汽车纵梁数控平板冲主机直线换模技术的故障原理及改进应用

李 征

（陕西重型汽车有限公司， 陕西 西安 710200 ）

汽车纵梁数控平板冲主机直线换模技术的故障原理及改进应用

李 征

（陕西重型汽车有限公司， 陕西 西安 710200 ）

2007年我公司购买了两条汽车纵梁数控平板冲生产线，在使用过程中直线换模机构经常性发生故障.本文阐述了核心机构直线换模机构的发展、结构、故障原理及改进。改造后大大降低该处故障率，保证了安全生产。

汽车；纵梁；数控冲；

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

引言

随着重卡市场的竞争和对重卡的品质要求越来越高，汽车纵梁平板数控冲生产线作为近年来汽车工业纵梁加工的新工艺，逐步取代了完全靠钻模板、摇臂钻爬孔的工艺方法。新加工方法具有加工精度高、孔成型质量好、效率高，质量稳定的特点，因此汽车纵梁平板数控冲生产线设备广泛被各汽车生产厂家采用，在企业中发挥了不可替代的作用。数控冲选模方式和排模方式作为其核心关键技术，在实际使用中存在较高的故障率，造成对生产的冲击及较高的维修费用，使得各使用单位不得不深入研究设备机构原理，通过在实践中摸索改进，来试图降低该处的故障率低，提高稳定性，这对使用单位意义重大。

1、直线模机构技术发展及结构、原理的介绍

1.1 直线模技术的发展

数控平板冲早期相当一段时间设备一直采用砖塔式模具换模技术依靠伺服电机带动模具孔旋转选模，效率低，加工孔种类数量有限，占用空间大，多维结构布局不方便，甚至无法布局，不能适应U型加工及三D加工，而被逐步淘汰。做为纵梁U型冲孔设备和3D冲孔设备中的核心技术直线模换模结构，依靠控制气缸带动选模可大幅提高换模速度，由于结构紧凑可以布置较多冲头的特点，在数控冲孔设备中得到广范应用。随着纵梁平板数控设备孔种类的增加及对换模速度和设备效率的的要求，平板数控冲的砖塔式也全部采用直线模换模技术。

1.2 直线模机构的功能布局及工作原理

（1）目前市场上存在单层直线模布局和双层直线模布局，而单层直布局主要应用在孔位较少的场合，孔径较大的地方，如图一中间大空单层布置，双层直线模并行排列布局因为可以布置两层在较小的空间进行小孔的集中布局，增加了孔种类和数量，如图1，两侧双排小孔布置。

（2）工作原理：

通过电磁阀控制气路的通断来控制选模气缸带动垫铁运动进行选模

单层布置的工作过程：如图2，工作时，如需使用该模具冲孔，则气缸4动作，推动滑动块5垫在导柱8的上方，整个直线模座在主油缸的活塞杆推动下，整体向下运动，完成冲孔动作，而没有参与冲孔的模具上方由于没有滑动块垫在导柱的上方，冲头接触到板料后就往回缩。在每次冲孔动作结束后，冲头上方的模具复位气缸2通过电磁阀控制动作，推动导柱向下运动回到原始位置，开始下一次的选模动作。

工作时，如果需要冲压内排的模具，如图3，则上方的气缸4往会缩，拉动的上滑动块垫5在内排模具上方的导柱上方，下方的气缸4也往回缩，拉动下滑动块17脱离外排的模具导柱，这时方可进行冲压。同样在冲压动作结束后，模具复位气缸2会通过电磁控制阀控制动作将导柱向下推回到原始位置。

2、直线模机构中复位技术的发展、及优缺点

目前各大数控冲生产厂家在直线模技术中存在两种复位技术：

2.1 弹簧复位技术

依靠弹簧进行复位将导柱压下，如图三，早期的直线模结构一直采用弹簧复位技术，因弹簧复位效率高，可在离开板材后弹簧立刻进行复位在，整个主机抬起的过程中将导柱死死的压下，保证了抬起后下个选模垫铁插入时有足够的空间。该技术可大大降低由于导柱没有被完全压下导致垫铁和导柱的相撞几率，从而减少故障和维修率，但随着多年的使用发现导柱和垫铁的相撞很难完全避免。随着时间延续，垫铁被撞击出一定毛刺并且变的越来越大，导致垫铁运动不流畅或卡死报警，维修极为困难。该机构因为复位弹簧时刻压在导柱上并且力量较大，在双层布置时，上滑动块被复位杆挡住（L形垫铁）无法取出（如图四），而要维修需要将整个主机所有冲头压板全部拆卸。维修的工作量和难度均较大，维修时间较长，这样对生产造成了严重的影响，因此近些年的产品中，国内、国外各生产厂家逐步淘汰弹簧复位技术，选择气动复位技术的研究。

2.2 气动复位技术

依靠复位气缸上下运动将导柱压下，如图四。气动复位技术的优点，保留了弹簧复位的功能，依靠气动控制气缸来实现，因为复位气缸的压杆只要没有气就不会一直压在导柱上，这样即使发生垫铁和导柱相撞出毛刺的时候，只需简单的工具将复位气缸的杆轻轻顶回去，使得上滑动块（L型垫铁）很容易取出，进行修复，发生该故障的修复时间一般30-60分钟，大大缩短维修时间，很维修难度，从而得到推广，取代弹簧复位技术。

3、新技术发展存在的问题研究及改进

3.1 虽然气动复位技术被各设备生产厂家看好而普遍采用，但在近些年的实际应用中，各使用厂家反馈气动复位技术选模卡死报警的故障率过高，故障频次远远大于弹簧复位技术。由于普遍反映设备该处故障率过高，并且很难彻底解决，这在一定程度上阻碍了气动复位直线模技术的发展，这也是导致目前气动复位技术和弹簧复位技术并存的主要因素之一。由于使用过程中垫铁运动不畅卡死频繁报警使得维修费用过高，对生产的影响过于频繁，这使我们不得不重视研究其中的故障原因，从而进行改善来减少故障率以保障生产。

3.2 直线选模气动复位频繁报警垫铁运动不畅卡死的主要原因

导柱和垫铁相撞概率太高，导致垫铁前端棱角出现毛刺，在运动过程中不畅或卡死造成选模气缸报警。

3.3 对造成导柱和垫铁相撞的分析及改进

如图三，选模垫铁在被插入之前导柱必须被完全压下，来保证垫铁插入时有足够的空间不会撞到导柱，而发生故障是由于在插入垫铁时导柱没有被完全压下，在大量的维修次数和维修经验的摸索中我们发现导致没有被完全压下，起初发现是冲头或导柱太脏或有异物，导致导柱向下运动的阻力加大，但这在整个故障次数中占得比例较少。为发现问题的实质，我们对运动过程及气路图进行了详细分析，发现复位气缸不用的时候是没有气的，只有在使用的时候电磁气阀工作才通气，在整个冲头抬起之后电磁气阀接到机床的指令后才通气，复位气缸开始压导柱，虽然整个动作较快，但是要在极短的时间内要完成整个动作，对反应时间有极高要求。弹簧复位技术是在整个机头刚要抬起的时候就开始压下，在机头提升过程中就可完成导致压下的过程，比气动复位在抬起后等待命令才压下的时间要提前并缩短，从而保证抬起后导柱被完全压下。结合这一特点，我们得到启发，利用压缩空气可压缩的原理对气动复位技术的气路进行改进，如图六，原有气路25个复位气缸通过复位气缸电磁阀控制，改进方法，将复位气缸电磁阀得电条件改为开机得电，关机失电，机床在整个开机后工作中复位气缸一直处于长通状态，复位气缸一直处于压下的动作，其作用类似弹簧，可在机床抬起时第一时间就将导柱压下，在机床抬起后垫铁插入前导柱完全压下，可保证有足够的空间插入垫铁，从而大大降低导柱和垫铁的撞击概率，使故障得到有效改善。为了尽可能避免对设备程序的修改，我们从气路上改进，不经过复位气缸电磁阀，直接将气路气源和复位气缸相连，使复位气缸一直保持有气状态。

3.4 从原理本质入手,对技术的发展过程中出现的问题进行研究并改进，改进后使用效果非常明显，通过改进后，我单位每月比原来维修费用节约0.8-1.3万元，该处故障现象大幅度降低。

4、结术语

随着重卡企业产量日益增大和汽车企业对重卡品质的不断升级，对纵梁加工质量的要求不断提高，数控冲设备得到广泛应用，这使得数控冲孔设备在企业纵梁加工中的地位越来越高，数控冲孔设备的高故障率直接影响着企业的产能及成本，也影响着数控冲孔设备行业的发展，本次研究通过摸索改进使得一直影响我单位的数控冲设备高故障问题得到较好的改善，同时对纵梁数控冲孔设备在行业中的发展有着深远的意义，值得思考。

[1] 丁 中，汽车纵梁数控三面冲孔生产线，锻压装备与制造技术，2005，（2）：29-32.

[2] 刘振堂，国外数控冲床的现状和发展趋势，锻压机械，2002//01.

[3] 江苏金方圆编著 FM12-120平板数控冲说明书，江苏；江苏金方圆数控机床有限公司出版 2008.

[3] 法因数控编著 PPL50平板数控冲说明书，山东；山东法因数控机床有限公司出版 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，就职于陕西重型汽车有限公司车架厂。