开卷摆剪在冲压车间的应用

文/刘华刚·北京电子科技职业学院

开卷摆剪在冲压车间的应用

文/刘华刚·北京电子科技职业学院

随着汽车工业的不断发展和冲压工艺的日益进步，对于材料利用率的提升也越来越重视。材料利用率的提升，可以降低生产成本，减少能源消耗，提升产品的市场竞争力。部分制件由于形状的原因，需要采用梯形料进行生产。梯形料在生产准备过程中可以通过两种方式实现，一种是通过方形料两次剪切切角，得到所需要的梯形料片，一种是通过开卷摆剪模，实现无废料剪切，得到所需要的梯形料片。

两次剪切生产梯形料

以某轿车后地板为例，材料牌号为HC180B＋ZE，冲压用规格为梯形料，在先期的生产过程中，冲压车间是先接收到由厂家开卷剪切成的方形料，在冲压车间500t压力机上，由至少4名工人操作，将方形料通过两次切角进行生产，如图1所示。此张板料的重量为9.03kg，剪切后的梯形料重量为7.73kg，剪切所用模具如图2所示。

图1 单片剪切示意图

图2 剪切所用模具

图2中标示处为定位块，通过三点定位进行板料加工。生产时需要4个工人进行操作，此种生产方式存在以下缺点：

⑴生产效率低，需要加工人员多，操作较为复杂，一张板料需要进行两次剪切才能得到一张成品料。生产节拍仅保持在6～7次/min，由于需要进行两次剪切，因此单班最多能加工1200件成品。

⑵材料利用率低。此种加工方式材料利用率仅为85.57%，每片料有1.3kg的废料。

⑶采用此种加工方式，码放时为手工堆垛，手工码放易导致料片堆放不整齐，致使在自动线生产时，拆垛分层磁铁不能完全贴合垛料侧面，分层吹气系统不能使板料有效分层。在生产过程中拆垛机器人经常一次性抓取两张以上板料，造成双料检测装置报警，将抓取的双料零件放到退料台，再由加工工人人工干涉，造成经常性停机。另外，由于手工操作的误差较大，加之定位块简易，定位并不是十分准确，造成料片尺寸有一定偏差。在自动线生产过程中，板料被放入模具时，由于板料尺寸偏差导致模具的传感器感应不到板料，从而造成整条生产线停机，需由加工工人进入压机手动调整板料位置，方可恢复正常生产。此问题的存在严重影响自动线的生产节拍，且对加工工人的生命安全构成隐患。

⑷采用此种加工方式，会使板料上有毛屑等污染物，在自动线生产时，影响设备清洁度，影响零件表面质量。

开卷摆剪模生产梯形料

开卷落料线概述

开卷落料线具备加工钢料片和铝料片的能力，尤其适用于生产表面优质（A级）料片。开卷落料线机组分为三个区域：开卷区域、压机区域及堆垛区域。其主要由以下设备组成：上料小车和提升设备、单侧开卷机、卷料引料台、切头剪、料片清洗机、校直机、活套坑、高性能进给辊、伸缩式辊台、摆剪模、伺服落料压力机、移动工作台、料片输出皮带、配有高架磁铁块传输机的料片堆垛机、落料线堆垛站、配有独立提升装置的堆垛车及废料收集箱。

开卷摆剪所用的摆剪模由机座、交流伺服驱动摆剪装置、一个带料片侧面导向的导向辊台、一个自动润滑单元、一个带清洁刀刃调节功能的剪组成。此模用于生产长方形、梯形和平行四边形的料片。摆剪模基座由坚实的焊接框架和钢板组成，用于固定压机移动工作台，其高度相当于切头剪下刀刃到地面的垂直距离。摆剪模的上模没有与压机滑块连接，压机关闭时滑块撞击到模具开启上模。由滑块撞击产生的上模加速度通过液压缓冲器调节。移开模具顶部的盖板可以提供一个维修缓冲器的入口。剪切后模具由螺旋压缩弹簧打开，模具抵达其最终开口位置前，将被蝶形弹簧包阻尼，其余三个蝶形弹簧包支持下模完成摆剪运动，其中一个蝶形弹簧包位于带有导向衬套的中间轴下，另外两个蝶形弹簧包带附加轮，位于轴外提供平衡。在剪切过程中，蝶形弹簧处于压紧状态，下模牢固地附在模具框架上，吸收剪切产生的力。剪切后，蝶形弹簧再次举起下模准备摆剪。来自机座和摆剪单元制件摇摆面的尘土和污垢由一套清洁装置刷出去。剪切刀片由长距离导向柱导向，次导向柱与自动润滑单元连接。运输和维修时螺旋弹簧片保持切头剪打开。刀片由特殊合金钢制成，并为增加使用寿命经过硬化和打底处理。刀片有四个切割面，都可以简单的旋转或更换。

摆剪装置是一个齿形轮和小齿轮设计。齿形轮和小齿轮间的反斜线已调至最小，由此可以获得高摇摆准确度。配有减振器的机械停机装置可以限制摇摆角度和防止模具在运动控制故障时被破坏。该摆剪模用于厚度在0.5～2.5mm的钢板上剪切矩形和梯形的工件坯料，卷料宽度介于400～2000mm之间，该操作自动完成并与开卷落料线集成。摆剪模带有用于模具回转的底座，下部底座回转时角度介于-30°～+30°之间。该摆动操作由小齿轮连接的两个齿轮电机控制，在装在模具回转底座下部的弧形导向齿条上运行，该摆动由开卷落料线控制。

摆剪模的角度及材料的剪切长度与生产节拍的关系如表1所示。

图3 开卷摆剪示意图

开卷摆剪的生产方式

采用开卷摆剪方式生产梯形料的示意图，如图3所示。

采用开卷摆剪的生产方式，优点主要有以下几项：⑴自动化生产，生产效率高，生产节拍可达每分钟50件；⑵采用摆剪生产材料利用率提升到了100%，是无废料剪切，每张板料的重量为7.73kg，每张板料能够节省材料1.3kg；⑶采用自动化生产，能够保证产品形状大小的统一，且堆垛方式为自动化堆垛，保证了产品大小统一的同时，也能保证板料在料托上位置的统一，这样在自动线生产时就不会出现由于板料不整齐、大小不一致而引起的停机；⑷采用自动化生产，能够保证产品的洁净程度。经开卷落料线摆剪生产的料片，表面洁净等级可以与汽车外板相媲美，在自动线生产冲压件的过程中，可以减少模具清洁时间。

结束语

在竞争日益激烈的今天，成本控制对于企业来说就显得尤为重要。冲压车间应用开卷落料线，轿车后地板改用开卷摆剪生产后，每件可节约材料1.3kg，一年计划产量若为10万辆，现阶段电镀锌钢板的价格约在9000～10000元/t，而废料价格约为2000 元/t。通过改用开卷摆剪，仅后地板零件一年至少可以节约原材料成本100万元。

表1 摆剪节拍与摆剪角度及步距间的关系