关于轿车纵梁隔热板衬铝箔自动滚切机机械系统设计的探究分析

蓝强

【摘 要】现阶段我国所使用的轿车纵梁隔热板衬铝箔通常为手工折叠或切割，因而无法达到相关的欧盟工业卫生标准。为了进一步提高我国的汽车配件生产能力，本文对轿车纵梁隔热板衬铝箔自动滚切机机械系统设计情况进行了分析。该系统的主要设计目的在于加工和切割轿车纵梁隔热板衬铝箔，自其投入使用以来，在自动化生产和操作简单等有利因素的影响，自动滚切机机械系统的生产效率实现了极大的提高。本文就对轿车纵梁隔热板衬铝箔自动滚切机机械系统的设计方法及其实现过程进行了探讨分析。

【关键词】轿车纵梁；隔热板衬铝箔自动滚切机；机械系统

随着我国社会经济的快速发展，以及人民生活水平的逐步提高，人们的汽车持有量也实现了快速的增加。隔热板衬铝箔是轿车制造过程中一项十分常见的技术，通常也可称为热屏蔽板，指的是将金属薄板置于相邻的表面之间，以最大限度减小热辐射的一种技术，传热工程是其主要设计原理，其主要作用在于驾驶舱与汽车发动机之间热量的隔离，有助于进一步提高轿车乘坐者与驾驶者的舒适度。现阶段，轿车纵梁隔热板衬铝箔的生产方式仍以手工为主，因而生产过程耗时费力，且通常无法满足欧盟制定的相关工业卫生标准[1]。

1.自动滚切机机械系统生产流程

第一，叠料。和加工传动的过程相比，叠料的加工属于一项自动化的生产活动。因为压痕会切断90%以上的铝箔材料，因而在一段铝箔的下降过程中，在重力因素的影响下，下段铝箔能够主动向前段铝箔上叠落，这也是自动滚切机机械系统的主要优势。然而，相关的生产实践经验结果表明，若盘底面叠料是平面，则叠料失败的现象也会时有发生，所以，按照力学结构理论，通常把底面叠料盘设计为突出形状，从而为铝箔的自动跌落过程提供保证[2]。

第二，切断。在满足特定的轿车纵梁隔热板衬铝箔部件设计长度后，通常要将铝箔切断，控制压痕时间点的方法与控制切断时间节点的方法相近，都是以旋转编码器所产生的信号为标准，在设定程序的控制下，使用气动对切刀的活动过程进行系统控制，通过一组电磁换向阀，实现气缸控制下的刀具活动。压痕制作过程中偶尔也会发生铝箔切断现象，也就是铝箔切断后，剩余的铝箔仍然会在刀具上粘附，因此，应将一落料板设置在切断刀的侧面[3]。

第三，牵引。凸包制作过程完成后，沿着送料平板，铝箔能够自动向前运动，而且，在材料自身张力特性的影响下，铝箔材料会出现翘曲现象，导致发生凸包的铝箔无法进入15mm的上下刀具间最大间距，进而造成铝箔堆积现象，因而再次发生凸包现象的铝箔需要受到运动限制，而自动滚切机系统则通过一对摩擦转动轮实现了铝箔牵引的目标。与此同时需要注意到，在铝箔牵引操作时，为了进一步提高牵引操作的均匀性，应早操作过程中避免产生过大的铝箔与传动轮间相互拉力[4]。然而，这一牵引力也不应低于特定水平，其主要原因在于，若牵引力达不到特定水平，则铝箔和传动轮治疗会发生打滑现象，进而发生铝箔向前输送过程中的偏移现象，导致系统无法正常运转。自动滚切机机械系统以一对橡胶轮为牵引轮，对滚摩擦轮，从而有效处理了上述矛盾现象，系统的电机能够为这对橡胶轮的主动轮提供动力支持[5]。

第四，凸包。铝箔通过导向轮后便开始了凸包制作程序，在凸包机转动轴上进行凸包操作，并将旋转编码器安装其上。这一该旋转编码器的基本作用在于，在轴转动过程中会出现脉冲信号，凸包过程中，每转动一周转动轴，旋转编码器便会出现200个左右的电脉冲信号。因此，能够依据转动轴半径和旋转编码器信息等相关指标，对铝箔的长度进行准确计算[6]。

第五，导向送料。铝箔原料通常需要加工为筒状卷料，在加工开始时，在筒芯与外径大小相同的同一根轴上装置筒状卷料，在V 型支架上同时放置轴的两端，并保持导向轴的轴线与该轴轴线之间相互平行。这一制作环节能够在单一导向轮的引导下，在凸包机内置入材料，同时，凸包机能够向前输送材料。在系统的台架下方放置电机，转矩输出后，能够经过链传动传递到凸包机主动轮部位，同时，以7至10r/min的凸包机转速提到1450r/min的电机转速，经过导向轮，铝箔能够均匀地置入凸包机内，并通过凸包机逐步向前输送。

第六，压痕。与原有的铝箔加工设备不同，压痕是一项全新的加工工艺，其主要作用在于提高后续叠料加工的自动化水平。压痕工艺指的是利用一把刀把90%至95%的铝箔截断，而且又不能完全截断铝箔材料，且旋转编码器能够为铝箔的截断时点的选择提供信息和依据，并通过编写好的PLC程序加以控制。气动回路是控制部分的主要构成部分，并通过上下形式的气缸活塞运动来实现刀具的运动，且气缸活塞的运动过程会受到电磁换向阀的调节和控制。刀具所产生的上下运动属于一种瞬间运动形式。另一方面，因为铝箔阶段过程中，刀具所产生的瞬间运动会伴随出现一定的热量，进而导致铝箔与刀具之间相互依附。为了有效处理这一问题，可将一块落料板安装在刀具周围，并用两个弹簧将其固定住。在铝箔与刀具相互分离后，落料板会挡下处于上升过程的铝箔。受到弹簧力作用的影响，刀具与铝箔会相互分离，在该系统的设计过程中，通常选择无缝隙切割的上、下刀具连接方式。

第七，压平和牵引。铝箔在完成切断或者压痕等相关环节处理后，铝箔在刀具切割操作的影响下，必然会对铝箔的正常运动过程产生一定程度的影响，进而导致部分铝箔突起，因此应首先对铝箔实施再次牵引。这一牵引操作的主要方法为链传动模式，并选择与导向牵引轮相反的方向。牵引送料与两个传动轮具有相同的牵引轮，都以电机为其主要动力来源。另一方面，在实施叠料加工前，为了压平由刀具运动造成铝箔的突出部分，加装一压平转动轮。

2.总结

轿车纵梁隔热板衬铝箔自动滚切机机械系统设计的主要目标在于，提高该系统生产过程的国产化水平，在其系统设计过程中，重点处理了自动切割和折叠铝箔的问题，同时实现了各个生产环节之间的相互协调运动。自动滚切机机械系统投入使用以来，因其生产自动化和操作简便等特征，系统的生产效率也实现了明显的提高。因为零件加工质量满足了欧盟相关工业卫生标准，因而实现了国产化汽车配件生产的目标，达到了设计的预期目标。

【参考文献】

[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].北京：化学工业出版社，2007：433-434.

[2]赵雪平.基于轿车纵梁的碰撞模拟及吸能特性的研究[J].南京理工大学硕士学位论文，2004，1（1）：10-11.

[3]尹子荣，尹兴.安全瓶盖自动滚切机[J].锻压机械，1999，1（6）：55-56.

[4]葛如海，刘星荣.汽车车身对壁正面碰撞安全性评价指标的研究[J].江苏理工大学学报（自然科学版），2001，7（1）：98-100.

[5]王宏雁，高卫民，贾宏波.应用计算机模拟技术研究汽车碰撞安全性[J].安全与环境学报，2001，10（1）：45-46.

[6]张维刚，钟志华.计算机仿真技术在汽车正碰安全性能改进中的应用研究[J].机械工程学报，2002，3（1）：120-121.