新能源汽車定轉(zhuǎn)子沖片自動化生產(chǎn)線的設(shè)計與規(guī)劃

陶承虎， 曹振波， 張 強， 潘振東

（沈陽新松機器人自動化股份有限公司， 遼寧 沈陽 110169）

0 引言

新能源汽車運行主要靠電機實現(xiàn)，而定轉(zhuǎn)子鐵芯作為電機的核心部件，其生產(chǎn)質(zhì)量對于新能源汽車運行的穩(wěn)定性有著重要的意義， 并且在生產(chǎn)過程中我們也發(fā)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子鐵芯的生產(chǎn)成本能夠達到電機總成本的30%以上。 而通過了解傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝我們發(fā)現(xiàn)，手工送料和取件的方式，很難提升部件生產(chǎn)效率，并且具有較高的危險性。而自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的引入，除了能夠提高生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)安全性，還能進一步提升生產(chǎn)的精確度，從而生產(chǎn)出質(zhì)量上乘的定轉(zhuǎn)子鐵芯技術(shù)。所以，深入優(yōu)化新能源汽車定轉(zhuǎn)子沖片自動化生產(chǎn)線，對于汽車制造行業(yè)以及機械行業(yè)發(fā)展，都有著十分重要的意義。

1 鐵芯沖片自動化線設(shè)計

1.1 鐵芯沖片工藝的選擇

在實際生產(chǎn)過程中，單沖、復(fù)沖、進級沖是常用的沖裁方式。所以，沖片的沖裁方式也可以選擇以上任意一種，但是仍然也需要考慮到生產(chǎn)類型或者沖片結(jié)構(gòu)等因素。一般來說，相比其他沖裁方式，復(fù)式?jīng)_裁能夠有效提高生產(chǎn)效率，并且具有較高的沖片精度，因此是生產(chǎn)線中廣泛采用的技術(shù)手段。 這種技術(shù)手段的實現(xiàn)，通過在沖床上安裝復(fù)沖模的方式，從而將全部定子或轉(zhuǎn)子槽形在一個工序內(nèi)完全沖出。 對于部分結(jié)構(gòu)特殊的轉(zhuǎn)子，可以將工序數(shù)量調(diào)整為2 個或者3 個。為了保證部件外圓和內(nèi)圓的同軸度，可以采用統(tǒng)一工序、同時沖出的技術(shù)方案[1]。

1.2 沖片生產(chǎn)工藝流程

常見工藝流程如圖1 所示。

圖1 沖片生產(chǎn)工藝流程示意圖

1.3 定子和轉(zhuǎn)子沖片自動化生產(chǎn)線

在實際設(shè)計過程中， 可以將定子和轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)線分開設(shè)計，如圖1 所示。 其中，定子沖片包括定子開坯、落定子片等步驟， 沖床的選用需要根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有沖床型號以及沖裁力計算公式進行確定，機械手則主要完成定子片的傳遞與收集工作。在定子開坯過程中能夠完成轉(zhuǎn)子沖片整形工作，隨后進入定子送料臺，材料經(jīng)機械手運送至沖床內(nèi)，將轉(zhuǎn)子內(nèi)部形狀沖出，在由機械手送入下一臺沖床，完成其他結(jié)構(gòu)的沖裁操作[2]。

1.4 系統(tǒng)技術(shù)路線規(guī)劃與設(shè)計

三維建模軟件的應(yīng)用能夠更好地完成機械手自動化沖片方案的設(shè)計工作，在三維建模軟件中能夠?qū)C械手運轉(zhuǎn)過程中涉及到的參數(shù)進行驗證，從而為配套工裝的完善提供參考。另外，在不斷的比較以及分析過程中，技術(shù)人員也能對生產(chǎn)工藝產(chǎn)生更為深刻的理解，為后續(xù)設(shè)計質(zhì)量的提升創(chuàng)造有利條件[3]。

2 機械手的組件與控制系統(tǒng)

2.1 機械手相關(guān)組件

沖壓生產(chǎn)過程對精度有著較高的要求，這樣才能保證零件的沖裁過程是精確的，另外也能避免沖裁過程對生產(chǎn)線造成損傷。 那么在設(shè)計過程中，就需要讓吸取傳送設(shè)備保持穩(wěn)定與牢靠。因此，做好驅(qū)動氣缸部分的設(shè)計，就是提升機械手運作穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在。在設(shè)計過程中，一般會選用高精密線軌以及諧波減速器，這樣能夠在提高生產(chǎn)精確度的同時，提升操作的靈活性。并且，由于定子、轉(zhuǎn)子疊片的厚度會隨著沖壓過程的完成而變大，所以機械手需要通過感應(yīng)器掌握工件的精確位置[4]。

2.2 機械手集中控制系統(tǒng)

機械手集中控制系統(tǒng)中需要具有手動模式，這樣能夠保證系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時能夠?qū)崿F(xiàn)人工操作，保證企業(yè)的正常生產(chǎn)。另外也應(yīng)該融入自動運行以及示教編程等功能。手動模式中應(yīng)該包括手動和回零操作，事先的示教驗證工作的開展，能夠保證機械手移動、旋轉(zhuǎn)燈工作的順利，同時也能縮短生產(chǎn)節(jié)拍。具體來說，要先做好取料坐標的設(shè)置，隨后完成輔助設(shè)置，進而保證各個操作的穩(wěn)定性和準確性[5]。

2.3 自動運行

自動運行時，機械手將循環(huán)執(zhí)行從取料到放料，再到控制沖床沖壓等動作。以上下兩位沖床的工件傳輸為例，自動運行開始后，機械手移至取料待機點位置，在上位沖床完成沖片，機械手控制系統(tǒng)檢測到?jīng)_床上模部分運動到上止點后，旋轉(zhuǎn)機械手并下移至工件的位置，接著打開吸盤。當檢測到壓力后，證明工件已經(jīng)被吸盤拾取，然后機械手升回取料點上方后移至放料待機點位置。待下位沖床完成沖壓后，移至放料點，工件被放到預(yù)定的位置。機械手返回后輸出信號，發(fā)出沖床可繼續(xù)工作的指令。機械手放料完成退回待機位置之后，會控制沖床沖壓，注意切勿將身體任何部位伸入沖床模具內(nèi)， 發(fā)生緊急情況要按下急停按鈕，待機器停止后進入操作區(qū)域進行維護。

3 新能源汽車生產(chǎn)工藝發(fā)展趨勢

通過對新能源汽車定轉(zhuǎn)子沖片自動化生產(chǎn)線的設(shè)計與規(guī)劃進行討論，我們發(fā)現(xiàn)自動化、智能化的設(shè)計思路已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 因此，在未來新能源汽車生產(chǎn)工藝設(shè)計中，也將繼續(xù)致力于系統(tǒng)的智能化與自動化方向。 同時，在系統(tǒng)中，各種集成技術(shù)、傳感技術(shù)、遠程控制技術(shù)也將得到廣泛的應(yīng)用。 所以，機械設(shè)計也不僅僅包括具體的金屬構(gòu)件設(shè)計，還應(yīng)該融入電氣設(shè)計、電子電路設(shè)計等內(nèi)容。

4 總結(jié)

鐵芯沖片自動化線設(shè)計工作對于提升新能源汽車電機質(zhì)量有著十分重要的作用。 在設(shè)計過程中，技術(shù)人員需要做到堅持以人為本、以質(zhì)量為本的設(shè)計理念，從而設(shè)計出操作便捷、生產(chǎn)效率更高的工藝流程。同時，技術(shù)人員也應(yīng)該不斷學(xué)習先進的控制技術(shù)與傳感技術(shù)，將這些技術(shù)融入到實際生產(chǎn)中去， 從而在提升生產(chǎn)線設(shè)計成果質(zhì)量的同時，促進汽車制造行業(yè)、機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展與進步。