材料成形装备及自动化第3章.ppt
叶春生主讲,精 品 课 程,本章主要内容,概述液压成形装备精冲压力机多工位压力机数控冲压装备伺服压力机塑性成形自动化,第3章,金属塑性成形装备及自动化,精 品 课 程,在大批量生产冲压件的企业中，自动化生产得到广泛应用.自动化生产线的应用可以降低成本，提高生产率.,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,板料冲压生产线自动化（1）冲压生产自动化的特点,以冲裁为例，由四个部分组成自动化系统：普通曲柄压力机；冲压模具；自动上下料机构；自动控制系统。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,冲压生产过程为三大类型：定值控制系统 在生产中要求被控量保持在规定的小范围附近，此规定值就是控制器的设定值。设定值是固定不变的，引起系统变化的只是扰动信号。可以认为，以扰动量为输入的系统是定值控制系统。随动控制系统 随着设定值的无规律变化，被控量相当准确而又及时地跟随设定值变化，自动达到平衡的位置。程序控制系统：控制系统的设定值按生产工艺要求有规律地变化，被控量需要按规定的程序自动进行，保证冲压生产过程顺利完成，达到程序控制的目的。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,（2）板料冲压生产自动化冲压生产自动化构成：主机和附设机构。主机:完成冲压工序加工的各类压力机和必要的各类其他加工机床。附设机构：完成自动线各种辅助工作所需要的机械装置和检测装置。采用自动送料装置是冲压生产自动化的主要内容自动送料装置通常可分为两大类型:条料、卷料和板料送料装置,冲压半成品送料装置。板料送料装置：摩擦式 机械式 摩擦式送料装置：辊式和夹持式 机械式送料装置：钩式和夹刃式等半成品送料装置：由于冲压件的形状多种多样，送料装置的形式比较多。通常这类送料装置的基本结构由以下几大部分组成：送料机构、储料斗、料槽、分配机构、定向机构、出件机构和理件机构等。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,冲压自动线形式：直流型自动线 转子型自动线直流型：压力机从工序间的传送装置是按顺序直线排列，在不同的时间内完成毛坯的加工和传送工作，在压力机进行冲压时，毛坯不动，在传送毛坯时、冲压加工要停止。转子型：毛坯的加工是在模具及毛坯同时连续移动的过程中进行的。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,按其工序间的联系特件分类：刚性联系自动线 柔性联系自动线,刚性联系自动线：工序之间无半成品储备作为补偿，严格要求各台设备之间同步。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,刚性联系自动线,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,柔性联系自动线：设备之间设有储料器，储存一部分半成品来进行补偿，设备之间不严格要求绝对协调：,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,锻压生产的柔性加工系统锻压生产的发展大致可分为四个阶段：第一阶段：手工操作的单机加工。由人工操作和控制一台加工机械。第二阶段：数控机床单机加工。加工机械由数控系统控制。但加工机械之间的物料传输 由人工完成。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,第三阶段：柔性加工单元（FMC），在计算机控制（CNC）下，加工单元可以独立地完成零件加工。坯料的送入与工件的退出、模具的更换等都按照加工程序自动完成。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,第四阶段；柔性加工系统（FMS）。柔性加工系统包括多台加工机床或加工单元组成的自动化加工系统、物料输送系统和计算机信息系统三大部分。FMS可以自动完成从零 件设计、制订加工工艺、物料输送、零件加工直 至工件运送输出的全过 程。同时，可以在很短 的时间内更换产品品种。FMS既保持了刚性流水 线生产自动化水平较高，生产效率高的优点，又 增加了生产的灵活性和 适应能力。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,锻压生产的柔性包括三个方面：加工过程的柔性、加工工艺的柔性及生产管理的柔性加工过程的柔性：强化加工设备本身的功能，并且增加设备与设备之间柔性的工件传送，使生产系统利用尽可能少的设备，可以适应尽可能多的加工程序。加工工艺的柔性：加工工艺能适合多种类型工件的成型和加工。无模具加工的各种新工艺，如激光切割、等离子切割、水射切割等加工工艺都具有很好的柔性。生产管理的柔性：生产系统能灵活地制订、调整和修改作业计划。实现锻压生产的柔性，主要依赖于锻压设备的自动化、物流的自动化和信息流的自动化。锻压生产的柔性加工系统是锻压生产当前发展的最高阶段。锻压生产的FMS，特别是板材加工的FMS技术已相当成熟。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,锻压生产板材柔性加工系统大致可分为三类：,1、以数控冲模回转头压力机（激光冲模或等离子冲模组合压力机）、数控直角剪板机、数控四边折弯机为主机组成的板材FMS，主要用来加工配电面板等板材；,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,2、以多工位压力机为主机的冲压FMS，用来加工冲压零件；,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,3、以各种锻造设备为主机的锻造FMS，用于锻造各种坯料。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,板材柔性加工系统,板材FMS一般由仓库单元、冲裁单元、剪切单元、折弯单元、辅助设备及计算机控制管理系统组成。仓库单元、冲裁单元、剪切单元和折弯单元既可以在FMS中统一由中央计算机管理，完成多工序加工，又可以脱离主生产线，独立运行完成单工艺的加工。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,FMS均由一些标准化了的易于采用的产品组成，分别采用这些产品的不同组合，构成满足不同生产要求的柔性制造系统。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,组成板材FMS的各部分（1）仓库单元由货架、堆垛机、托盘、自动检测装置、自动控制装置和计算机管理系统组成。堆垛机将放在托盘上的板材运送到仓库的指定货位或从指定货位中取出板材。堆垛机的检测包括地址检测、货物检测、货位状态检测等。地址检测：检测堆垛机行走的位置。货物检测：传感器探测货物在堆垛机上的高度和宽度，以控制货物不能超高、超宽，保证堆垛机行走过程中货物不碰撞货架。货物检测还包括重量检测，货物超重时发出报警信息。货位状态检测；堆垛机将货物放进指定货位之前，先通过传感器探测，确认货位是空的，再行操作，防止出现碰撞。堆垛机的控制指令由仓库管理与控制系统发送。仓库管理系统根据加工系统的要求查询所需物料存放的货位，再根据“先人先出”等一系列出库管理原则，确定出库货位，并将该货位的行列码通过监控系统传送给堆垛机的控制器指挥堆垛机到指定货位取出板材。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,（2）冲裁单元数控冲孔、步冲设备是冲裁单元的核心设备。数控冲床将CAD和CAM紧密结合，即将绘图、设计及加工紧密结合。在板件设计过程中，同时制订加工工艺，提供必要的工艺数据，如模具尺寸、材料规格、轮廓加工工序等。板材加工经常要考虑在同一块板上加工若干种零件，用套裁的办法可以充分利用材料。CADCAM也可实现工件在板材上排样的优化。板材FMS冲裁单元除以数控冲模回转头压力机为主要设备外，有时也用激光冲切压力机或数控等离子冲切压力机。激光冲切压力机和等离子冲切压力机将激光切割、等离子切割分别与刚性模冲切结合起来，根据零件的形状，大小、批量等，选择加工方法。形状复杂，尺寸变化大批量小的零件用激光切割或等离子切割；反之，则用模具加工更加适合。在数控系统的控制下，压力机可自动选择和交替采用不同的加工工艺。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,（3）剪切单元剪切单元的核心设备是数控剪板机。数控直角剪板机为龙门式结构，两个立柱、上横梁与底座通过预应力拉杆连接组成一个封闭框架。刀架在上横梁内作垂直运动。刀架上有互成直角的两个上刀片。个是平行于龙门的纵向刀片，另个是垂直于龙门的横向刀片。与直角剪板机相配套的有：带吸盘的供料装置、分选机构、卸料系统。直角剪板机可以一次剪切矩形板料，不需要将板坯退回、回转、重新定位，因此生产率高，也容易保证剪切精度。直角剪板机可进行编程操作。操作人员只要将原材料的尺寸、厚度及剪下板件的尺寸、件数输入后剪板机便自动进行剪切编程。不同尺寸的工件还可在板坯上交错排料。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,（4）折弯单元四边折弯机采用了独特的折弯工艺。折弯时，板料被上、下压紧模压紧，需要折弯的部分板料伸出在压紧模外。折弯模座在液压缸驱动下可作上下运动。当板料向上折弯时，折弯模座向上运动，用下折弯模抵住板料。到达向上行程的终点时，折弯模座停止运动，这时折弯角度接近90。然后下折弯模水平向前推出，使折弯角度继续增大，直到形成所需的角度所示。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,（5）辅助设备从仓库单元运送出来的板垛，在进入冲裁单元前，先由真空吸盘式升降装料机将最上层的块板吸起，送到冲裁单元。为了防止多张板料同时被吸起，在板垛的一角装有磁性分片装置，板与板之间在磁场作用下相互排斥，形成间隙。板料被吸起时，由测厚装置检测板料厚度。如果吸起的板厚不合格，或吸起一块以上的板料，测厚仪会发出警报信号。真空吸盘式升降装料器将吸起的板料放在辊道输送机上，送到冲裁压力机前。辊道输送机上安装有传感器。传感器发出信号后，冲裁压力机的移动工作台，接收并夹紧板料，准备加工。冲裁单元加工完的工件与废料，经分拣装置：工件通过双动卸料移动台被送到剪切单元，继续加工；废料被送入料箱，由搬运车送回仓库。剪切单元加工完的工件，经分选机构分选，再通过传送带分别送入相应的料箱。装料机、卸料机、传送带、分拣装置等，将仓库单元、冲裁单元、剪切单元、折弯单元连接起来，构成一个柔性生产线。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,精 品 课 程,（6）板材FMS的控制系统板材FMS控制系统是一个多级的递阶控制系统，共分三级。,第3章,金属塑性成形装备及自动化,3.8 塑性成形自动化技术,
