Проектирование высокоскоростной штамповочной производственной линии: Обзор

Быстрое развитие науки и техники значительно повысило эффективность производства, что нашло отражение в постоянном совершенствовании автоматизации оборудования в линии штамповки, что способствует поднятию штамповочного производства с высокой эффективностью на новую высоту, а также позволяет улучшить качество продукции и снизить себестоимость единичного изделия при условии массового производства.

В настоящее время большинство штамповочных цехов на автомобильных заводах используют высокоскоростные автоматические линии штамповки.

Существуют большие различия в степени автоматизации этих производственных линий, поэтому ритм работы разный, и еще есть куда совершенствоваться.

Максимальная производительность линии штамповки с использованием технологии прямого сервопривода, официально принятой на вооружение одним из ведущих немецких автопроизводителей, достигла 23 раз/мин.

Обзор оборудования

Схема производственной линии штамповки
Рис. 1 Схема расположения линии штамповочного производства

Штамповочная производственная линия может реализовать штамповочное производство автомобильных панелей и других крупных формованных деталей.

Как показано на рис. 1, линия штамповки всего автомобильного завода состоит из головной системы линии (A), большого пресса (B), погрузочно-разгрузочного оборудования (C) и хвостовой системы линии (D).

По сравнению с традиционной ручной производственной линией с очень низкой эффективностью, применение автоматического оборудования позволяет снизить стоимость и повысить эффективность.

Система линейных головок

Устройство для загрузки головок распаковывает и транспортирует листовой металл в положение захвата первого манипулятора, который полностью состоит из:

2 загрузочные тележки для металлических листов (с регулируемым магнитным сепаратором), детектор высоты материала (который может быть размещен на тележке для листов или на балке отбойной руки), детектор конца материала, отбойная рука (манипулятор или робот), устройство сервоподачи (обычно магнитная конвейерная лента), устройство двойного обнаружения материала, сканер, шайба для листов, устройство для смазки листов, центрирующий стол и его сервоуправление система.

Теперь мы поговорим о сканере и связанных с ним технологиях.

Линия штамповки может работать нормально и быстро, производя высококачественные детали. Быстрое и точное выравнивание листового металла имеет большое значение.

Использование сканера и технологии сканирования изображений в оптической центрирующей платформе позволяет повысить точность захвата оборудования и снизить процент отказов.

При использовании различных манипуляторов применение сканера может быть различным.

На рис. 2 показан режим расположения, в котором A - сканер, а B - центрирующая платформа.

Центрирующий стол и сканер
Рис. 2 Центрирующий стол и сканер

В линии штамповки, где механическая рука используется для захвата деталей, поскольку штампуемые детали всегда находятся на фиксированной по высоте плоскости верхней поверхности конвейерной ленты, применение этой технологии фактически является количественным анализом смещения положения детали на двухмерной плоскости.

Вертикально установив сканер на балку, можно записать изображение, проходящее через лист, а затем передать его на контроллер сканера.

В результате сравнения стандартного и фактического положения соответствующий сигнал может быть передан на центральную консоль, которая управляет серводвигателем для выполнения соответствующих действий, чтобы обеспечить точность положения листа, захваченного последующим устройством обработки.

Если процесс требует чистоты поверхности металлического листа, он также может непосредственно определить наличие чрезмерных масляных пятен, анализируя изображение металлического листа.

Если в качестве манипулятора между прессами используется робот с поперечной балкой, то благодаря шести осям, обеспечиваемым самим роботом, а также продольной оси подачи балки и несущей оси концевого захвата, манипулятор может иметь очень высокую степень свободы, что позволяет регулировать положение захвата в зависимости от смещения листового металла.

Вектор отклонения между заданным положением пластины и фактическим положением, рассчитанный контроллером сканера, передается в систему управления роботом через полевую шину для осуществления точного захвата роботом.

Press

В производственной линии штамповки пресс - это оборудование, которое оказывает наибольшее влияние на качество формируемых деталей.

Задав разумные параметры для каждой детали, можно штамповать различные автомобильные панели, отвечающие требованиям дизайна.

Прессу можно разделить на механический пресс и гидравлический пресс в соответствии с принципом работы. Сайт гидравлический пресс это машина, которая использует Принцип Паскаля и давление жидкости для передачи энергии, в то время как механический пресс преобразует вращательное движение двигателя в вертикальное движение ползуна через механическую структуру (например, кривошипный шатун).

Hгидравлический пресс

По сравнению с механическим прессом гидравлический пресс Имеет такие преимущества, как большое рабочее давление, большой регулируемый диапазон рабочего хода, максимальный выход давления в любом положении хода, плавная регулировка скорости и т.д., но имеет большие недостатки в рабочей частоте.

В линии штамповки, производимой на автомобильном заводе, гидравлический пресс неприменим из-за требований к ритму производства.

Сервопресс

Механические прессы можно разделить на сервопресс (также известные как CNC Press) и механические прессы общего назначения.

Традиционный механический пресс управляет скоростью вращения двигателя переменного тока посредством преобразователь частотыВ нем используется маховик для накопления энергии и сцепление для управления передачей мощности.

Кривая давления в целом имеет синусоидальную форму, то есть номинальный тоннаж всегда достигается до нижней мертвой точки, а ход фиксированный и регулируемый.

Сервопресс использует сервотехнологию и традиционную механическую технологию для управления движением ползуна через сложную электрическую систему управления.

Сервопресс может произвольно программировать скорость и давление в определенной позиции хода ползуна, а также достигать номинального тоннажа пресса на низкой скорости.

Некоторые производители прессов В стране и за рубежом были достигнуты успехи в этой области и выпущены коммерческие продукты, которые называют "прессом третьего поколения".

Сервопресс, несомненно, является одним из основных направлений развития формовочное оборудование. Его преимущества приведены в таблице 1.

Таблица 1 Преимущества сервопресса

ВысокоточныйПоложение ползунка можно регулировать (сервоуправление и управление устройством обратной связи по положению), а общая точность положения может достигать 0,01 мм.
Гибкость и интеллектИспользование серводвигателя вместо обычного асинхронного двигателя позволяет получить произвольные характеристики ползуна и оптимизировать соответствующую технологическую кривую.
Оптимизация передачиПри приеме факса не используются промежуточные передаточные устройства, такие как сцепление и маховик, что снижает вибрацию, шум (около 159% может быть снижено на 250) и потери энергии, а также упрощает техническое обслуживание.
Повышение срока службы оборудования и эффективности работыКонструкция проста, срок службы штампа может быть увеличен до трех раз, также может быть увеличен срок службы оборудования: характеристика регулируемого хода значительно повышает его рабочую эффективность.

Технология горячего тиснения

Облегчение автомобиля - одно из направлений развития автомобилестроения.

Облегчение автомобиля заключается в уменьшении веса транспортного средства, снижении расхода топлива, уменьшении загрязнения выхлопными газами, улучшении мощности автомобиля, но при этом не допускается снижение прочности и безопасности автомобиля.

При штамповке выбор сверхпрочной стали - важный способ обеспечить легкость автомобиля.

При комнатной температуре сверхвысокопрочная сталь обладает низкой пластичностью и трудно поддается формовке.

Из-за ограничений холодной штамповки трудно решить такие проблемы, как трещины при штамповке, геометрическая точность, морщинистость и springback.

Производственный процесс холодной штамповки трудно удовлетворить требованиям к точности формовки.

Так появилась технология горячего тиснения.

Эта технология заключается в нагреве листа до температуры выше температуры аустенизации, затем прессование и формовка, в то же время, закалка в прессе со скоростью охлаждения более 27 ℃ / с, чтобы получить мартенситТаким образом, штампованные детали отвечают требованиям по механическим свойствам и точности размеров.

Преимущества и недостатки различных методов нагрева заключаются в следующем:

(1) Радиационное отопление имеет такие преимущества, как низкий коэффициент использования тепла, большая занимаемая площадь и высокая стоимость.

(2) Кондукционный нагрев (эффект сопротивления), плохая равномерность нагрева и высокие требования к листовому металлу.

(3) Индукционный нагрев (электромагнитная индукция), высокая теплоотдача, высокая скорость и небольшое пространство.

По техническим причинам в настоящее время в качестве нагревательного оборудования для линии штамповки в основном используется печь радиационного нагрева.

Около 100 отечественных предприятий имеют производственные линии горячей штамповки, которые могут выпускать автомобильные панели TS1500.

На фоне более широких перспектив применения сверхпрочной стали оборудование и технологии горячей штамповки также являются одним из основных направлений развития.

Погрузочно-разгрузочное оборудование

Как правило, подъемно-транспортное оборудование имеет не менее четырех подвижных валов.

Благодаря предварительному обучению положению металлического листа и использованию специального концевого захвата для каждой детали, осуществляется обработка металлического листа на штамповочной производственной линии, которая в основном подразделяется на манипулятор и робот.

Mанипулятор

На рис. 3 показан четыре оси манипулятор для перемещения пресса.

Четырехкоординатный манипулятор
Рис. 3 Четыре оси манипулятор

Программное обеспечение автоматического управления определяет положение ползуна верхнего пресса и подтверждает, что в этом положении нет помех для захвата материала манипулятором.

Затем выходной сигнал управляет манипулятором для перемещения в позицию захвата детали.

Вакуумный генератор на концевом захвате обеспечивает захват и опускание листа за счет всасывания и выдувания воздуха, что позволяет автоматически перемещать заготовки между прессами.

Производственные линии манипуляторов также можно разделить на однорукие и двурукие.

По сравнению с однорукавной линией, двурукавная линия имеет более высокую эффективность и меньшую погрешность.

В настоящее время в эксплуатацию введены многие установки главного двигателя, и ожидается, что в будущем они получат более широкое распространение.

Robot

Когда робот используется в качестве оборудования для обработки штампованных деталей, по сравнению с манипулятором, он имеет больше степеней свободы, более сложную структуру и большую разницу в стоимости.

Робот с поперечной балкой - типичный продукт. Робот сочетает в себе технологию перекладины и робототехнику, что позволяет достичь 8 подвижных осей и повысить эффективность производства.

В некоторых особых случаях, например, при трансформации линии в ручное производство или ограниченных других проблемах на объекте, робот-раскладчик имеет свои уникальные преимущества.

В заготовительном прессе производственной линии автомобильного завода в качестве погрузочно-разгрузочного оборудования используется робот FANUC.

Хвостовая система

Система "хвост линии" (также известная как система штабелирования "хвост линии") транспортирует листовой металл, перемещаемый последним манипулятором, на заданную позицию, а затем выполняет кадрирование и складирование.

В традиционной системе хвостовой части для транспортировки деталей в основном используется ленточный конвейер (аналогичный головному конвейеру), затем вручную изготавливается каркас, а затем материал каркаса складируется вилочным погрузчиком.

Поскольку скорость автоматической линии штамповки в основном может достигать 10 шт/мин, а одна станция укладки, как правило, не может удовлетворить требованиям, большинство производственных линий отводят готовую продукцию, а затем загружают лист в материальную раму после проверки качества детали вручную или с помощью оборудования.

В настоящее время хвостовой пост является одним из основных рабочих мест в линии штамповки, интенсивность работы высока, что не способствует эргономике, а частая передача материала рамы вилочным погрузчиком также имеет определенный риск столкновения.

В этом посте представлено современное автоматическое тяговое оборудование - тележка AGV, которая отличается высокой степенью автоматизации, небольшим объемом и простотой управления.

Тележка оснащена электромагнитными или оптическими автоматическими направляющими, которые могут двигаться по заданной траектории, а траектория движения может контролироваться компьютером или электромагнитным треком.

Разумное расположение тележек AGV в системе хвостовой части линии может повысить уровень автоматизации и снизить риск вмешательства человека и машины.

Заключение

Автоматизация производственной линии штамповки была значительно усовершенствована, но с улучшением рыночного спроса и постоянным применением новых технологий, штамповочное оборудование постоянно обновляется.

Понимание различных видов оборудования для автоматизации штамповки, представленных на рынке, и принципа его работы может эффективно улучшить технические способности инженеров по оборудованию и постоянно оптимизировать работу штамповочного оборудования с точки зрения улучшения качества, повышения производительности, безопасности, энергосбережения и снижения затрат.

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Далее

Освоение CAD/CAM: Основные технологии с пояснениями

Основные концепции автоматизированного проектирования и автоматизированного производства Автоматизированное проектирование и автоматизированное производство (CAD/CAM) - это комплексная и технически сложная дисциплина системного инжиниринга, которая включает в себя такие различные области, как компьютерная [...]...

Виртуальное производство: Концепции и принципы

Концепция виртуального производства Виртуальное производство (ВП) - это фундаментальная реализация реального производственного процесса на компьютере. В нем используются технологии компьютерного моделирования и виртуальной реальности, поддерживаемые высокопроизводительными [...]...

Понимание гибких производственных систем: Руководство

Гибкая производственная система (FMS) обычно использует принципы системной инженерии и групповой технологии. Она объединяет станки с числовым программным управлением (ЧПУ) (обрабатывающие центры), координатно-измерительные машины, системы транспортировки материалов, [...]...

Изучение 4 передовых методов нанофабрикации

Подобно тому, как производственные технологии играют важнейшую роль в различных областях, технология нанофабрикации занимает ключевое место в сфере нанотехнологий. Технология нанофабрикации включает в себя множество методов, в том числе механические [...].

Сверхточная обработка: Виды и технологии

Сверхточная обработка относится к прецизионным производственным процессам, в которых достигаются чрезвычайно высокие уровни точности и качества поверхности. Ее определение относительно и меняется по мере развития технологий. В настоящее время эта технология позволяет достичь [...].

Выбор правильного приспособления для ЧПУ: Типы и советы

В настоящее время механическую обработку можно разделить на две группы в зависимости от серийности производства: Среди этих двух категорий, первая составляет около 70-80% от общей стоимости продукции механической обработки [...]...

Топ-4 метода специальной обработки в современном машиностроении

В этой статье в основном представлены несколько зрелых методов специальной обработки. I. Обработка электрическим разрядом (EDM) EDM - это метод обработки токопроводящих материалов, использующий явление электрической коррозии во время [...]...

Что такое обработка с ЧПУ? Виды, преимущества, недостатки и этапы обработки

Что такое обработка с ЧПУ? Числовое программное управление (ЧПУ) - это метод управления движением и операциями обработки на станках с помощью оцифрованной информации. Станки с числовым программным управлением, часто сокращенно называемые [...]...

Изучение высокоскоростной резки: Обзор технологий и применение

Обработка резанием остается наиболее распространенным методом механической обработки, играющим важную роль в механическом производстве. С развитием производственных технологий технология обработки резанием претерпела значительный прогресс в [...].

Топ-7 новых инженерных материалов: Что нужно знать

Под передовыми материалами понимаются недавно исследованные или находящиеся в стадии разработки материалы, обладающие исключительными характеристиками и особыми функциональными свойствами. Эти материалы имеют огромное значение для развития науки и техники, [...]...

Методы расширения металла: Исчерпывающее руководство

Формирование выпуклости подходит для различных типов заготовок, таких как чашки глубокой вытяжки, разрезанные трубы и прокатные конические сварные изделия. Классификация по средствам формования выпуклости Методы формования выпуклости можно разделить [...].
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.