《汽车制造工艺技术》 教案 模块二 汽车冲压生产设备.docx

授课方案授课敕师课程名称汽车制造工艺技术1单元2授课时间年月日年月口年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务一汽车开卷落料线教学目标知识目标：掌握汽车开卷落料线定义和组成能力El标：能正确概述汽车开卷落科线各组成部分的结构和作用索质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点题点：汽车开卷落料筏组成碓点：汽车开卷落料戏各部分结构和作用教学地点普通教室口一体化教室回多媒体教室团实训室口实脸室口企业现场口其他教学方法及手段常规教学口启发式教学/现场教学口案例教学口同册教学/项目教学J多媒体教学口演示教学口其他教学过程设计一、笫9二、导入三、WWW四、集向五、布置作业六、总结教学后记教案用纸No授课内容任务二汽车开卷落料线【复习】1 .汽车冲压定义？2 .汽车冲压工序分类？3 .汽车冲压特点？【导入】汽车车身钢板如何从平出的薄钢板冲压成种形状、各种尺寸规格的冲压件.这就需要用到冲压设备和冲压机，如下图所示.Kmmlt*k.asMMm.amAMm.【讲授新课】一、汽车冲压车间特点在汽车制造业中,冲压车间属于投资最大的生产领域之一,由于其投资额高、所选定的生产技术使用期长,所以要求严谍、仔细地制订投资和生产规划.汽车冲压车间主要由模具和生产设掠纲成,其生产设需主要由开卷落料线、冲压战以及拼式起虫机、叉车等生产辅助设法组成，汽车冲压车间可分为两大工序：分离工序和成形工序。其中分离工序在开卷落科筏完成，在冲压线完成拉深、修边、翻边、冲孔、整形等成形工冲压设备是冲压工名及模具设品的一项重要内容.它直接关系到设备的安全和合理使用，也关系到生产城的生产效率、产品质屈、模具使用寿命等一系列问题.汽车冲压车间的机械化和自动化程度是衡量汽车车身制造水平的重要标志之一。汽车冲压生产除了米用新工艺、新技术和先进的冲压设侪外,还要提而冲压生产过程的机械化和自动化程%才悭有,效地提高冲压设备的生产率，保证产品质量、降低成本.减轻劳动强度，改善劳动条件，做到安全文明生产.目前，根据生产规模，汽车冲压车间在诳行工厂建设规划时,一般都采购一条开卷落料线和至少一条自动化冲压生产线以及试模压力机、桥式起重机、叉车以及模具转运车等设招,如图I所示，图中所示为一条落料城和两条自动化冲压线的年间平面布局.图2所示为丹东货32H市黄塔汽车“同加,任公压“佳车Iqm布易示意困二、汽车冲压设备概述车身冲球的主要设饴为压力机压力机按照一定方式组合成为冲压生产线.由于压力机及其组合方式不同.车身冲质机械化、自动化和生产率也存在莉我大的差别，下身设符冲压和生产战的发展经历了以下四个阶段。I.单台压力机多品种轮换生产用电f;J卡力机进行冲压生产每完成一道工序就要更换一次模具,而且要存放大量的半成品，其占地面枳大，生产效率低，搬运的次数较多，冲压件质量差,但因单台压力机设得投资少,所以一线小型汽车配套厂一发采用这种方式诳行冲压成形。2 .多台压力机组成的冲压流水生产税该种生产线有以下三种组合形式：（1）半流水线生产线将双动压力机拉深的半成品成批存放.然后送到多台单动压力机构成的流水线进行后续成形.（2）流水生产战双动压力机与多台单动压力机进行联机，通过固定胶带机传递各工序之间的半成品,而模具中的冲压华成品的取出和放入由人工操作完成，（3）半机械化流水线作业招多台压力机（双动和单动之间通过胶带机连接起来,胶带的高度和长度可进行调节,用机械化取料装置从模具中将冲日半成品取册,仅需要人工进行上料.3 .多台压力机组成的冲压自动生产线这种冲压自动化生产规仍有多台压力机殂成,但各台压力机之间都配有机械化上料与下料装祝，目前，常见的冲压自动化生产浅有以下几种形式：<D多台压力机配备通用搬运机涔人组成的普通冲压生产线此生产线.如图3所示.（2）多台压力机配备专用机械手俎成的高速冲压战此生产线，如图4所示。S3普通;中技生产线I-效中机2-SA对中84一上以机次手S-腕机械手6-移动工作8ASWS称更总4法-awn9-原运机枝手Io-纤制传15带图4离速冲厩发产编4 .大蟹单台多工位压力机自动生产线在用族件冲压领域,大型多工位压力机是以先迸、最高效的冲压设备，是高自动化、离柔性化的典型代表.它通常由拆垛机、大型压力机、三坐标工件传送系统和码垛工位细成，如图5-5所示.生产节拍可达16-25次Zmin.是手工送料流水线的45倍,是普通冲压生产线的23倍.它是当今世界汽车制造业首选的域先进的冲庆设备.目前世界已能生产9500OkN压力的大型多工位压力机，AD5多工他压力机三、汽车开卷落料线定义开卷落料纹是一种适用于汽车、钢板配送等行业表面置短件卷板的开卷、清洗、校平、落料和堆垛的板材加工设备,阕希因内汽车工业的不断进步，采用自动化开卷落料战的J.家也越来越多，尤其是国内的汽车合资企业。开浅落料戏按照功能可分为三个单元，主要包括开卷单元、压机单元和堆垛雎元，其中各个单元又由不同的设备组合而成（如图2所示.下面将对这些维元进行详细介绍.IOI)-5w*三2fiKM5m11三If先的ITFlr生机WJH机T匕鳗两3-G子逢Haai¾MRWMf】T3澳IlT衿ER机Uf编式修*4IJIg除机IJ堆B小手S2开覆外腹四、汽车开卷落料线结构组成（一）开卷单元开卷单元的主要由卷料穿梭装置、开卷机、卷料穿带装置、剪头料机、卷料清洗机、校宜机、活套缓冲坑、送料辘以及伸缩式枇了输送机组成.1 .卷料穿梭装置卷料穿梭装置UJ以同时装栽两个卷料，为落料线的生产做卷料准符，其小车是由一台横向移动装置和配备林柱的液压升降缸处成.卷料穿梭装汽上装有轨道，其四个轮子的运动方向和生产方向平行，通过液压驱动来进行移动（如图3所示.液压升降缸位于地平面以下，当卷料放置到卷料支控犍上后,液压升降缸将卷料提岛到开卷器心轴高度.卷料升降高度的检测由一对光学开关控制.ITgJ-Sfey*ITJh*-s-4ftwC.J隹1划/弧*-7*asftN*MXS2 .开卷机开卷机用于将表料从顶部或底部至支撞处进行开桂，主要由横移机座、开渔机心轴、交流变频电动机以及液压压紧程组成，开篌机横移机架采用牢固焊接设计,通过配备绝对编码器和集成制动器的交流变物网速电动机驱动开卷机,从而实现卷料的升降或传送.开卷机心轴用于装载卷料.他高质量工具钢制造,并配备抗磨轴承.三相交流电动机用于穿带、回卷以及制动.通过变速涔、链条和优轮胆动/制动盘来进行力和转知的传输.卷料的外径由一台模拟出声波装词进行监控（如图4所示）.-三U5P23"交的电UH.及系史般<UfU3，畀机3 .卷料穿带装置卷料穿帘装置用于将泾过开卷的卷料由开卷机输送到落料压力机进行剪切分离作业.其主要由机架、剥皮机、清洁辑和脏犍组成.剥皮机用于将卷料引入至脏提,脱辎再将卷料送至酎头司机前进行切头料,头科剪切完毕后，再由清洁混将卷料输送至落料压力机（如图5所示）°i-2-*afl>-*m<-nm三-ft*6.校直机校H机是由机架、夹送粗,上部校平档块以及驱动姐成（图8所示）.该设在主要是将弯曲的卷料虫新校fl.,然后再进入落料压力机进行剪切。咬宣1央送配安装在校直机的入I1例，结构为拱形且镀恪，其作用是避免带料边域J卡力并确保带料在传送中不受损伤.上部夹送鞋的升降为液压驱动.通过压力控制的可以调节央送压力.特别是对于窄带科.转向齿条和小齿轮的联合作用能够确保上部轮子的平行和同步抬起当夹送鞋将卷料输送至校ri机后，校口机开始将卷料进行校平。在实际生产过程中，通过精确确定的反向弯的的原始曲率正好与原始半径相符是不能实现的,所以人们更多地使用氓广校平的方法，它通过对材料正反向的多次弯曲，并Il逐渐增加曲率半径使材料变形逐渐消失（图9）.授课方案授课敕师课程名称汽车制造工艺技术1单元3授课时间年月日年月口年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务二压力机教学目标知识目标:掌握压力机类型和压力机的结构期成、特点能力El标：能正确分析压力机的结构组成索质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点题点：压力机结构组成观点：压力机结构组成教学地点普通教室口一体化教室回多媒体教室团实训室口实脸室企业现场口其他教学方法及手段常规教学口启发式教学/现场教学案例教学口向册教学/项目教学J多媒体教学口演示教学口其他教学过程设计一、笫9二、导入三、WWW四、集向五、布置作业六、总结教学后记曲装置相同.高速输送机由电力控制.最大速度为ISOrWmin,送料精度为±0.4mm,乐力机转速为15-60rmin.落科压力机生产线除可进行卷料剪切外,还Ur用于大件连续加工。此外，也可在落料压力机上安装梯形典切模，模具在压力机的每一冲程中摇动,因而具备移动式梯形落料生产线的功能。在落料生产战或剪切生产跷上已明成的大型板料，可再用圆盘剪床或龙门剪床（图宗40）募成板条料.图39大车外第；1科第淞卢城ffi5-40龙D弊乐三、冲压自动化生产线汽车围IKi件冲压生产的机械化和自动化程度是汽车车身制造技术水平的曳要标志之一.冲压生产的机械化和自动化主要友现在：坯料准备.使用卷材、带科，实现卷材的开卷、校平和落村自动化；大型前虚件,形成不同形式的冲压自动线和机械化冲压生产线：小型冲庆件,大量采用连线或自动冲模,采用高速压力机实现冲压生产的高速化：废料排除,采用味料处理的自动化系统。根据产址的不同，生产线的自动化程度也不同。半自动化生产战；A工上料、取件，由传送带在设备间运输半成M件.自动化生产线：自动上料、取件,由传送带在设备间运蝌半成M件,全自动化生产线：卷材开卷线、上料、涂润滑油、取件、工序件翻转、配送和工序件的质世检刈等全部由程序捽制或计算机控制,全生产线实现无人化生产.1 .半自动冲压生产线步自动冲压生产线是指除二次加工件制人工城运外，生产i上的其他装置与设备（装料器、卸料器）都实现了自动化，如图5-41和图542所示.-cutm2sn4压力it第七口号>仕工>*½m6-*«-Bw*务鞫工用是至THmHJ配41本054汉文声*IttU2支座3M2ft4后出3囹5电Ia任委6.桧*I?购*除臧油够9fJJt通-104«335T2*”送务2 ,冲压自动生产线冲压自动生产税.按其机械结构不同，可分为刚性连接的自动线（如图533）和柔性连接的半自动生产线（如图544）.三）33川住改幡助en化生产9刚性连接的自动线由一个切通全线的刚性滑架构成,整个滑架与压力机同步动作，分别完成包括夹紫、进给、松开和更位等动作在内的工作设环.这种自动既要求压力机之间距窗相等或压力机间共位成倍数.全规的乐力机和自动传送装置以及出件器、翻转器等通过统一的动力系统,自动仍调动作,这种自动畿的自动化程度较高,通用性较差，要有很好的定位和可揩的保险装置，ffl5-44*rtiS*H>Rtifc柔性连接的半自动生产线调整方便、机动灵活、通用性较好，它不像刚性连接的自动践要求那么高，压力机间距离不定相等，也不一定要求压力机距离间隔为零件共位的倍数.这种生产线适用于产量不是非常大的情况.图545是一种半自动化生产线的示意图.(B5-5dtttBffi半自动化生产线主要有以下两种类型.一种类型是：人工上料、机械手取料：或部分人工上利部分机械化上料.机械手取料,压力机间多数是采用带式运输机将各工序连接起来，除知件（取件）用各种机械手外,上料和定位基本上京人工操作或部分城人工操作部分机械化推进,人工定位。这种生产线自动化程度不同，生产效率悬殊也较大.外一种类型是：上、下料挪用机械化装置，但未实现电气互锁和同步系统，扰人工进给信号间歇操作.如图5Y6是一种全自动生产线的示意图.目前，国内各大汽车厂的车身覆前件的枇盘生产均采用冲压自动化生产线或者大型多工位压力机.前者基本都是由单台压力机那联成一条生产战,压力机之间零件的推运来用机器人完成，这种通过机器人加成的自动化冲压线，在世界范曲内得到了广泛的应用，在自动化生产雄中，还包括自动化板料拆垛装置，S3-4«SflmiMJl（）板料拆垛装置板科在进入Hi力机之前,先需要将板料进行拆垛,使其形成单个板料.然后随希整条城的工作节拍把板料送入压力机进行冲压.目前，汽车冲压自动化生产战主要有两种形式将板料进行拆探；采用机械手真空吸盘的拆垛送料装置和出性输送机的拆垛送料装W.。D采用机械F真空吸盘的拆垛送料装武如果冲压自动化生产规的最大节拍为IO件/min或者更高时,而且板料形状合适的情况下,可采用机械手拆垛送料装H1.此装置上要由一个通用机械手和一套通用端抬器如成（如图577所示），通过合理布置通用端拾器真空吸盘的位置来实现对所有类型的板料进行拆垛.,通用端拉涔的吸世通过同岛控制，在操作面板上可以根据零件的形状来选样使用吸盘.2）采用碣性传送帚的拆垛送料装置这种装置有一个或者两个气缸控制的拆垛桥,拆垛桥上装有式空吸盘和磁铁（如图5耶所示。在两条磁性输送带之间，JX空吸盘降到科垛最上面的板料上,吸起板料并将板料传送到磁性传送带上。应用这种方式,较小的板料拆垛可以到达25件/min.较大的板料拆垛可以达到15件min.为了使压力机在换料垛时能膨连线工作，需要采用双料垛.双料垛上科系统在一个料垛拆完后,拆垛装置会自动转到其他已经放好的新科垛上。3）清洗为了达到蜃好的工件防fib需要在工件成形之前对板料进行清洗,尤其是可见的汽车车身外部St盖件（车门、翼子板、顶篷等）o清洗过程来用清洗液或者清洗油，安装在清洗机前面的传送带将板科输送到清洗机里面。冲压线清洗机的内部结构与开卷落料线结构相似,都是由对夹送粒、一对毛利犍以及一对挤干业组成（如图5-49所示）,4）对中定位板料在被自动送进模具之前.要按照所要求的板料位置对其进行对中定位.科垛上及输送过程中板料位巴不准确时，通过挡块和边侧推块得到修正。为了在板料尺寸和形状选择上有更大的灵活性,可以时所有定位装置进行架程，并旦电动调节，这样可以缩短调装时间。另外，还有-种机器人对板料对中定位形式，当板料经过此区域时，对中照相机对其进行拍照并将共位妣传递到计算机中，然后计算机物数据反馈给机器人,机器人再对其进行精确定位（如图5-50所示）.5）自动化搬运谀备冲JK自动化的工作过程从拆垛送料装置对板料进行拆垛开始,然后是清洗、润滑并把板料送到首台压力机里面进行拉深。在第一步拉深成形完成后，工件被送到后工序里面进行冲祓、弯边或者整形等加工.冲压自动化的末端是成品件堆垛装置，现代化的冲压自动化线上,琅个压力机之间的工件输送以及板料上料秘跄自动化的.是否采用成品自动堆垛装置取决于不同工件的堆垛条件、工件形状和工件大小是否相似.自动上下料系统有各自不同的形式,如摇骨式机械手送料装置.微机数控（CNC）机械手送料装置或者机器人,就一种机械手送料装置最适合哪一种冲压自动化生产战，取决于在此城加工的工件种类、压力机行程次数和占地面积。猫臂式机械了送料袋置由电动机通过凸轮传动套统和连杆进行驱动（如图551所示）.首台压力机模具中的顶料器把工件蹊出模具,压力机后面的送料机械手借助吸盘,把工件从压力机里而取出来.放在过渡工位托架上.如果君要，可以在过渡工位托架上进行脑转，然后通过下一台压力机的机械手送料装置送到下一个模具工位里面,摇臂式机械手装置的运动曲戏是固定的，适用于单台压力机之间间距较小、中等尺寸的工件及工件种类相同的场合.此类机械F送料装置的送料能力可以达到IQ-12件min-CNC机械手送科装置是电子控制的,有两个可以白田彘程的轮.适用于不同种类的冲压件.传动部分通过两根蜗杆或者齿带亮动的行走小车实现（如图5-52所示）.这种机械手送料装置可以把工件从模具里面取出，不需要提升装置，来用CNC机械手送料装置的自动化冲压战，其产量可以达到母分钟加工870件大型板件，无论是CNC还是推臂式送料了送料装跣都Si要过渡工位托架.过渡工位托架有三到五个可编程轴,以诳行纵轴方向的工件传送、横轴方向和高度的调丫，,以及另外的阴边运动.采用机器人进行压力机连战的优点在于，工件在单台压力机之间不需要过渡存放（如图543所示）.机器人的端拾器将工件从一台压力机的模具里面取出来，然后直接放到下一台压力机的模具电面去。所以每一台压力机只？E要一个机器人而省掠了过渡工位托架。采用机器人的缺点是，咆工件由于离心力较大而且传送印离较长而不能快速蚪送，所以生产线的产量很多一部分取决干工件的大小.目前的水平是68件/min.进一步提高自动化生产线的效率.的国和H本又分别研制出了横杆式机器人（如图5-S4所示,配合商速冲压生产线，将冲压自动化战的生产效率提高到12I8件min,使生产效率能弱达到700件Zh以上。相对于传统的机器人，横杆式机器人缩短了机器人报运冲压件的时间，缩短了机器人的安袋时间，使压力机的间矩由6-8m缩短到52m这样不仅仅缩短了工件的搬运时间,提高了生产节拍,还减少了厂房建设的投资,为企业节省了大t的资金.3 .坯料准备的自动化和机械化毛坯准备工作主要是板科剪切，如果使用的毛坯是卷材,则毛坏准备工作包括开卷、落料或酎切.用来剪切板料的普通甄板机的机械化一般用升降料台、板料的分放机构、送料机构、定位机构、出料机构和堆垛机构等级成<Bl5-55>。1H*H2WWMKKKBrMl>三*三3加冷血I4>Si9«l：-E校机ttUTiiJBa三7unw-TMH*/3101m*1小车三5-5方”J8vwn化生产0宽卷材是汽车车身覆盖件生产中广泛采用的种原材料形式，用宽卷材备料的工艺程序般是:开卷机开卷、多楸校平、落料压力机落料（或切断）和堆垛.落料开卷自动线的工作流程是:由起重机将卷材送到开卷线的送料装置上：将卷材的端头装夹在开卷装置上：进行开卷.并进入多推校平机校平；被校平后的板料进入地坑，形成一个姬冲带（补偿环），以补祭卷材在开卷校平部分连续运行和进入落料切断冲模时的间敏动作速度的差异。在地坑的侧，装有光电反射器，当粉材下落到坑底时，反射器给出信号使驱动开卷装置的电动机停止工作，卷材进给中断：当羟几次落料切断后地坑中的卷材逐步上升到一定程度，光电反射涔发出伯号，使驱动开卷装置的电动机起动.恢发卷材进给,开卷校平：从地坑上兆的板科进入向落料压力机进给的装置：落料乐力机落料井堆垛.目前，国内各大汽车厂的车身粒盖件的批量生产均采用冲压自动化牛.产线或者大型多工位压力机，前者羯本都是由单台压力机申联成一条生产线，压力机之间零件的搬运采用机器人完成，这种通过机器人祖成的自动化冲压级，在世界葩围内忠到了广泛的应用,在自动化生产线中，还包括自动化板料拆垛装置.5 .废料处理方式大批量生产车身时，冲压后的暖料处理是汽车网盖件生产中不可缺少的一个环节，在较大的汽车车身生产工厂，由于生产后大，废料把一饭占额材料的25%'10%）,一股在冲压厂房地下设有复杂的废料处理系统,咙料处埋的i般过程为：废料的收集.从J长力机冲模上顺序下来的废料通常都采用由冲压设备旁的斜措自动经设在压力机前后地面上的废料洞口下的滑槽滑入地下输送带上。由地下输送带将废料送至处理车间”用打包机打包成块.将压好的废料块由S用运输车送出.图5-56为地下冲压废料处理系统示意图.-»E±rtt2-sfjs*3主传4分配住医帝6.7iEHe8ewf?法带9Kmti10.多用小车0D5-MlfcT*K«MAe«K»t.3B【提问】1 .汽车落料剪切生产线的结构组成？2 .半自动冲压生产线结构祖成？【布置作业】刚性连接的自动线和柔性连接的半自动生产线的结构组成、工作原埋？【总结】