文/張偉亮，關(guān)繼凱·格力電器(石家莊)有限公司

隨著沖壓技術(shù)的不斷發(fā)展、提升，在行業(yè)內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)，進一步提升效率(圖1)。

圖1 三次元大型沖壓線

三次元大型沖壓線

壓力機部分

以某品牌800t 壓力機為例，其設(shè)備整體尺寸高約11m，其中地面以上高度約8.5m，地面以下設(shè)備部分約2.5m；因此這種線體需要提前制作設(shè)備基礎(chǔ)，考慮設(shè)備投入使用后期，廢料線安裝、人員維保等，可以在設(shè)備下方繼續(xù)留出2.5m 的高度空間，即設(shè)備基礎(chǔ)凈深達(dá)到5 米左右；在我國南方，進行基建施工時，應(yīng)考慮做好基礎(chǔ)防水工作。

影響沖壓自動線效率的一個關(guān)鍵因素，就是模具切換，換一次產(chǎn)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(jié)構(gòu)簡單，便于使用；當(dāng)廠區(qū)內(nèi)空間和行車高度低于壓力機設(shè)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

三次元機械手部分

三次元機械手是以伺服電機、氣動執(zhí)行元件、液壓驅(qū)動執(zhí)行元件等作為動力源，通過各種傳動機構(gòu)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(dá)到工件移送目的的機械設(shè)備。

以某品牌三次元機械手為例，其X 軸進給行程可以達(dá)到0 ～1200mm 可調(diào)，Y 軸夾緊行程可以達(dá)到0～400mm可調(diào)，Z軸提升高度可以達(dá)到0～300mm可調(diào)；生產(chǎn)頻率可以達(dá)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(chǎn)品自動生產(chǎn)。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(chǎn)。

送料機部分

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(shè)置自動潤滑裝置，保障設(shè)備高頻運轉(zhuǎn)部位的潤滑保養(yǎng)。

圖3 伺服剪送料機

自動夾模系統(tǒng)部分

自動夾模系統(tǒng)目前在行業(yè)內(nèi)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(shè)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

廢料輸送線部分

本方案采用廢料地下傳輸?shù)姆绞?，設(shè)置三個落料部分，在壓力機工作臺上，對應(yīng)模具開有落料口；在工作臺兩側(cè)也分別設(shè)置落料口，同時在工作臺下焊接有導(dǎo)料槽，可以實現(xiàn)廢料的準(zhǔn)確落入；本項目采用的是刮板式廢料線，結(jié)構(gòu)較為簡單，且周邊廢料散落少，可以較好的保持設(shè)備周邊整潔度。在廢料線線尾，設(shè)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。

結(jié)束語

沖壓三次元線體已經(jīng)較為成熟，它以高效率、高性能在行業(yè)內(nèi)廣為所知，在實施項目時，可以根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)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。