汽车纵梁数控冲孔新技术

１直线模换模过程 １．支座２．复位气缸３．气缸支座４．气缸５．上滑动 块６．滑槽７．固定支座８．导柱９．上模座１０．上模 １１．退料杆１２．导向套１３．卜模联接座１４．自润滑轴 衬１５后盖１６．后导槽１７．下滑动块
动避让）。而槽梁冲则在主机前后各设置两个中心夹 钳，纵梁通过主机时，４把夹钳接力完成槽梁的输 送。输送时始终保持有两把夹钳夹住纵梁。
轮支架。平板冲时采用４列滚－ｑ＇ｅ支撑，板料平直。槽
梁冲时则翻倒外侧的两列滚轮，采用中间的两列滚
轮支撑。采
用滚轮的优
点为夹钳行
走时穿行于
中间的两列
滚轮之间，
与料道互不
干涉。如图３
所示。
图３滚轮料道
设置两把主夹钳，采用交流伺服电机一齿轮齿 条消隙驱动；设置两把辅助夹钳，无杆气缸驱动。为 适应料端的翘曲，主辅夹钳均可在１０ｍｍ范围内上
造厂的车架纵梁还是依靠大吨位压力机一次冲孑Ｌ后 弯曲成形。这种方式设备、模具投资费用巨大，如果 车型稳定。孔的规格数虽、位置稳定，该工艺的生产 效率也还是很高的，模具制造费摊下来也还经济。但 随着市场多样化、变型车需求越来越旺盛，此种方式 已经不能满足市场的需要。
对于中小型卡车生产厂家，以前则多采用钻模 板／摇臂钻划线钻孔这样的机加Ｋ？Ｋ艺。投资虽不大 但工人劳动强度很高，效率低，制孔精度差，再加上 钻模板的准备，十分费时费力。所以高效高精度的纵 梁数控冲孔技术一经出现，便很快得到了应用。
开式主机直线排列模具库的结构和选模原理如 下：
首先，模具顺并方向直线排列，冲孔时便于在槽 梁内移动。模具布置时大孔模在中间，／．ｂ孑Ｌ模在前后 两侧，并行排列。另外数量多的冲模还按双份进行设 置。模具为可拆卸式，既可上下模单独更换，又可整 体更换上下模座。
直线模换模过程（图１）：①复位气缸２上腔常 通压缩空气，气缸始终处于下压导柱８状态。②上滑 动块５（抽铁）和下滑动块１７通过换模气缸４的推 拉，在导向滑槽６中移动。③图示位置上，如果下滑 动块１７移动到最右端，则导柱８的上退空间打开， 在冲孔时冲头１０后退。这样则只有左侧的冲头能有 选择地进行冲孔。
对于单层变截丽变宽度纵梁，可以采用平板纵 梁数控冲孔工艺后大吨位压力机弯曲成形的工艺。 对于变宽度等截面槽梁，目前比较经济的工艺是在 数控冲孔的基础上完成孔加工，再在数控折弯机上 终成形。
上述可见，纵梁数控冲孑Ｌ工艺应用已经越来越 广泛。数控冲所能达到的Ｉ艺性能、孔位精度和节拍 如下：
工艺范闸：除圆孑Ｌ外，还可以冲制异形孑Ｌ（如矩 形孔、椭圆孔等），最小孔径不小于来料厚度。
１引言 汽车车架纵梁数控冲孑Ｌ生产线是一种集机械制
造、计算机数控技术、液压控制技术、气动控制技术 等于一身的孑Ｌ冲切设备。相对于以前的制孔工艺装 备，具有投入产出比例高、加工效率高、自动化程度 高、柔性化生产强、制孔精度高等特点，适应于汽车 纵梁的大批量生产和多品种小批量的柔性生产。
２汽车纵梁数控冲技术的发展 直至上世纪８０年代中期，大批量产Ｉ叶Ｊ的卡车制
孔时所有冲模的下死点一致。冲孔时土作行程 ２０ｍｍ。频次可达６０ｍｉｎ～。
５结束语 数控技术的应用，使得汽车纵梁制孔设备和加
工工艺都得到了很大的提升。可以预见，随着设备制 造技术日臻完善，数控冲的加工效率会越来越高，纵 梁生产工艺也会越来越成熟。
【参考文献】
【ｌ】文怀兴．数控铣床设计．北京：化学工业出版社，２００５—１１． 【２】李长江墩控机床编程与操作．北京：机械工业出版社，２００２—０１．
气囊的作用下抬起，开始送料。压料力５０ｋＮ。
为补偿槽梁来料翼面与腹面的直角度误差等，
主机下模座的两侧各设置了一组直线位移传感器补
偿左右梁的偏差。当槽梁进入主机冲孔区域后，传感
器滚轮与翼而全程贴合采集数据，对比输入值后确
定补偿偏差。平板冲时补偿装置退出。
腹兼平数控冲采用了既能用于平板输送又能兼
顾槽梁输送的４列滚轮料道，每６００ｍｍ长设一组滚
文章编号：１６７２—０１２１ｆ２００９）０６—００６７—０３
汽车纵梁数控冲孑Ｌ新技术
杜建政 （陕西重型汽车有限公司，陕西西安７１０２０１）
摘要：本文阐述了汽车纵梁数控冲孔新技术的发展和新工艺的应用，简要地分析了典型数控冲孔设 备——腹兼平数控冲孔生产线的工作原理和技术特点。
关键词：机械制造自动化；数控冲孔生产线；纵梁；汽车 中图分类号：ＴＧ３８６．２ 文献标识码：Ｂ
Ｔｈｅ
万方数据
万方数据
图２腹兼平数控冲孔生产线
丝杠驱动，低摩擦直线导轨上滑移。
主机公称冲孑Ｌ力１２００ｋＮ，１０ｍｍ厚来料。最大
冲孔０５０ｍｍ。主机的角刚度满足３．４角分的许用角
变形要求。主机底座固定后，四周采用定位顶丝保持
长期精度稳定。
采用液压随动压料工艺：冲孑Ｌ前压料架先行压
紧来料后再开始冲孔。当冲头返回至设定高度后，在
纵梁的移动方向为沿着与主机移动相垂直的方 向作不后退的单向行进（菇向）。冲：ｆＬｕ，ｄ模具选择后 通过伺服电机控制两个方向的坐标联动来寻孔定 位。
数控冲的模具排列方式和选模方式是整个技术 的关键。早期的转塔冲模具为回转塔式布置，选模时 依靠伺服电机带动模具库旋转来确定。现在的直线 换模则是在主机滑块下端顺ｘ方向同定四列直线式 排列的冲模，依靠换模气缸抽拉小小的垫铁来实现， 结构形式大为简化，换模速度大大提高。
为基准冲切夹
紧点间中心孔 找正。每根料
选择两组装置
来确定中轴线
即可（图４）。
腹兼平数 控冲采用进口
图４坯料中轴线的确定
博世力士乐液
压系统，插装阀式大流量电液比例阀控制。在主油缸
的行程上通过直线位移传感器全程反馈，油缸的上 下死点可在数控系统中随意设置。不同高度的冲模
理论上也可以实现独立的下死点位置设定，保证冲
从初期的单面冲一台主机，到可同时冲孔的３台单 面冲主机，生产效率大大提高。
设备造价方面，国产单主机数控冲的设备造价 约为２５０～４００万元，三而冲约为８００～１０００万元。相 比较大吨位压力机其投入产出比例高，大大降低了 企业的投资风险，尤其是在新产品的试制阶段。
数控冲适用于单层纵梁的冲孔。对于双层纵梁 来说，如果内外梁的来料偏差大，会造成分别冲孔后 合梁的孔错位，所以其生产５１２艺为外梁冲孔后焊接 合梁，之后再由摇臂钻钻孔生产线“透钻”内梁而成； 如果内外梁的来料偏差小、精度高，则可采用双层梁 分别冲孔后直接合梁的１二艺。
腹兼平数控冲由自动化物流部分、数控冲孑Ｌ主 机部分以及电气控制中心部分组成（图２）。
自动化上下料系统采用数控伺服方式，来料在 台车上定位对齐，分层排列后。抓取采用断电吸附的 磁铁来实现。
主机为可移动开式机身，安装维修方便。机身上 设置主油缸、滑块、模具库、检测装置等部件，底座上 固定伺服驱动装置。采用永磁交流伺服电机一滚珠
数控系统为多轴联动的专用于冲孔的点位控制 系统；伺服系统采用半闭环控制；各数控轴均采用绝 对值旋转编码器，可实现断电续冲功能。
建立工件坐标系，以纵梁最前端为茗轴原点，通 过设在输送料道前端的光电开关获取。Ｙ轴原点则 通过找出来料中心线获取。
建立机床坐标系，设主机前的伺服轴为戈。轴， 主机后伺服轴为茗：轴，其原点均在最右端。另外模 具库前两个冲模的对称中点为识别刀库的刀架相关 点，各个冲模以此为基准确定刀偏。
汽车纵梁数控冲技术经历了从转塔换模冲到直 线换模冲的发展历程。转塔冲的模具选择速度慢，主 机机身笨重、移动速度慢，生产节拍低；而直线换模 冲换模速度快，效率高。实际比对，转塔冲的机身重 量约是直线换模冲的１．５倍，生产效率是直线换模 冲的２／３左右。
对于不同形式的纵梁，目前市场上已开发出了 平板数控冲、ｕ型等截面直槽梁腹丽数控冲、Ｕ型等 截面直槽梁二而冲以及腹兼平数控冲。主机数量也
软件排刀时，通过计算ＣＡＤ图形中每个孔到工 件戈轴原点距离，加上相应冲模刀偏值的总和，从小 到大进行排序，实现ｚ轴的单向行进。根据以上方 法，在自动编程软件下，自动生成加工程序。
４腹兼平数控冲孔生产线的组成与技术特点 腹兼平数控冲是既可用于平板冲孑Ｌ又可兼顾腹
板冲孔的新型直线换模数控冲孑Ｌ设备，相对于单纯 的平板冲和腹板冲，其独特的输送滚道、夹紧方式、 对中装置都为首创。其技术特点如下：
下浮动。断电时夹钳不松开，回路上设有液压锁和蓄 能器。
对于平板梁和槽梁，均采用双向同步夹紧对中
装置定位，该方法是能实现腹兼平的关键之处。对中
后的中心轴线作为数控系统Ｙ向尺寸的原点，数控
系统依此进行Ｙ坐标运算。对中装置固定于主机上 料侧的料道上，根据纵梁长度优化后设置５组，采用 制动电机一正反向丝杠同步对中。安装时以第一组
３直线换模数控冲的工作原理 直线换模冲采用液压冲孔技术。工作方式为油
缸每上下运行一次，完成一个孔的冲裁。 直线换模冲的主机形式有两种：一为可移动开
式机身；另一种为固定式闭式机身。前者适用于／Ｊ，：ｆＬ 的冲切，后者适用于大孔的冲切。开式机身的移动方 式为主机在设备的固定底座上作前后滑移；固定式 闭式主机机身固定，仅模具座前后移动，数控系统中 设为Ｙ向。
冲孔精度：孔对应翼面基准点的位置度偏差＋／一 ０．２ｒａｍ；孑Ｌ距石向偏差＋／一０．１５／４００ｒａｍ．＋／一０．３０／３０００
收稿日期：２００９—０９—１ｌ 作者简介：杜建政（１９６４一），男，工程师，从事机电设备的设计制造
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业扩展到了其他行业，如电力行业的铁塔角钢也采 用了该项冲孔技术。可以预见，直线换模冲孔技术必 将在更多的领域得到更广泛的应用。