适应轻卡的汽车纵梁翼面数控冲孔线

周丽丽，李志申，代春华，宫 宁

（1.国机铸锻机械有限公司，山东 济南 250306；2济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东 济南 250306；3.小松（山东）工程机械有限公司，山东 济宁 272073）

目前，轻卡需求呈明显上升之势。为此，公司在原有基础上，新开发出专门针对轻卡的汽车纵梁翼面数控冲孔线，它能够对已冲完腹面上孔的纵梁，进一步高效、高精度地冲出汽车纵梁翼面上的孔。

1 工艺流程

该汽车纵梁翼面数控冲孔线的工艺流程如下：

（1）通过自动编程系统准备加工程序，并将程序输入设备数控系统。

（2）纵梁开口向下整齐码垛在台车上，操作人员将台车开至固定的上料位置。

（3）将梁宽和每层排列数量通过触摸屏输入PLC，设备启动后运行过程中，吸盘自动依次吸提纵梁，吊运到支撑辊轮装置上。

（4）按梁上销孔的理论位置预调定位销的位置。

（5）支撑辊轮装置稳妥地支撑纵梁，并把纵梁推至基准辊轮定位。

（6）左侧送进夹钳进入纵梁并夹紧纵梁腹面，送进，光电开关检测到纵梁端面后，纵梁被导压料装置夹紧，夹钳松开回退至零位附近后再次夹紧纵梁腹面，将纵梁送进至设定位置，夹钳松开，定位销插入定位孔，检测开关检测确认后，夹钳夹紧纵梁腹面，定位销缩回，数控系统重新设定梁长方向的坐标。

（7）执行加工程序，送进夹钳靠伺服电机滚珠丝杠带动纵梁前进定位，纵梁被气缸压紧在基准定位辊轮上，纵梁、冲孔主机同时移动定位并补偿误差后冲孔。

（8）前后翼面冲孔机对纵梁冲孔。

（9）当左侧夹钳送料机构到达行程极限时，纵梁前端已经穿过前后翼面冲孔机，右侧夹钳送进机构夹紧纵梁；左、右两套夹钳送进机构互相配合交替送进纵梁定位。

（10）纵梁全部加工完并已位于生产线右侧支撑辊轮上，吸盘下行吸提纵梁，并将纵梁吊运到下料台车上码垛；台车可开出后整体吊走冲完孔的纵梁。

（11）前一根纵梁尾端离开前翼面冲孔机后，还在加工中，下一根纵梁开始送进定位，等待冲孔。

2 主要组成、性能及特点

如图1所示，该汽车纵梁翼面数控冲孔线的机械部分主要由上下料台车、吸盘上下料机构、上下料支撑辊、送料机构、销定位装置、导压料装置、前后翼面冲主机以及废料输出装置等组成。以上机械部分与气动系统、液压系统、润滑系统、数控系统、自动编程软件系统等相辅相成，紧密有序地结合成一体，实现了整条生产线的自动化和柔性化。

图1 汽车纵梁翼面数控冲孔线

（1）上下料台车

上料台车和下料台车结构类似，其上的料架均采用焊接结构，驱动形式为电动。以上料台车为例，可通过按钮控制开出线外，装载行车吊运的料框后，再开回上料位置；料框在线外码垛纵梁后吊运到台车上，料框和台车台面卡配好。下料台车与之相反。

（2）吸盘上下料机构

吸盘上下料机构由支架、移动横梁及其水平驱动装置、吸盘及升降装置等组成。吸盘为电永磁铁，给短时正向脉冲后励磁并保持，断电后不失磁，需反向通电去磁；电磁吸盘6个，每个吸力100kgf。移动横梁由减速变频电机经齿轮齿条传动驱动前后移动，有编码器检测位置并停止在要吸提的料框内纵梁上方定位；由减速电机经齿轮齿条传动带动吸盘横梁升降，有导杆导向。

吸盘上下料机构完成上、下料动作，吸提板料靠电磁吸盘。上料动作为吸盘下行吸料，提升，运行，到支撑辊上方，下行到位放料。

（3）上下料支撑辊

上料支撑辊和下料支撑辊分别安装在主机两侧的上料侧和下料侧的辊道区域内，对纵梁起着支撑和定位的作用。它们无需人工干预调整，能够自动适应不同规格的U型纵梁。每组上下料支撑辊的支架上装有四套辊轮组：固定支撑辊、移动支撑辊、基准定位辊、水平压紧辊。其中，固定支撑辊和移动支撑辊支撑在纵梁的内腹面，基准定位辊和水平压紧辊分别压在纵梁的两个外翼面；移动支撑辊和水平压紧辊均由气缸推动。所有辊轮皆为硬橡胶包胶辊轮，能柔性支撑纵梁。

（4）送料机构

送料机构中的上料送料机构负责将纵梁夹紧后沿着梁长方向送进；其下料送料机构则负责将已经过主机的纵梁夹紧后继续沿着梁长方向送进。

送料机构主要由底座、传动装置、浮动夹钳、旋转支撑辊等组成。伺服电机通过滚珠丝杠驱动夹钳装置，经直线导轨导向，在底座上沿梁长方向移动。浮动夹钳在工作时夹持纵梁的腹面，夹钳不但可以在梁宽方向浮动而且可以在梁翼高方向上浮动，以适应纵梁翼面上的侧弯曲和腹面上的弯曲，在保证送进定位精度的同时更利于后续工作中冲孔的准确进行。旋转支撑辊在工作中对纵梁起着支撑的作用，防止纵梁的倾斜。

当一侧送料机构走到行程极限时，另一侧送料机构夹住纵梁继续送进，两套机构送进为一推一拉，交替进行，转换时间很短。自动编程系统可自动设定夹钳的接替行程。

（5）导压料装置

与上下料支撑辊相比，导压料装置在结构上增加了一组竖直压紧辊，故导压料装置除了支撑和定位的作用外，还有夹紧的功用，当纵梁在梁宽向定位后，竖直压紧辊再夹紧纵梁的外腹面。

（6）销定位装置

汽车纵梁翼面数控冲孔线加工的对象为已经冲完腹面孔的的U型纵梁，故销定位装置为整条生产线的关键，它定位的准确与否直接关系到翼面孔在梁长方向的精度。如图2所示，它主要由底座、驱动装置、升降装置等组成。

图2 销定位装置

伺服电机经联轴器，将动力传给滚珠丝杠，从而带动液压缸、定位销等在梁宽方向上运动，以适应不同规格纵梁上的工艺定位孔。定位销也可在梁宽方向实现微量移动；定位销端部为锥形，可较好地导入定位孔。以上设计措施都确保了定位的精确。定位销由液压缸来控制实现在梁翼高方向上的升降。直线导轨起导向作用。

当光电开关检测到纵梁端面后，夹钳松开回退至零位附近后再次夹紧纵梁腹面，将纵梁送进至设定位置，夹钳松开，定位销插入定位孔，检测开关检测确认后，夹钳夹紧纵梁腹面，定位销缩回，数控系统重新设定纵梁长度方向的坐标。

（7）翼面冲主机

图3为前翼面冲孔机，后翼面冲孔机与之结构类似，均主要由固定底座、移动床身、模具系统、压料装置、Y向装置、高度检测装置等组成。唯一区别之处在与Y向装置的不同。后翼面冲孔机为固定的，在纵梁的基准翼面侧冲孔；前翼面冲孔机可沿梁宽方向即Y向移动，以适应不同宽度的梁的变化。专为轻卡量身定做的翼面冲主机，在原有基础上对主机的局部结构进行了改进，更加轻巧，成本更低，便于维修。

图3 前翼面冲孔机

固定床身上的伺服电机通过联轴器将动力传给丝杆升降机，从而带动移动床身及模具等在梁翼高方向移动。移动床身及模具等亦可由另一伺服电机驱动精密直线导轨导向达到梁宽方向移动，以适应纵梁宽度的变化（对前翼面冲孔机而言）。移动床身上装有液压缸和滑块，液压缸驱动滑块水平冲压。滑块有重载直线导轨导向，可承受偏载力。

模具系统中的模具呈水平单排布置。冲头更换时将凸模座从侧面抽出即可，凸模座拆装方便。冲头上有推废料顶杆或顶料尖，防止废料反弹。

每台翼面冲主机配有精密位移传感器以保证翼面上的孔到腹面的位置精度。最靠近即将冲压的孔的传感器，在主机沿梁翼高方向定位后检测纵梁误差，数控系统根据检测值修正定位值后冲孔，因此提高了孔位精度。

（8）液压系统

液压系统总成采用德国哈雷公司的产品，反应快速，节能环保，可靠性高，控制优化。它包含液压站、蓄能器、液压缸、主缸控制阀块、电子控制卡等；控制阀全部为进口，保证了系统工作的平稳、可靠以及动作的准确、精确；液压胶管采用进口盘管压装。冲压系统具有良好的压力安全和排油减振功能。

（9）数控系统

数控系统采用西门子840Dsl，其CNC控制单元和液晶显示为一体式结构，体积小，能够适应各种加工要求，具有高集成度、高速度和高开发度性能等特点，不但使冲压效率大为提高，而且使用户操作、编程、维护等更简单易行。

（10）自动编程软件系统

自动编程软件为我公司自主开发，以适应汽车纵梁翼面数控冲孔线的特殊要求，它可直接调用.DWG，.DXF等格式的图形，通过友好的人机界面完成加工程序的自动生成，节省大量时间且准确无误。

3 结束语

适应轻卡的汽车纵梁翼面数控冲孔线是集数项高端技术于一体的高精度自动化设备，它投资少，适应性强，大大提高了生产效率，确保了产品质量，故较适合轻卡年产量大的汽车制造厂家或配件厂，为其带来较明显的经济效益。