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汽車沖壓自動化生產線如何規劃

2020-06-18 14:42:45

汽車沖壓自動化生產線


非標自動化廠家淺談汽車沖壓自動化生產線如何規劃

一、實現沖壓自動化的意義

傳統的人工生產線雖然投資初期較小,但隨著市場需求的擴大,其固有的低效率、產品質量穩定性差等缺點日益影響企業的發展。自動化生產線恰好可以讓這些問題得到解決。在大規模生產條件下,生產效率更高、產品質量穩定、單件生產成本更低是自動化沖壓生產線的優勢,特別是對于大規模車身覆蓋件生產,這些優勢更加突出。因此,今天的主機廠將直接考慮在大型沖壓生產線的早期規劃中采用自動化。

二、沖壓自動線的組成

就設備組成而言,自動沖壓生產線通常包括一臺壓機和一個自動系統。這里,主要討論自動部分。沖壓自動化系統通常包含拆垛系統、自動傳輸系統和線尾出料系統。

1.拆垛系統

一套完整的沖壓自動卸垛系統主要由2臺軌道移動式裝載小車(每臺裝載小車配有4-8個可移動的可調磁力分配器,通常為永磁體,用于紙張分離)、卸垛手(機械手或機器人)、輸送裝置(主要是磁性帶式輸送機)、紙張清理機(選件)、紙張涂油機(選件)、紙張對中臺和控制系統等組成。如圖2所示。

在裝載小車將堆(可能包括托盤)從堆更換位置裝載回堆移除位置之后,片材由堆移除手從堆中拾取,并通過傳送裝置通過清潔機和涂油機傳送到定心臺。板料經過對中定位后,便可開始后序沖壓生產。

2.自動傳輸系統

自動傳輸系統用于各工序間毛坯或工件搬運傳輸。傳輸機構主要有機械手和機器人兩種。

隨著沖壓自動化技術的不斷進步,機械手自動傳輸機構的形式也日新月異。不同形式的自動變速機構也是不同形式的自動沖壓線的主要區別。上世紀末廣泛應用的平行四邊型機械手結構目前已經逐步淘汰,取而代之的是高速、穩定的單臂或雙臂橫桿式傳送機構。瑞士Gudel的Robobeam、德國前MW的Speedbar以及日本Komatsu的H*TL系統中的傳輸機構均是現今高速沖壓自動線傳輸機構的典型代表,如圖3所示。

同時,機器人的運輸方式具有獨特的特點,在舊線改造速度低、投入少的生產線上還有一定的應用空間。

3.線尾出料系統

線尾出料系統由出料輸送帶、照明、工件檢驗臺、人工或自動裝箱機構及控制系統等構成。主要任務是將成品沖壓件輸送至合適的位置便于裝箱(或自動裝箱),并為沖壓件檢測提供條件。

三、沖壓自動線的主要形式

目前沖壓自動線的形式主要有以下幾種:

1.“普通壓力機+機器人傳輸”形式

機器人的傳動形式靈活,使用方便,成本低,但穩定性差,速度相對慢,不適合大規模高速生產。

2.“普通壓力機+單臂機械手”傳輸形式

單臂機械手傳輸形式由于成本相對較低、具有一定的靈活性,目前仍有一定的發展空間。

3.“高速壓力機+橫桿式”傳輸形式(高速線)

橫桿式傳輸形式具有高速、高穩定性等特點,已經在大型覆蓋件生產中得到廣泛應用。

4.“多工位壓力機+步進式”傳輸形式

該生產線已有多年歷史,傳動方式從Z初的機械傳動發展到今天的電控傳動,整體結構也從單滑塊發展到單滑塊和多滑塊并存。由于速度快、穩定性高,一直以來為各主機廠廣泛使用。尤其多滑塊多工位,其特性基本與高速線接近。

四、沖壓生產線規劃選型原則

你選擇的生產線取決于你需要生產哪些沖壓件。占車身10%的超大沖壓件,一般采用總噸位超過6000噸的沖壓線。大約25%的大中型沖壓件是用4000噸左右的沖壓生產線制造的。約25%的中型沖壓件采用2500噸左右的沖壓生產線。其余40%左右的中小件基本采用1000噸以下的生產線。

至于沖壓線采用什么形式,則取決于需要生產的沖壓件的種類及產量。小批量的小品種,通常采用普通人工線路,多品種大批量,適用于高速沖壓自動線路。圖4所示為沖壓線選型參考原則。

五、沖壓自動線產能核算

產能核算是自動沖壓生產線規劃中Z關鍵的環節之一。產能核算的結果直接決定生產線的投入量,也直接影響投資。

根據生產線選擇的結果,結合生產組織水平,參考前期和同行經驗,可以得到常見的生產周期(spm)、綜合故障率(設備和設備故障引起的停產時間比和生產組織問題)和單一變更時間。另外,根據工廠生產管理實際情況,可以知道標準批量(每批次生產件數)、每日工作時間、日用餐停線時間和年工作天數。

只要你知道年產量,結合給定的生產計劃和沖壓件的類型,你可以輕松計算所需的生產線數量。

六、沖壓自動線規劃需考慮的主要因素

沖壓自動線規劃是一個相對復雜的過程。除了上面提到的能力核算,還有許多因素需要考慮。

1.是否采用同步技術

同步技術在沖壓自動化領域的應用已經得到廣泛認可。提高生產節奏具有重要意義。

傳統的沖壓自動化生產過程中,壓機始終采用“單次”運行模式,下料手(下料機械手/機器人)需等到壓機完成整個沖壓循環滑塊回到上死點停止后才開始動作,上料手(上料機械手/機器人)需等下料手退出壓機工作區域后開始啟動,而壓機滑塊又需等下料手完全退出壓機工作區域后再開始下行,每個循環周期較長,從而直接影響整線生產節拍。

同步技術是指印刷機在生產過程中采用的“連續”運行方式。通過計算,裝卸手和壓機滑塊“同步”啟動?;瑝K上升到一定角度后(返回上止點前),卸料手開始撿料,滑塊下降到一定角度前,裝料手完成送料,完成撿料和送料動作,整個過程沒有干涉。同時為了保證下料手在完成取件后有足夠的時間將工件送入下道工序,相鄰兩臺壓機滑塊運動過程中始終保持合理的相位差,從而讓上下料手可以工作的周期相對加長。

特別是對于大型板材沖壓生產,高速沖壓自動線和同步技術比單滑塊多工位等方法具有更明顯的優勢。

2.壓機重點參數—滑塊行程

生產線規劃時,要考慮的壓機參數很多,其中滑塊行程直接影響自動化實現的可行性及難易程度,在規劃時需重點關注。

滑塊行程的選擇,與需要生產的沖壓件的拉延深度、端拾器的高度等直接有關。規劃時所確定的滑塊行程,必須保證上下料手抓取工件水平運動過程中端拾器與上模zui低點及下模zui高點保持足夠的安全空間。

由于大型覆蓋件的拉延深度大多超過200mm,所以,大型高速沖壓自動線的壓機滑塊行程一般在1000mm以上。

3.模具及端拾器的結構形狀

為了獲得更合理的干涉曲線,除了壓力機的固有參數或特性,如滑塊行程和速度-加速度曲線,還應考慮模具和端部拾取器的結構形狀。合理的模具及端拾器結構,能夠有效彌補自動化方面存在的不足,從而提高沖壓自動化生產的可行性。

此外,在設計模具時還應考慮以下內容:同一條生產線的合模高度差異不應太大;下模盡可能配備傳感器,用于在適當位置制造零件。模具安裝槽的位置盡可能統一(可以減少自動夾具的數量,降低成本);廢料可以平穩地排出工作臺(一些難以排出的位置增加了沖壓裝置);成型模具配有零件頂起裝置(如頂出銷或頂出缸),避免使用大型楔形機構,并盡可能使用旋轉楔形機構。

4.對鋼板料垛的要求

與手動線相比,自動化沖壓生產,對鋼板毛坯料垛的規整程度有更為嚴格的要求。如果堆垛不夠整齊,會造成磁選效果不佳(容易出現雙料現象),并且抓料板的拆垛手的位置不夠準確。因此,自動線投入之前,為保證生產效率達到目標值,必須明確對鋼板料垛的要求。

5.對沖壓件工藝排布的要求

(1)同一件模具的送料中心與生產線中心對應關系盡量一致;

(2)盡量減少制件傳輸過程中的旋轉,尤其高速沖壓線及多工位,應避免制件繞Z軸旋轉;

(3)同一件生產過程中送料面高度盡可能一致(能夠有效較少節拍損失)。

6.對生產管理的要求

(1)及時做好模具線下保養,減少在線維護時間;

(2)相鄰生產批次的模具閉合高度相差不大(可以減少裝模高度調整時間);

(3)毛坯及模具在生產批次切換前準備就緒;

(4)成品件及時轉移;

(5)保持良好的環境清潔度;

(6)設備操作和維護保養的規范化。


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