《汽车制造工艺技术》 教案 任务三 汽车冲压生产线

编号：LNJD-PR08-RE08授课方案授课教师张德虎课程名称汽车制造工艺技术1单元4授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务三汽车冲压生产线教学目标知识目标：掌握刚性连接的自动线和柔性连接的自动生产线的结构组成、工作原理能力目标：能正确分析自动生产线的结构组成、工作原理素质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点重点：半自动冲压生产线结构组成难点：刚性连接的自动线和柔性连接的半自动生产线的结构组成、工作原理教学地点普通教室□一体化教室R多媒体教室R实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学√现场教学□案例教学□问题教学√项目教学√多媒体教学□演示教学□其他教学过程设计一、复习二、导入三、讲授新课四、提问五、布置作业六、总结教学后记辽宁机电职业技术学院教案用纸No授课内容备注任务三汽车冲压生产线【复习】1.压力机的分类？2.各类型压力机的结构特点？【导入】传统的人工生产线，虽然在建设初期投入相对较小，但随着市场需求的扩大，其固有的效率低下、产品质量稳定性较差等缺点越来越影响企业的发展。自动化生产线恰好可以让这些问题得到解决。较高的生产效率、稳定的产品质量以及规模生产条件下更低的单件生产成本，正是自动化冲压生产线的优点，尤其对大型车身覆盖件生产而言，这些优点更为突出。因而，现今主机厂一般在大型冲压生产线规划初期，就会直接考虑采用自动化。【讲授新课】一、汽车落料剪切生产线

汽车车身冲压件所用钢板大部分都是以卷料进厂，在冲压成形前应在剪切线上剪成所需要的尺寸与形状。卷料剪切线可按剪切机类型和卷料输送方式区分，其情况见表5-2、表5-3所示。图5-39所示是汽车外板落料剪切生产线实例。生产线由卷料台车、储存装置、开卷机、缓冲架、洗涤弯转装置、平整机、高速送料器、落料压力机、堆料机、控制装置组成。平整机用于卷料校平，可消除加工硬化钢板屈服点延伸现象，其效果与弯曲装置相同。高速输送机由电力控制，最大速度为180m/min，送料精度为±0.4mm，压力机转速为15～60r/min。落料压力机生产线除可进行卷料剪切外，还可用于大件连续加工。此外，也可在落料压力机上安装梯形剪切模，模具在压力机的每一冲程中摇动，因而具备移动式梯形落料生产线的功能。在落料生产线或剪切生产线上已剪成的大型板料，可再用圆盘剪床或龙门剪床(图5-40)剪成板条料。冲压自动化生产线

汽车覆盖件冲压生产的机械化和自动化程度是汽车车身制造技术水平的重要标志之一。冲压生产的机械化和自动化主要表现在：坯料准备，使用卷材、带料，实现卷材的开卷、校平和落料自动化；大型覆盖件，形成不同形式的冲压自动线和机械化冲压生产线；小型冲压件，大量采用连续或自动冲模，采用高速压力机实现冲压生产的高速化；废料排除，采用废料处理的自动化系统。根据产量的不同，生产线的自动化程度也不同。半自动化生产线：人工上料、取件，由传送带在设备间运输半成品件。自动化生产线：自动上料、取件，由传送带在设备间运输半成品件。全自动化生产线：卷材开卷线、上料、

涂润滑油、取件、工序件翻转、输送和工序件的质量检测等全部由程序控制或计算机控制，全生产线实现无人化生产。1.半自动冲压生产线半自动冲压生产线是指除二次加工件需人工搬运外，生产线上的其他装置与设备(装料器、卸料器)都实现了自动化，如图5-41和图5-42所示。2.冲压自动生产线

冲压自动生产线，按其机械结构不同，可分为刚性连接的自动线（如图5-43）和柔性连接的半自动生产线（如图5-44）。刚性连接的自动线由一个贯通全线的刚性滑架构成，整个滑架与压力机同步动作，分别完成包括夹紧、进给、松开和复位等动作在内的工作循环。这种自动线要求压力机之间距离相等或压力机间共位成倍数。全线的压力机和自动传送装置以及出件器、翻转器等通过统一的动力系统，自动协调动作。这种自动线的自动化程度较高，通用性较差，要有很好的定位和可靠的保险装置。

柔性连接的半自动生产线调整方便、机动灵活、通用性较好，它不像刚性连接的自动线要求那么高，压力机间距离不定相等，也不一定要求压力机距离间隔为零件共位的倍数。这种生产线适用于产量不是非常大的情况，图5-45是一种半自动化生产线的示意图。半自动化生产线主要有以下两种类型。一种类型是：人工上料、机械手取料；或部分人工上料，部分机械化上料，机械手取料。压力机间多数是采用带式运输机将各工序连接起来，除卸件(取件)用各种机械手外，上料和定位基本上靠人工操作或部分靠人工操作部分机械化推进，人工定位。这种生产线自动化程度不同，生产效率悬殊也较大。另一种类型是：上、下料都用机械化装置，但未实现电气互锁和同步系统，靠人工进给信号间歇操作。

如图5-46是一种全自动生产线的示意图。目前，国内各大汽车厂的车身覆盖件的批量生产均采用冲压自动化生产线或者大型多工位压力机。前者基本都是由单台压力机串联成一条生产线，压力机之间零件的搬运采用机器人完成。这种通过机器人组成的自动化冲压线，在世界范围内得到了广泛的应用。在自动化生产线中，还包括自动化板料拆垛装置。（1）板料拆垛装置板料在进入压力机之前，先需要将板料进行拆垛，使其形成单个板料，然后随着整条线的工作节拍把板料送入压力机进行冲压。目前，汽车冲压自动化生产线主要有两种形式将板料进行拆垛；采用机械手真空吸盘的拆垛送料装置和磁性输送机的拆垛送料装置。1）采用机械手真空吸盘的拆垛送料装置如果冲压自动化生产线的最大节拍为10件／min或者更高时，而且板料形状合适的情况下，可采用机械手拆垛送料装置。此装置主要由一个通用机械手和一套通用端拾器组成（如图5-47所示），通过合理布置通用端拾器真空吸盘的位置来实现对所有类型的板料进行拆垛。通用端拾器的吸盘通过阀岛控制，在操作面板上可以根据零件的形状来选择使用吸盘。2）采用磁性传送带的拆垛送料装置这种装置有一个或者两个气缸控制的拆垛桥，拆垛桥上装有真空吸盘和磁铁（如图5-48所示）。在两条磁性输送带之间，真空吸盘降到料垛最上面的板料上，吸起板料并将板料传送到磁性传送带上。应用这种方式，较小的板料拆垛可以到达25件／min，较大的板料拆垛可以达到15件/min。为了使压力机在换料垛时能够连续工作，需要采用双料垛。双料垛上料系统在一个料垛拆完后，拆垛装置会自动转到其他已经放好的新料垛上。3）清洗为了达到最好的工件质量，需要在工件成形之前对板料进行清洗，尤其是可见的汽车车身外部覆盖件（车门、翼子板、顶篷等）。清洗过程采用清洗液或者清洗油。安装在清洗机前面的传送带将板料输送到清洗机里面。冲压线清洗机的内部结构与开卷落料线结构相似，都是由一对夹送辊、一对毛刷辊以及一对挤干辊组成（如图5-49所示）。4）对中定位板料在被自动送进模具之前，要按照所要求的板料位置对其进行对中定位。料垛上及输送过程中板料位置不准确时，通过挡块和边侧推块得到修正。为了在板料尺寸和形状选择上有更大的灵活性，可以对所有定位装置进行编程，并且电动调节，这样可以缩短调装时间。另外，还有一种机器人对板料对中定位形式，当板料经过此区域时，对中照相机对其进行拍照并将其位置传递到计算机中，然后计算机将数据反馈给机器人，机器人再对其进行精确定位（如图5-50所示）。5）自动化搬运设备冲压自动化的工作过程从拆垛送料装置对板料进行拆垛开始，然后是清洗、润滑并把板料送到首台压力机里面进行拉深。在第一步拉深成形完成后，工件被送到后工序里面进行冲裁、弯边或者整形等加工。冲压自动化的末端是成品件堆垛装置。现代化的冲压自动化线上，单个压力机之间的工件输送以及板料上料都是自动化的。是否采用成品自动堆垛装置取决于不同工件的堆垛条件、工件形状和工件大小是否相似。自动上下料系统有各自不同的形式，如摇臂式机械手送料装置、微机数控（CNC）机械手送料装置或者机器人。哪一种机械手送料装置最适合哪一种冲压自动化生产线，取决于在此线加工的工件种类、压力机行程次数和占地面积。摇臂式机械手送料装置由电动机通过凸轮传动系统和连杆进行驱动（如图5-51所示）。首台压力机模具中的顶料器把工件顶出模具，压力机后面的送料机械手借助吸盘，把工件从压力机里面取出来，放在过渡工位托架上。如果需要，可以在过渡工位托架上进行翻转，然后通过下一台压力机的机械手送料装置送到下一个模具工位里面。摇臂式机械手装置的运动曲线是固定的，适用于单台压力机之间间距较小、中等尺寸的工件及工件种类相同的场合。此类机械手送料装置的送料能力可以达到10～12件/min。CNC机械手送料装置是电子控制的，有两个可以自由编程的轴，适用于不同种类的冲压件。传动部分通过两根蜗杆或者齿带驱动的行走小车实现（如图5-52所示）。这种机械手送料装置可以把工件从模具里面取出，不需要提升装置。采用CNC机械手送料装置的自动化冲压线，其产量可以达到每分钟加工8~10件大型板件。无论是CNC还是摇臂式送料手送料装置都需要过渡工位托架。过渡工位托架有三到五个可编程轴，以进行纵轴方向的工件传送、横轴方向和高度的调节以及另外的翻边运动。采用机器人进行压力机连线的优点在于，工件在单台压力机之间不需要过渡存放（如图5-53所示）。机器人的端拾器将工件从一台压力机的模具里面取出来，然后直接放到下一台压力机的模具里面去。所以每一台压力机只需要一个机器人而省掉了过渡工位托架。采用机器人的缺点是，重工件由于离心力较大而且传送距离较长而不能快速输送，所以生产线的产量很多一部分取决于工件的大小，目前的水平是6~8件／min。进一步提高自动化生产线的效率，德国和日本又分别研制出了横杆式机器人（如图5-54所示），配合高速冲压生产线，将冲压自动化线的生产效率提高到12~18件／min，使生产效率能够达到700件/h以上。相对于传统的机器人，横杆式机器人缩短了机器人搬运冲压件的时间，缩短了机器人的安装时间，使压力机的间距由6~8m缩短到5.2m。这样不仅仅缩短了工件的搬运时间，提高了生产节拍，还减少了厂房建设的投资，为企业节省了大量的资金。3.坯料准备的自动化和机械化毛坯准备工作主要是板料剪切，如果使用的毛坯是卷材，则毛坯准备工作包括开卷、落料或剪切。用来剪切板料的普通剪板机的机械化一般由升降料台、板料的分放机构、送料机构、定位机构、出料机构和堆垛机构等组成（图5-55）。宽卷材是汽车车身覆盖件生产中广泛采用的种原材料形式，用宽卷材备料的工艺程序般是:开卷机开卷、多辊校平、落料压力机落料（或切断）和堆垛。落料开卷自动线的工作流程是：①由起重机将卷材送到开卷线的送料装置上；②将卷材的端头装夹在开卷装置上；③进行开卷，并进入多辊校平机校平；④被校平后的板料进入地坑，形成一个缓冲带(补偿环)，以补偿卷材在开卷校平部分连续运行和进入落料切断冲模时的间歇动作速度的差异。在地坑的侧，装有光电反射器，当卷材下落到坑底时，反射器给出信号使驱动开卷装置的电动机停止工作，卷材进给中断；当经几次落料切断后地坑中的卷材逐步上升到一定程度，光电反射器发出信号，使驱动开卷装置的电动机起动，恢复卷材进给，开卷校平；⑤从地坑上来的板料进入向落料压力机进给的装置；⑥落料压力机落料并堆垛。

目前，国内各大汽车厂的车身覆盖件的批量生产均采用冲压自动化生产线或者大型多工位压力机。前者基本都是由单台压力机串联成一条生产线，压力机之间零件的搬运采用机器人完成。这种通过机器人组成的自动化冲压线，在世界范围内得到了广泛的应用。在自动化生产线中，还包括自动化板料拆垛装置。5.废料处理方式

大批量生产车身时，冲压后的废料处理是汽车覆盖件生产中不可缺少的一个环节，在较大的汽车车身生产工厂，由于生产量大，废料