熱沖壓工藝的特殊性,自動化輔具在熱沖壓生產(chǎn)中占有十分重要的作用。輔具設(shè)計的好壞決定著生產(chǎn)的穩(wěn)定性,甚至成為自動化生產(chǎn)及節(jié)拍提升的瓶頸。熱沖壓自動化輔具包含拆垛端拾器、上料端拾器、取件端拾器、激光切割支具、拋丸掛具。
拆垛端拾器
熱沖壓成形生產(chǎn)線的拆垛端拾器由骨架、電氣元件、安裝組件組成。結(jié)構(gòu)與冷沖壓自動化生產(chǎn)線基本相同,同樣采用吸盤吸取板料。冷沖壓線板料多為方料,端拾器骨架及吸盤為規(guī)則陣列布置,實(shí)現(xiàn)不同料的通用;而熱沖壓件基本為A柱、B柱等,不規(guī)則料較多,且一般為細(xì)長件,吸盤一般隨形布置,一列即可,通用具有局限性。
熱沖壓線拆垛端拾器為實(shí)現(xiàn)不同制件間通用,在骨架設(shè)計上,將吸盤固定結(jié)構(gòu)設(shè)計為可前、后、左、右移動式,吸盤可在橫梁上左右移動,橫梁可在主梁上前后移動,以適用不同形狀、不同尺寸的板料。
上料端拾器
熱沖壓生產(chǎn)中,由于加熱后的鋼板處于高溫狀態(tài),無法用吸盤抓取,故其上料端拾器上采用特定制作的夾持器(氣缸帶動夾鉗)。熱沖壓生產(chǎn)線的上料端拾器由骨架、電氣元件、夾鉗、防護(hù)板及安裝組件組成。此部分是熱沖壓線最關(guān)鍵的工位,需保證板料抓取位置精確性及穩(wěn)定性。根據(jù)料片形狀復(fù)雜程度,可采用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
形狀規(guī)則簡單的板料,如方形料、梯形料,可采用一個氣缸帶動多個夾鉗形式,如圖2-1所示。此方式可保證夾鉗動作的一致性,減少氣缸使用,降低制作成本。但需注意夾鉗的運(yùn)動方向與加熱爐送料輥?zhàn)拥慕嵌取T诠?/SPAN>藝設(shè)計階段,需考慮生產(chǎn)中板料的抓取方向,平行送料輥抓取為最佳狀態(tài);如θ過大,夾鉗打開、夾緊與送料輥有干涉風(fēng)險。
運(yùn)用此種形式,夾鉗結(jié)構(gòu)分連接和夾持兩部,夾持部分可前后調(diào)節(jié),使一個氣缸上多個夾鉗根據(jù)料片輪廓小范圍調(diào)整至最佳位置。
實(shí)際生產(chǎn)中,熱沖壓件多為A柱、B柱等內(nèi)加強(qiáng)件,板料形狀多弧形不規(guī)則料,此時一般設(shè)計一個氣缸帶動一個夾鉗,夾鉗根據(jù)料片輪廓布置,在允許范圍內(nèi),還可根據(jù)料邊曲線法線方向設(shè)置角度,不受其他夾鉗限制,可實(shí)現(xiàn)板料的最佳夾持狀態(tài)。
取件端拾器
熱沖壓成形生產(chǎn)線的拆垛端拾器由骨架、電氣元件及安裝組件組成。加熱后板料經(jīng)模具壓制和保壓冷卻后,溫度降至200℃左右,此時仍不能用普通膠質(zhì)吸盤取件。一般設(shè)計為永磁吸盤。端拾器重量與自動化生產(chǎn)節(jié)拍成反比,故設(shè)計時除骨架主結(jié)構(gòu)保證剛度,其他部分均減重設(shè)計。
激光切割支具
熱沖壓成形后,板料成為半成品。因制件材料機(jī)械性能較高,無法通過模具加工,故需采用激光切割進(jìn)行制件修邊沖孔,激光切割支具是支撐和定位制件、保證切割制件精度和穩(wěn)定性的輔助工裝,由骨架、支撐定位結(jié)構(gòu)、夾緊單元、電氣元件及安裝組件組成。
目前普遍使用的為旋轉(zhuǎn)工作臺式激光切割設(shè)備,制件切割過程中,產(chǎn)生大量的煙塵,設(shè)備有廢料輸送及排煙塵系統(tǒng),支具結(jié)構(gòu)設(shè)計中,支撐、定位等安裝面盡量做小,留有漏空保證上下通氣流。如安裝面為一整塊BASE板,則設(shè)計上留出空間開孔。
對于制件的支撐、定位結(jié)構(gòu),因制件成型后與產(chǎn)品數(shù)模存在一定差別,且熱沖壓工藝制件型面特征一般較為簡單,如只依靠型面定位,制件穩(wěn)定性差,切割后制件一致性不能保證。這種問題可通過以下兩種方法進(jìn)行改進(jìn):
①設(shè)計明顯的特征,如凸點(diǎn)、凹包等。因熱沖壓是在板料加熱后壓制成型,故凹包等明顯特征在成型后表面會有缺陷,減薄率較大,故特征一般設(shè)置在工藝補(bǔ)充區(qū)域,激光切割將此部分去除。
②設(shè)計定位工藝孔。采用定位孔可精確定位制件,是最為理想的定位方式。
此定位孔設(shè)計位置需遵循以下三方面原則:
①為保證激光切割制件精度,成型工序同樣使用此定位孔定位,需考慮定位孔設(shè)置位置及形式不影響上料;
②如設(shè)置在產(chǎn)品區(qū)外部,不能降低原材料利用率;③設(shè)置在成型過程中不走料區(qū)域,孔無變形,保證精確性。
拋丸掛具
熱沖壓使用的板料分為有鍍層和無鍍層兩種。有鍍層的加熱成型后表面無氧化皮,無需拋丸。但板料在加熱爐中加熱過程中會有粘輥問題,加熱爐的維護(hù)成本高。故現(xiàn)在普遍使用的是無鍍層的板料,在加熱成型后表面有氧化皮,在激光切割完成后需有拋丸、涂油工序,此時就需有專用的掛具。掛具的設(shè)計重點(diǎn)有兩方面:①掛件數(shù)量。拋丸涂油線一個循環(huán)承載的掛具數(shù)量是一定的,循環(huán)時間也是一定的,在同樣的能耗和時間里,掛件數(shù)量越多,生產(chǎn)效率越高,相對單件成本則越低;②通用性。一般拋丸涂油線承載掛具數(shù)量為200個左右,若不同制件生產(chǎn)需更換掛具,工作量是非常大的。若設(shè)計實(shí)現(xiàn)掛具通用,不僅節(jié)省了不同制件生產(chǎn)時掛具更換工作,還可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)庫存,隨時調(diào)整生產(chǎn)計劃,增加了生產(chǎn)的柔性控制。