汽車縱梁數(shù)控平板沖主機直線換模技術(shù)的故障原理及改進應用

李 征

（陜西重型汽車有限公司， 陜西 西安 710200 ）

汽車縱梁數(shù)控平板沖主機直線換模技術(shù)的故障原理及改進應用

李 征

（陜西重型汽車有限公司， 陜西 西安 710200 ）

2007年我公司購買了兩條汽車縱梁數(shù)控平板沖生產(chǎn)線，在使用過程中直線換模機構(gòu)經(jīng)常性發(fā)生故障.本文闡述了核心機構(gòu)直線換模機構(gòu)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)、故障原理及改進。改造后大大降低該處故障率，保證了安全生產(chǎn)。

汽車；縱梁；數(shù)控沖；

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)02-116-03

引言

隨著重卡市場的競爭和對重卡的品質(zhì)要求越來越高，汽車縱梁平板數(shù)控沖生產(chǎn)線作為近年來汽車工業(yè)縱梁加工的新工藝，逐步取代了完全靠鉆模板、搖臂鉆爬孔的工藝方法。新加工方法具有加工精度高、孔成型質(zhì)量好、效率高，質(zhì)量穩(wěn)定的特點，因此汽車縱梁平板數(shù)控沖生產(chǎn)線設備廣泛被各汽車生產(chǎn)廠家采用，在企業(yè)中發(fā)揮了不可替代的作用。數(shù)控沖選模方式和排模方式作為其核心關(guān)鍵技術(shù)，在實際使用中存在較高的故障率，造成對生產(chǎn)的沖擊及較高的維修費用，使得各使用單位不得不深入研究設備機構(gòu)原理，通過在實踐中摸索改進，來試圖降低該處的故障率低，提高穩(wěn)定性，這對使用單位意義重大。

1、直線模機構(gòu)技術(shù)發(fā)展及結(jié)構(gòu)、原理的介紹

1.1 直線模技術(shù)的發(fā)展

數(shù)控平板沖早期相當一段時間設備一直采用磚塔式模具換模技術(shù)依靠伺服電機帶動模具孔旋轉(zhuǎn)選模，效率低，加工孔種類數(shù)量有限，占用空間大，多維結(jié)構(gòu)布局不方便，甚至無法布局，不能適應U型加工及三D加工，而被逐步淘汰。做為縱梁U型沖孔設備和3D沖孔設備中的核心技術(shù)直線模換模結(jié)構(gòu)，依靠控制氣缸帶動選模可大幅提高換模速度，由于結(jié)構(gòu)緊湊可以布置較多沖頭的特點，在數(shù)控沖孔設備中得到廣范應用。隨著縱梁平板數(shù)控設備孔種類的增加及對換模速度和設備效率的的要求，平板數(shù)控沖的磚塔式也全部采用直線模換模技術(shù)。

1.2 直線模機構(gòu)的功能布局及工作原理

（1）目前市場上存在單層直線模布局和雙層直線模布局，而單層直布局主要應用在孔位較少的場合，孔徑較大的地方，如圖一中間大空單層布置，雙層直線模并行排列布局因為可以布置兩層在較小的空間進行小孔的集中布局，增加了孔種類和數(shù)量，如圖1，兩側(cè)雙排小孔布置。

（2）工作原理：

通過電磁閥控制氣路的通斷來控制選模氣缸帶動墊鐵運動進行選模

單層布置的工作過程：如圖2，工作時，如需使用該模具沖孔，則氣缸4動作，推動滑動塊5墊在導柱8的上方，整個直線模座在主油缸的活塞桿推動下，整體向下運動，完成沖孔動作，而沒有參與沖孔的模具上方由于沒有滑動塊墊在導柱的上方，沖頭接觸到板料后就往回縮。在每次沖孔動作結(jié)束后，沖頭上方的模具復位氣缸2通過電磁閥控制動作，推動導柱向下運動回到原始位置，開始下一次的選模動作。

工作時，如果需要沖壓內(nèi)排的模具，如圖3，則上方的氣缸4往會縮，拉動的上滑動塊墊5在內(nèi)排模具上方的導柱上方，下方的氣缸4也往回縮，拉動下滑動塊17脫離外排的模具導柱，這時方可進行沖壓。同樣在沖壓動作結(jié)束后，模具復位氣缸2會通過電磁控制閥控制動作將導柱向下推回到原始位置。

2、直線模機構(gòu)中復位技術(shù)的發(fā)展、及優(yōu)缺點

目前各大數(shù)控沖生產(chǎn)廠家在直線模技術(shù)中存在兩種復位技術(shù)：

2.1 彈簧復位技術(shù)

依靠彈簧進行復位將導柱壓下，如圖三，早期的直線模結(jié)構(gòu)一直采用彈簧復位技術(shù)，因彈簧復位效率高，可在離開板材后彈簧立刻進行復位在，整個主機抬起的過程中將導柱死死的壓下，保證了抬起后下個選模墊鐵插入時有足夠的空間。該技術(shù)可大大降低由于導柱沒有被完全壓下導致墊鐵和導柱的相撞幾率，從而減少故障和維修率，但隨著多年的使用發(fā)現(xiàn)導柱和墊鐵的相撞很難完全避免。隨著時間延續(xù)，墊鐵被撞擊出一定毛刺并且變的越來越大，導致墊鐵運動不流暢或卡死報警，維修極為困難。該機構(gòu)因為復位彈簧時刻壓在導柱上并且力量較大，在雙層布置時，上滑動塊被復位桿擋?。↙形墊鐵）無法取出（如圖四），而要維修需要將整個主機所有沖頭壓板全部拆卸。維修的工作量和難度均較大，維修時間較長，這樣對生產(chǎn)造成了嚴重的影響，因此近些年的產(chǎn)品中，國內(nèi)、國外各生產(chǎn)廠家逐步淘汰彈簧復位技術(shù)，選擇氣動復位技術(shù)的研究。

2.2 氣動復位技術(shù)

依靠復位氣缸上下運動將導柱壓下，如圖四。氣動復位技術(shù)的優(yōu)點，保留了彈簧復位的功能，依靠氣動控制氣缸來實現(xiàn)，因為復位氣缸的壓桿只要沒有氣就不會一直壓在導柱上，這樣即使發(fā)生墊鐵和導柱相撞出毛刺的時候，只需簡單的工具將復位氣缸的桿輕輕頂回去，使得上滑動塊（L型墊鐵）很容易取出，進行修復，發(fā)生該故障的修復時間一般30-60分鐘，大大縮短維修時間，很維修難度，從而得到推廣，取代彈簧復位技術(shù)。

3、新技術(shù)發(fā)展存在的問題研究及改進

3.1 雖然氣動復位技術(shù)被各設備生產(chǎn)廠家看好而普遍采用，但在近些年的實際應用中，各使用廠家反饋氣動復位技術(shù)選模卡死報警的故障率過高，故障頻次遠遠大于彈簧復位技術(shù)。由于普遍反映設備該處故障率過高，并且很難徹底解決，這在一定程度上阻礙了氣動復位直線模技術(shù)的發(fā)展，這也是導致目前氣動復位技術(shù)和彈簧復位技術(shù)并存的主要因素之一。由于使用過程中墊鐵運動不暢卡死頻繁報警使得維修費用過高，對生產(chǎn)的影響過于頻繁，這使我們不得不重視研究其中的故障原因，從而進行改善來減少故障率以保障生產(chǎn)。

3.2 直線選模氣動復位頻繁報警墊鐵運動不暢卡死的主要原因

導柱和墊鐵相撞概率太高，導致墊鐵前端棱角出現(xiàn)毛刺，在運動過程中不暢或卡死造成選模氣缸報警。

3.3 對造成導柱和墊鐵相撞的分析及改進

如圖三，選模墊鐵在被插入之前導柱必須被完全壓下，來保證墊鐵插入時有足夠的空間不會撞到導柱，而發(fā)生故障是由于在插入墊鐵時導柱沒有被完全壓下，在大量的維修次數(shù)和維修經(jīng)驗的摸索中我們發(fā)現(xiàn)導致沒有被完全壓下，起初發(fā)現(xiàn)是沖頭或?qū)еK或有異物，導致導柱向下運動的阻力加大，但這在整個故障次數(shù)中占得比例較少。為發(fā)現(xiàn)問題的實質(zhì)，我們對運動過程及氣路圖進行了詳細分析，發(fā)現(xiàn)復位氣缸不用的時候是沒有氣的，只有在使用的時候電磁氣閥工作才通氣，在整個沖頭抬起之后電磁氣閥接到機床的指令后才通氣，復位氣缸開始壓導柱，雖然整個動作較快，但是要在極短的時間內(nèi)要完成整個動作，對反應時間有極高要求。彈簧復位技術(shù)是在整個機頭剛要抬起的時候就開始壓下，在機頭提升過程中就可完成導致壓下的過程，比氣動復位在抬起后等待命令才壓下的時間要提前并縮短，從而保證抬起后導柱被完全壓下。結(jié)合這一特點，我們得到啟發(fā)，利用壓縮空氣可壓縮的原理對氣動復位技術(shù)的氣路進行改進，如圖六，原有氣路25個復位氣缸通過復位氣缸電磁閥控制，改進方法，將復位氣缸電磁閥得電條件改為開機得電，關(guān)機失電，機床在整個開機后工作中復位氣缸一直處于長通狀態(tài)，復位氣缸一直處于壓下的動作，其作用類似彈簧，可在機床抬起時第一時間就將導柱壓下，在機床抬起后墊鐵插入前導柱完全壓下，可保證有足夠的空間插入墊鐵，從而大大降低導柱和墊鐵的撞擊概率，使故障得到有效改善。為了盡可能避免對設備程序的修改，我們從氣路上改進，不經(jīng)過復位氣缸電磁閥，直接將氣路氣源和復位氣缸相連，使復位氣缸一直保持有氣狀態(tài)。

3.4 從原理本質(zhì)入手,對技術(shù)的發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題進行研究并改進，改進后使用效果非常明顯，通過改進后，我單位每月比原來維修費用節(jié)約0.8-1.3萬元，該處故障現(xiàn)象大幅度降低。

4、結(jié)術(shù)語

隨著重卡企業(yè)產(chǎn)量日益增大和汽車企業(yè)對重卡品質(zhì)的不斷升級，對縱梁加工質(zhì)量的要求不斷提高，數(shù)控沖設備得到廣泛應用，這使得數(shù)控沖孔設備在企業(yè)縱梁加工中的地位越來越高，數(shù)控沖孔設備的高故障率直接影響著企業(yè)的產(chǎn)能及成本，也影響著數(shù)控沖孔設備行業(yè)的發(fā)展，本次研究通過摸索改進使得一直影響我單位的數(shù)控沖設備高故障問題得到較好的改善，同時對縱梁數(shù)控沖孔設備在行業(yè)中的發(fā)展有著深遠的意義，值得思考。

[1] 丁 中，汽車縱梁數(shù)控三面沖孔生產(chǎn)線，鍛壓裝備與制造技術(shù)，2005，（2）：29-32.

[2] 劉振堂，國外數(shù)控沖床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，鍛壓機械，2002//01.

[3] 江蘇金方圓編著 FM12-120平板數(shù)控沖說明書，江蘇；江蘇金方圓數(shù)控機床有限公司出版 2008.

[3] 法因數(shù)控編著 PPL50平板數(shù)控沖說明書，山東；山東法因數(shù)控機床有限公司出版 2008.

The Failure Principle and improvement of The Technology Based on Linear Exchange Model in CNC Punching for Truck's Beam

Li Zheng
(Shaanxi Heavy Duty Automobil Co.,Ltd., Shaanxi Xi'an 710200)

The two sets of equipmen of CNC Punching Line for Truck's Beam been bought My company in 2007, Linear Exchange Model For CNC punching process offen was failure during use.The development、Structure Principle、failure Principle and Improvement of the nechnology Based on Linear Exchange Model For CNC punching process have been introduced in zhe text。The,safety production is ensured with lower fault rate after the retrofit of the existing system

Truck; Beam; CNC Punching

U466

A

1671-7988(2015)02-116-03

李征，就職于陜西重型汽車有限公司車架廠。