝置組成。平整機(jī)用于卷料校平，可消除加工硬化鋼板屈服點(diǎn)延伸現(xiàn)象，其效果與彎曲裝置相同。高速輸送機(jī)由電力控制，最大速度為180m/min，送料精度為±0.4mm，壓力機(jī)轉(zhuǎn)速為15～60r/min。落料壓力機(jī)生產(chǎn)線除可進(jìn)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(jī)上安裝梯形剪切模，模具在壓力機(jī)的每一沖程中搖動(dòng)，因而具備移動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)線

汽車覆蓋件沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)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(jī)械化和自動(dòng)化主要表現(xiàn)在：坯料準(zhǔn)備，使用卷材、帶料，實(shí)現(xiàn)卷材的開卷、校平和落料自動(dòng)化；大型覆蓋件，形成不同形式的沖壓自動(dòng)線和機(jī)械化沖壓生產(chǎn)線；小型沖壓件，大量采用連續(xù)或自動(dòng)沖模，采用高速壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的高速化；廢料排除，采用廢料處理的自動(dòng)化系統(tǒng)。根據(jù)產(chǎn)量的不同，生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度也不同。半自動(dòng)化生產(chǎn)線：人工上料、取件，由傳送帶在設(shè)備間運(yùn)輸半成品件。自動(dòng)化生產(chǎn)線：自動(dòng)上料、取件，由傳送帶在設(shè)備間運(yùn)輸半成品件。全自動(dòng)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(jì)算機(jī)控制，全生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)。1.半自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線半自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線是指除二次加工件需人工搬運(yùn)外，生產(chǎn)線上的其他裝置與設(shè)備(裝料器、卸料器)都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，如圖5-41和圖5-42所示。2.沖壓自動(dòng)生產(chǎn)線

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

柔性連接的半自動(dòng)生產(chǎn)線調(diào)整方便、機(jī)動(dòng)靈活、通用性較好，它不像剛性連接的自動(dòng)線要求那么高，壓力機(jī)間距離不定相等，也不一定要求壓力機(jī)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(dòng)化生產(chǎn)線的示意圖。半自動(dòng)化生產(chǎn)線主要有以下兩種類型。一種類型是：人工上料、機(jī)械手取料；或部分人工上料，部分機(jī)械化上料，機(jī)械手取料。壓力機(jī)間多數(shù)是采用帶式運(yùn)輸機(jī)將各工序連接起來，除卸件(取件)用各種機(jī)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(jī)械化推進(jìn)，人工定位。這種生產(chǎn)線自動(dòng)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(jī)械化裝置，但未實(shí)現(xiàn)電氣互鎖和同步系統(tǒng)，靠人工進(jìn)給信號間歇操作。

如圖5-46是一種全自動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)線或者大型多工位壓力機(jī)。前者基本都是由單臺壓力機(jī)串聯(lián)成一條生產(chǎn)線，壓力機(jī)之間零件的搬運(yùn)采用機(jī)器人完成。這種通過機(jī)器人組成的自動(dòng)化沖壓線，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，還包括自動(dòng)化板料拆垛裝置。（1）板料拆垛裝置板料在進(jìn)入壓力機(jī)之前，先需要將板料進(jìn)行拆垛，使其形成單個(gè)板料，然后隨著整條線的工作節(jié)拍把板料送入壓力機(jī)進(jìn)行沖壓。目前，汽車沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線主要有兩種形式將板料進(jìn)行拆垛；采用機(jī)械手真空吸盤的拆垛送料裝置和磁性輸送機(jī)的拆垛送料裝置。1）采用機(jī)械手真空吸盤的拆垛送料裝置如果沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的最大節(jié)拍為10件／min或者更高時(shí)，而且板料形狀合適的情況下，可采用機(jī)械手拆垛送料裝置。此裝置主要由一個(gè)通用機(jī)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(shí)現(xiàn)對所有類型的板料進(jìn)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(gè)或者兩個(gè)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(dá)25件／min，較大的板料拆垛可以達(dá)到15件/min。為了使壓力機(jī)在換料垛時(shí)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(gè)料垛拆完后，拆垛裝置會自動(dòng)轉(zhuǎn)到其他已經(jīng)放好的新料垛上。3）清洗為了達(dá)到最好的工件質(zhì)量，需要在工件成形之前對板料進(jìn)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(jī)前面的傳送帶將板料輸送到清洗機(jī)里面。沖壓線清洗機(jī)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(dòng)送進(jìn)模具之前，要按照所要求的板料位置對其進(jìn)行對中定位。料垛上及輸送過程中板料位置不準(zhǔn)確時(shí)，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(jìn)行編程，并且電動(dòng)調(diào)節(jié)，這樣可以縮短調(diào)裝時(shí)間。另外，還有一種機(jī)器人對板料對中定位形式，當(dāng)板料經(jīng)過此區(qū)域時(shí)，對中照相機(jī)對其進(jìn)行拍照并將其位置傳遞到計(jì)算機(jī)中，然后計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)反饋給機(jī)器人，機(jī)器人再對其進(jìn)行精確定位（如圖5-50所示）。5）自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備沖壓自動(dòng)化的工作過程從拆垛送料裝置對板料進(jìn)行拆垛開始，然后是清洗、潤滑并把板料送到首臺壓力機(jī)里面進(jìn)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(jìn)行沖裁、彎邊或者整形等加工。沖壓自動(dòng)化的末端是成品件堆垛裝置?，F(xiàn)代化的沖壓自動(dòng)化線上，單個(gè)壓力機(jī)之間的工件輸送以及板料上料都是自動(dòng)化的。是否采用成品自動(dòng)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(dòng)上下料系統(tǒng)有各自不同的形式，如搖臂式機(jī)械手送料裝置、微機(jī)數(shù)控（CNC）機(jī)械手送料裝置或者機(jī)器人。哪一種機(jī)械手送料裝置最適合哪一種沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線，取決于在此線加工的工件種類、壓力機(jī)行程次數(shù)和占地面積。搖臂式機(jī)械手送料裝置由電動(dòng)機(jī)通過凸輪傳動(dòng)系統(tǒng)和連桿進(jìn)行驅(qū)動(dòng)（如圖5-51所示）。首臺壓力機(jī)模具中的頂料器把工件頂出模具，壓力機(jī)后面的送料機(jī)械手借助吸盤，把工件從壓力機(jī)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(jìn)行翻轉(zhuǎn)，然后通過下一臺壓力機(jī)的機(jī)械手送料裝置送到下一個(gè)模具工位里面。搖臂式機(jī)械手裝置的運(yùn)動(dòng)曲線是固定的，適用于單臺壓力機(jī)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(jī)械手送料裝置的送料能力可以達(dá)到10～12件/min。CNC機(jī)械手送料裝置是電子控制的，有兩個(gè)可以自由編程的軸，適用于不同種類的沖壓件。傳動(dòng)部分通過兩根蝸桿或者齒帶驅(qū)動(dòng)的行走小車實(shí)現(xiàn)（如圖5-52所示）。這種機(jī)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(jī)械手送料裝置的自動(dòng)化沖壓線，其產(chǎn)量可以達(dá)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(gè)可編程軸，以進(jìn)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(yùn)動(dòng)。采用機(jī)器人進(jìn)行壓力機(jī)連線的優(yōu)點(diǎn)在于，工件在單臺壓力機(jī)之間不需要過渡存放（如圖5-53所示）。機(jī)器人的端拾器將工件從一臺壓力機(jī)的模具里面取出來，然后直接放到下一臺壓力機(jī)的模具里面去。所以每一臺壓力機(jī)只需要一個(gè)機(jī)器人而省掉了過渡工位托架。采用機(jī)器人的缺點(diǎn)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(jìn)一步提高自動(dòng)化生產(chǎn)線的效率，德國和日本又分別研制出了橫桿式機(jī)器人（如圖5-54所示），配合高速沖壓生產(chǎn)線，將沖壓自動(dòng)化線的生產(chǎn)效率提高到12~18件／min，使生產(chǎn)效率能夠達(dá)到700件/h以上。相對于傳統(tǒng)的機(jī)器人，橫桿式機(jī)器人縮短了機(jī)器人搬運(yùn)沖壓件的時(shí)間，縮短了機(jī)器人的安裝時(shí)間，使壓力機(jī)的間距由6~8m縮短到5.2m。這樣不僅僅縮短了工件的搬運(yùn)時(shí)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(dòng)化和機(jī)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(jī)的機(jī)械化一般由升降料臺、板料的分放機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)和堆垛機(jī)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(jī)開卷、多輥校平、落料壓力機(jī)落料（或切斷）和堆垛。落料開卷自動(dòng)線的工作流程是：①由起重機(jī)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(jìn)行開卷，并進(jìn)入多輥校平機(jī)校平；④被校平后的板料進(jìn)入地坑，形成一個(gè)緩沖帶(補(bǔ)償環(huán))，以補(bǔ)償卷材在開卷校平部分連續(xù)運(yùn)行和進(jìn)入落料切斷沖模時(shí)的間歇?jiǎng)幼魉俣鹊牟町悺Ｔ诘乜拥膫?cè)，裝有光電反射器，當(dāng)卷材下落到坑底時(shí)，反射器給出信號使驅(qū)動(dòng)開卷裝置的電動(dòng)機(jī)停止工作，卷材進(jìn)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(dòng)開卷裝置的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，恢復(fù)卷材進(jìn)給，開卷校平；⑤從地坑上來的板料進(jìn)入向落料壓力機(jī)進(jìn)給的裝置；⑥落料壓力機(jī)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(dòng)化生產(chǎn)線或者大型多工位壓力機(jī)。前者基本都是由單臺壓力機(jī)串聯(lián)成一條生產(chǎn)線，壓力機(jī)之間零件的搬運(yùn)采用機(jī)器人完成。這種通過機(jī)器人組成的自動(dòng)化沖壓線，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，還包括自動(dòng)化板料拆垛裝置。5.廢料處理方式

大批量生產(chǎn)車身時(shí)，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(gè)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