现代汽车冲压技术概述

HEATS · 发表于 2010-9-12 18:08:39

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　　当代汽车冲压生产中，各种新型冲压设备、先进的机械化系统、新工艺及冲模、智能控制技术等被逐步采用，大大提高了冲压生产效率和成品质量，降低了大批量生产的成本。

　　现代汽车工业具有生产规模化、车型批量小、品种变化快、多车型共线生产的特点，车身覆盖件也随之呈现大型化、一体化的特征，这些趋势要求冲压技术与设备不断向柔性化和自动化方向发展，高柔性、高效率的自动化冲压设备正在逐步取代传统的刚性生产线，成为世界冲压生产的主流。

　　以下笔者将分别对冲压设备、机械化系统、冲压工艺及冲模、智能控制等方面的技术进步及其应用做介绍。

　　冲压设备

　　长期以来，传统冲压设备因其稳定的生产条件保证了冲压件的质量，模具的使用也相对持久，但是缺乏灵活性是这一生产方式的明显缺陷。集成化控制技术、伺服驱动技术在压力机上的应用给冲压生产带来了更多的灵活性，大型多工位压力机、柔性冲压自动线等设备正在改写冲压生产的历史。

　　1.集成化控制

　　为适应柔性化的生产要求，压力机的所有控制功能应做到集成化，从而实现全套模具的菜单化管理，主要包括滑块行程调整、平衡器气压的调整、气垫行程调整以及自动化控制系统等各个环节的参数设定。具有现场通信网络、现场设备互联、互动操作性、分散功能模块、开放式功能的现场总线技术是压力机控制技术的发展方向，对实现自动化具有明显推动作用。

　　压力机控制系统的集成化可通过单一操作接口实现所有压机和模具的各项控制功能，包括故障诊断、模具菜单配置、可编程限位开关和模具监控及调整等，并使设备的维修保养更加方便，而且明显增加压力机的有效工作时间。

　　目前国内生产的用于轿车大型覆盖件制造的大型冲压线已经达到了当代国际先进水平(见图1)，采用了多连杆精度优化补偿技术、联网全自动模具快速更换技术、矢量交流频调速主驱动技术及多点液压过载保护卸荷控制技术等，应用Ethernet网络技术可与生产联网，实时监控设备状态，具有远程通信和远程故障诊断功能，整线支持快速送料系统，每分钟可生产10～14个轿车大型覆盖件。

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　　图1 济南二机床集团生产的3 200t大型冲压线

　　2.伺服驱动

　　新型伺服压力机采用了适应性很强的伺服驱动技术，将液压机的灵活性与机械压力机的高效率优点有机地结合起来，企业可以为他们的用户提供大小批量的各种不同的冲压件，生产能力大幅提高。日本小松公司和德国舒勒公司相继开发并已生产出了这种伺服压力机(见图2)，目前在我国国内，一汽丰田汽车公司和广州丰田汽车公司已采用了这种设备。

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　　图2 德国舒勒公司于2007年开发的新型伺服压力机

　　伺服驱动系统最突出的特点就是：电动机直接与偏心曲柄齿轮相互连接，由于电动机的转速可以任意调节，从而可以任意地调节曲柄机构的运动速度，任意加快或减慢冲压速度。

　　伺服压力机的另一大特点是匹配性很高。由于伺服压力机的电动机转速是可以无级调节的，因此有可能在冲压过程中实现冲压运动和冲裁力的无级调节，使压力机的工作曲线与各种不同的应用要求相匹配。为了保证曲柄完成精确的运动，用户可以通过减速拉延加工实现或者保持恒定的冲压运动速度，这样不仅可以提高板材加工的质量，而且也可延长模具的使用寿命。

　　伺服压力机的转速变化及控制经过了合理的优化设计，并且采用了集成化的模块，按照模块化结构制造，如果不需要使用其伺服功能时，该机就可以像传统压力机一样工作，保持恒定的功率和行程。

　　3.大型多工位压力机

　　可进行柔性冲压生产的大型多工位压力机代表了当今国际冲压技术的最高水平，是车身覆盖件冲压成形生产设备的发展方向。大型多工位压力机集机械、电子、控制和检测技术为一体，可实现全自动、智能化，操作安全，生产率高，制件质量高，综合成本低，满足了汽车工业大批量生产的需要。当然，压力机自身的技术和性能在近十多年的实践中也在不断完善和发展，如：拉伸工位采用变速多连杆机构、数控液压拉伸垫代替双动压机、现场总线控制技术的应用等。

　　目前，欧洲和美国的著名汽车制造商采用大型多工位压力机和横杆式自动压力机大量生产车身覆盖件(见图3)，满足当代汽车冲压件的最高精度和表面质量标准。我国目前尚没有汽车生产企业采用大型多工位压力机，其主要原因：一是设备的一次性投资较大；二是国内汽车制造商起步较晚，企业现有的冲压设备尚在服役期，这也在某种程度上制约了我国汽车冲压技术的提高。

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　　图3 国外某汽车制造商采用的多工位压力机

　　4.柔性冲压自动线

　　柔性冲压自动线大多由一台双动拉伸压力机或多连杆单动拉伸压力机和4～5台单动压力机组成流水线，生产大型车身覆盖件，安全性高，冲压质量好。生产线上布置自动化上下料系统，由拆垛机、清洗涂油机、对中上料机、上下料机械手(机器人)、穿梭(翻转)传送自动输送机组成，从毛坯的上料到冲压件下线全部自动完成。生产节拍最高为6～9次/min。整条冲压线长60～80m左右，约需6～7名操作工人。

　　有些企业采用的是国际先进的高速紧凑型冲压线，能快速提高冲压机的生产效率。板料对中采用当今先进的光学摄像系统进行定位。拉伸压力机选用数控液压拉伸垫，先进的每个自动化单元配一个机械手，省去了穿梭传送装置，缩短输送距离，减少压力机的间距，生产节拍可达10件/min。

　　随着我国汽车市场竞争的不断加剧，汽车的外观质量及其内在质量成为各汽车制造厂家角逐市场的先决条件已是不争的事实，因此，采用机械化、自动化的生产方式进行冲压生产是提高汽车外观质量的最有效的途径。

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