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        拋丸機在典型的專用汽車生產工藝及設備

        文章出處:青島華盛泰 編輯:pwj 發表時間::2018-05-11
            要:

        專用汽車的生產工藝流程與生產設備既相互制約, 又相輔相成;不同的產品結構需要有不同的生產工藝流程和生產設備, 即使是同樣的產品結構, 其生產工藝流程和生產設備也會隨著各企業的實際情況而有所不同。因此, 針對幾種典型的專用汽車生產工藝流程和廣為使用的專用汽車生產設備予以了詳細介紹, 供新進入專用汽車行業或擬在將來進行設備更新換代的專用汽車生產制造企業有所借鑒和參考。

        收稿日期:2017-06-16

        Received: 2017-06-16

        專用汽車與乘用車、客車等產品相比, 具有產品種類繁多、生產模式為小批量、定制化程度高等特點, 其生產工藝流程和生產設備的適用性及靈活性對專用汽車的生產效率和質量影響較大。因此, 各專用汽車生產企業必須根據各自企業產品結構和產品種類的特殊要求而選擇性價比高的生產設備, 制定出合適的工藝流程。

        典型專用汽車工藝流程

        1.自卸車工藝流程

        自卸車工藝流程

         

        2.冷藏車工藝流程

        冷藏車工藝流程

         

        3.油罐車工藝流程

        油罐車工藝流程

         

        4.欄板半掛車工藝流程

        欄板半掛車工藝流程

         

        圖1 機械式剪版機

         

        圖2 液壓式剪版機

         

        圖3 聯動式液壓折彎機

         

        圖4 折彎機上下刀具結構

         

        圖5 沖床

         

        圖6 四柱壓力機

         

        圖7 懸臂式旋壓機

         

        圖8

         

        典型專用汽車生產設備

        專用汽車的生產工藝流程與生產設備既相互制約, 又相輔相成;不同的生產工藝流程, 需要配置不同的生產設備。下面將詳細介紹幾種典型的專用汽車生產設備, 供新進入專用汽車生產行業或擬在將來進行設備更新換代的專用汽車生產企業有所借鑒和參考。

        1.沖壓設備

        剪板機、折彎機、沖床、壓力機、旋壓機、滾壓成型機、三輥滾弧機等沖壓設備是專用汽車生產中比較常見的沖壓設備, 即冷加工下料、成型設備, 不同的生產企業需根據各自的情況而進行選擇。一般, 旋壓機和滾壓成型機為可選設備, 其余設備為必選設備。

        (1) 剪板機

        剪板機是最常見的板材下料設備, 目前常見的剪板機有機械式 (如圖1) 和液壓式 (如圖2) 兩種, 兩者的區別是剪切力大小不同, 工作原理不同。機械式剪板機工作時噪音大, 剪切力大, 其優點是剪切速度快, 板材剪裁后扭曲變形小。液壓式剪板機相對而言剪切力小, 工作時噪音小, 但剪切速度慢, 剪裁板材寬度較小時容易出現扭曲變形。普通剪板機可以剪切的板材長度一般在3m以下。目前市場上比較普遍使用的是液壓式剪板機, 機械式剪板機只有極少數建廠時間較長或者對環保要求較低的企業使用。

        (2) 折彎機

        折彎機是最常見的板材成型設備。目前常見的折彎機有液壓式 (如圖3) 和機械式兩種, 液壓式帶有補償功能, 機械式沒有補償功能。液壓式折彎機折彎力大, 機械式折彎機折彎力小, 一般折彎板材厚度在6mm以上時, 必須使用液壓式折彎機。折彎機的折彎能力 (零件形狀及尺寸) 除受折彎機折彎力的限制外, 還取決于折彎刀具的形狀及尺寸 (如圖4) 。通常一臺折彎機可同時配備多種折彎刀具。機械式折彎機一般只有在折彎角度較小時使用, 該類折彎機目前只是極少數建廠時間較長或者對環保要求較低的企業仍在使用。

        (3) 沖床/壓力機

        沖床 (如圖5) /壓力機 (如圖6) 是最為常見的沖壓設備, 即可以作為下料設備使用, 又可以作為成型設備使用。沖床配合相應的落料模具可以用來進行批量零件的快速下料, 特別適合復雜形狀板件落料下料或者對外觀質量要求不高的型材件沖裁下料, 也可以用來壓制部分簡單造型零件, 沖床的壓力范圍一般在5~160t。壓力機可以沖裁、壓制復雜形狀零件, 兼有沖床的功能, 但其缺點是當作沖床使用時效率低;壓力機的壓力范圍最高可以達到800t, 甚至1000t以上。沖床為機械式, 采用凸輪機構。壓力機為液壓式, 采用油缸導柱導套結構。沖床/壓力機比較適合大批量零部件的生產。

        (4) 旋壓機

        旋壓機是比較常見的回轉形零件成型設備。根據結構的不同, 可以分為懸臂式 (如圖7) 和龍門式 (如圖8) , 其優點是不需要較多的模具投入, 可以根據數控程序加工不同形狀和尺寸的封頭。常見的罐式車的圓形或者橢圓形封頭就可以采用旋壓機制作。旋壓機成型工藝與壓力機模壓成型工藝相比, 模具投入較小, 適合多品種小批量生產。此類設備一般只有產量較大或者經濟實力較強的專用汽車生產企業使用, 產量較小或者經濟實力較弱的專用汽車生產企業可以采取外協加工方式制作。

        (5) 滾壓成型機 (羅拉機)

        滾壓成型機是最常見的等截面板材成型設備。滾壓成型機可以連續生產, 一般與開卷矯平機及定尺剪切機配套使用, 生產效率高, 成型一致性好, 但其缺點是更換模具程序復雜, 調試周期長, 模具投入成本高, 截面變更時需要重新設計輥輪。滾壓成型機根據傳動形式分為鏈傳動和萬向節傳動, 根據機架形式分為懸臂式和龍門式 (如圖9) , 根據機架是否固定分為固定式和移動式。滾壓成型機與折彎機相比, 生產效率較高, 適合大批量生產。此類設備一般只有產量較大或者經濟實力較強的專用汽車生產企業使用, 產量較小或者經濟實力較弱的專用汽車生產企業可以使用多臺折彎機代替滾壓成型機。

        圖9 圖10

        圖11 圖12
        圖13 圖14

        圖15 圖16
        圖17 圖18
         

        (6) 三輥滾弧機

        圓柱形罐體或者圓弧形零部件一般采用滾弧機滾弧制作。滾弧機 (如圖10) 為三輥形式, 下邊對稱布置兩個固定輥, 上面與兩輥連線中心重合位置并且距離下輥一定距離布置一個活動輥, 通過調整上下輥的間距來控制滾弧半徑。工件較大時如罐體滾弧時一般要借助行車作業。此類設備一般只有產量較小或者經濟實力較弱的專用汽車生產企業使用, 產量較大或者經濟實力較強的專用汽車生產企業一般使用包罐機代替三輥滾弧機。

        2.焊割設備

        較厚板材切割下料有火焰切割機、等離子切割機和激光切割機三種, 三種切割工藝切口質量和切割變形量大小有所差異;鹧媲懈顧C下料切口質量最差, 變形量最大;等離子切割機下料切口質量較好, 變形量較小;激光切割機下料切口質量最好, 變形量最小。三種切割設備的功能隨著設備的配置和結構而有所異同。

        (1) 火焰切割機

        較厚及切口斷面要求不高的板材或者型材下料時可以采用火焰切割機下料, 半自動火焰切割機俗稱小爬蟲 (如圖11) , 全自動數控火焰切割機多為龍門式 (如圖12和13) 。全自動數控火焰切割機根據火焰槍頭數量分為單槍、雙槍和多槍, 雙槍和多槍主要是切割帶鋼使用, 單槍主要為切割異形板材零件使用。一般數控火焰切割機上會集成有數控等離子切割機。多頭數控火焰切割機可以切割的鋼帶長度較長, 甚至可以達到10m以上。

        (2) 激光切割機

        激光切割機一般為龍門式單頭結構, 主要用于外觀要求較高、復雜形狀零件的下料, 下料后一般不需要對切口進行打磨, 可直接用來焊接或者作為外露端面。激光切割機購置成本最高, 一般只有經濟實力較強的專用汽車生產企業才會使用。

        (3) 坡口機

        焊接較厚板材時, 為了獲得較好的熔深及焊接效果, 一般對焊縫位置在焊接前進行打坡口處理, 最常見的打坡口方式是使用坡口機。坡口機根據設備是否移動分為移動式坡口機 (如圖14) 和固定式坡口機, 一般較大工件打坡口時采用移動式坡口機, 較小工件打坡口時采用固定式坡口機。需要生產車架大梁或者生產中常規焊接板材厚度在6mm以上的專用汽車生產企業均需要配置坡口機。

        圖19 圖20

        圖21 圖22 圖23
        圖24 圖25 圖26 圖27

        圖28 圖29

         

        (4) 拋丸機

        組焊件在噴漆前多需要進行除銹處理, 最常見的除銹設備有拋丸機 (如圖15) 和噴砂機。噴砂機除銹能力弱, 但噴砂后工件表面光滑, 光潔度高。拋丸機除銹能力強, 但拋丸后工件表面粗糙, 光潔度低。拋丸機與噴砂機相比, 拋丸還可以消除部分工件焊接內應力。較小工件一般采用空中懸掛式軌道對工件進行拋丸處理, 大型工件一般采用滾床輸送形式對工件進行拋丸處理。經濟實力較強的專用汽車生產企業, 可以配置對車架整體進行拋丸處理的大型拋丸設備。

        (5) 埋弧焊機

        當對較厚板材焊接時, 一般采用埋弧焊機進行焊接。埋弧焊機有半自動埋弧焊機和大型數控埋弧焊機。半自動埋弧焊機與半自動火焰切割機行走原理相似, 大型數控埋弧焊機則根據工件不同而結構有所異同, 一般多為定制化設備。有關定制化埋弧焊機的詳細介紹將在后面的章節中予以介紹。

        3.走線設備

        為了提高焊接、裝配效率, 在焊接、總裝配時多采用自動或者手動走線設備 (如圖16~19) 。典型的自動走線設備是自動板鏈, 板鏈有雙板鏈和單板鏈, 雙板鏈可以輸送帶有輪子的整車和不帶輪子的上裝, 單板鏈只能輸送帶有輪子的整車。

        除了板鏈以外, 還有軌道式走線小車。不帶輪子的上裝落在走線小車上靠人推或鏈條帶動走線, 其優點是投入成本低。

        4.總裝設備

        (1) 合裝機

        為了提高合裝效率, 保證合裝精度, 冷藏車廂體合裝時多采用合裝機 (如圖20) 。合裝機為非標設備, 沒有復雜的控制系統和調節系統, 車底板放置在合裝機中間的軌道上, 合裝后的車廂可以移動到下一個工位。合裝機一般與行車及真空吸盤吊具配合使用。合裝機與復合廂板壓機為冷藏車生產企業的必備設備, 其自動化程度和生產效率直接決定著冷藏車生產企業的最大產能和生產效率。

        (2) 車輪自動擰緊機

        車輪是專用汽車的行駛部件, 是安全部件, 因此, 車輪裝配過程中需要有專業的設備保證裝配效率及裝配質量。車輪自動擰緊機就是專為車輪螺母擰緊而設計的自動化設備。車輪自動擰緊機根據可以同時擰緊螺母數量分為5軸擰緊機 (如圖21) 和6軸擰緊機。一般專用汽車底盤生產企業或者產量較大的掛車生產企業基本上需要配置車輪自動擰緊機。

        5.特種設備

        (1) 翻轉機

        底盤裝配時一般先將底盤車架下表面朝上裝配懸掛及車橋, 然后再翻轉過來裝配其他底盤部件, 如發動機、變速器、操縱機構等。車架旋轉多采用翻轉機。翻轉機有落地式 (如圖22) 和懸掛式 (如圖23和24) 兩種, 落地式靠地面軌道及機架支撐翻轉機, 翻轉時靠電機減速機驅動。懸掛式翻轉機懸掛在行車下方或者通過設備本身鋼結構框架軌道行走升降, 翻轉時靠電機減速機驅動鏈條或者齒輪翻轉。

        翻轉機結構形式較多, 應用范圍亦較廣, 除可以用來翻轉底盤車架外, 還可以用在罐體、車廂板翻轉焊接之上。罐體、車廂等為了獲得較好的作業角度和高度, 一般也需要進行翻轉。罐體、車廂翻轉機一般采用落地式, 有落地固定式 (如圖25和26) 和落地移動式 (如圖27) 兩種, 落地固定式只有翻轉功能, 落地移動式除具有翻轉功能外, 還具有移動走線功能。

        (2) 包罐機

        橢圓形或者異形等截面罐體成型多采用包罐機 (如圖28和29) 。包罐機采用仿形原理, 利用罐體內防波板或者隔板作為仿形邊線, 工作時靠壓輥將罐體蒙皮貼在防波板上, 然后進行點焊焊接, 包好后的罐體可以直接移動到橫縫或者縱縫埋弧焊機上進行自動焊接。

        (3) 車廂板壓機

        冷藏車、保溫車的復合車廂板制作均采用車廂板壓機制作 (如圖30和31) 。根據壓力形成原理不同分為正壓和負壓兩種。負壓機下臺面平整, 上表面為橡膠膜, 靠真空泵抽真空形成所需要的壓力, 其優點是設備投入小。正壓機上下臺面均為平板, 平板內有水套或者油套作為熱源, 靠液壓缸伸縮提供所需壓力, 其優點是壓合速度快, 表面平整, 缺點是設備投入大。

        車廂板壓機根據壓合模板 (工作臺) 的數量多少可以分為1+1 (兩工位、上下兩層) 、1+1 (三工位、同層) 和2+2 (三工位、上下兩層) 三種, 1+1兩工位上下兩層工作臺可以減少工位數量, 減少設備占地, 缺點是工作臺離地高度不同, 使用自動涂膠設備時, 涂膠設備運行機構較為復雜。1+1三工位、同層工作臺可以提高作業效率, 但工位數量較多, 占地較大, 使用自動涂膠設備時, 只能使用軌道移動擺臂式涂膠設備。2+2三工位、上下兩層工作臺設備產能最大, 結構最為復雜。

        車廂板壓機還有可傾式注入發泡式壓機, 此種結構設備工作臺可以傾斜一定角度, 方便發泡劑在工作臺上腔體內流淌, 形成致密、無氣泡的保溫層。注入發泡式壓機只有1個工作臺。其缺點是容易形成氣泡影響保溫效果及強度。

         

        圖31 圖32

         

        圖32

         

        圖33

         

        圖34

         

        圖35

         

        圖36

         

        (4) 車廂板自動焊接設備

        欄板車和自卸車車廂板結構相對簡單, 一般為鋼板與槽形件拼焊結構或者為瓦楞板與型材拼接結構, 前者槽形件間距基本相同, 后者瓦楞板凹凸形狀基本不變, 此類工件一般采用自動焊接設備 (如圖32和33) 實現焊接。車廂板自動焊接設備采用軌道移動式, 帶有龍門或者懸臂結構。此種自動焊接設備的優點是焊縫質量好, 外觀美觀, 焊接效率高。雙頭同時焊接可以減少焊接變形, 焊接效率更高, 缺點是設備投入大。此類設備為非標設備, 一般只有產量較大或者經濟實力較強的專用汽車生產企業才會考慮選用。

        (5) 車身吊裝設備

        冷藏車或者廂式車裝配時, 一般先將車身各大片組裝成廂體, 將車架及底盤附件裝配到一起, 然后使用車身吊裝設備 (如圖34) 將車身廂體吊到底盤上。車身吊裝設備一般為框架式, 帶有四個向下伸展的吊臂, 吊臂與框架之間可以沿著設備寬度和長度方向軌道滑動, 進而滿足不同長度廂體吊裝的需要。此種吊裝結構的優勢是車廂和底盤可以并行作業, 縮短生產周期。此類設備為非標設備, 只有選擇吊裝結構及工藝的冷藏車或者廂式車生產企業才會考慮使用。

        (6) H型鋼自動制作設備

        半掛類專用汽車的大梁一般采用H型鋼形式, 而H型鋼的截面一般為變截面形式, 結構及制作工藝均比建筑行業應用的H型鋼復雜, 且制作精度和質量也高于建筑行業應用的H型鋼。H型鋼制作的專業設備大致有H型鋼組對設備 (如圖35) 、自動焊接設備 (如圖36和37) 、校正設備 (如圖38) 等, 有些設計有減重孔的H型鋼在制作時還會用到自動沖孔生產設備 (如圖39) 。其中, H型鋼自動制作設備的結構和復雜程度與H型鋼結構有關, 變截面H型鋼制作設備結構復雜, 購置成本較高;等截面H型鋼制作設備結構簡單, 購置成本較低。此類設備只有半掛類專用汽車企業使用, 且不同經濟實力和產量的專用汽車生產企業可以根據產品及經濟情況選擇配置設備, 經濟實力較強或者產量較大的專用汽車生產企業可以配置全套設備, 經濟實力較弱或者產量較小的專用汽車生產企業可以僅配置組對和自動焊設備。

        (7) 罐體埋弧自動焊接設備

        罐車罐體的縱縫或者橫縫 (環縫) 等較厚板材之間的焊接一般使用埋弧自動焊接設備 (如圖40和41) ?v縫焊接時, 焊縫軌跡為直線形。罐體縱縫焊接采用全自動龍門式埋弧焊機焊接, 此種焊接設備焊機在焊接過程中隨著龍門架而沿著罐體的軸心移動, 每焊接完一道焊縫, 罐體會在罐體旋轉夾持臂的作用下旋轉一定角度, 確保焊縫位于罐體的上方。橫縫焊接時, 焊縫軌跡為弧線形。罐體橫縫焊接采用全自動仿形埋弧焊機焊接, 此種焊接設備焊機在焊接過程會根據罐體的截面形狀而移動焊機相對于罐體徑向位置, 罐體的旋轉采用罐體支撐輪帶動罐體旋轉。此類設備為非標定制化設備, 縱縫自動焊接設備一般只有經濟實力較強或者產量較大的專用汽車生產企業才會選擇使用。

        (8) 復合車廂板加工中心

        冷藏車復合車廂板形狀相對簡單, 多為直線條結構, 其加工常見的方式是切割機切割周邊余量和手工鉆孔, 此種方式效率低, 質量差。目前國內外一些主要冷藏車生產企業已經開始嘗試使用數控加工中心來加工復合后的車廂板。數控加工中心 (如圖42) 多為龍門式, 有單龍門和雙龍門兩種, 雙龍門可以實現兩個龍門同時加工較大工件, 加工效率高。該類設備一般帶有一個鉆銳主軸和一個鋸片主軸, 工作臺面采用真空吸附方式, 可以實現直線輪廓的快速切割和孔洞的快速鉆銑。此類設備為非標定制化設備, 一般只有經濟實力較強或者產量較大的專用汽車生產企業才會考慮使用。

        6.涂裝設備

        常見的涂裝設備有底漆噴漆室、膩子打磨室、中涂噴漆室、面漆噴漆室、底漆烘干室、中涂烘干室和面漆烘干室等。烘干室使用的能源多為電和燃氣, 正在向著環保、節能方向發展。

        專用汽車生產企業普遍采用的底漆噴涂方式為手工噴槍噴涂, 而歐洲部分大型專用汽車生產企業如SDC公司已經開始嘗試使用電泳方式噴涂底漆 (如圖43) 。電泳噴涂底漆設備投入大, 涂裝原材料投入成本較高, 但有利于提高整車防腐性能。此類設備為非標定制化設備, 對產品外觀要求不高的專用汽車生產企業只需要配備底漆噴漆室、面漆噴漆室、底漆烘干室和面漆烘干室, 而經濟實力較強或者對產品外觀質量要求較高的專用汽車生產企業則需要考慮配備全套設備。

        典型專用汽車生產企業設備配置分析 (大型設備)

        不同類型 (專用汽車產品) 的專用汽車生產企業需要配置有不同類型的生產設備, 而不同的生產工藝流程及生產節拍、產能要求會影響專用汽車生產設備的具體功能和參數, 因此, 不同的專用汽車生產企業可以根據自身經濟基礎和產品種類特點選擇生產設備。經濟實力較強、產品產量較大的生產企業應選擇適合大批量生產的單一設備或者流水線設備, 如產量大的欄板半掛車生產企業就應選擇H型鋼組對設備、自動焊接設備、校正設備, 以及車廂板自動焊接設備、車廂板自動成型裁定尺的羅拉設備等;對產品外觀質量要求較低的專用汽車生產企業可以選擇數控等離子或者數控火焰切割機取代數控激光切割機;專用汽車產品主要為鋁合金或者不銹鋼車身的生產企業則沒有必要配備完整的涂裝設備, 產量較大和對防腐要求較高的生產企業則需要配備自動化電泳生產線。表1列舉了典型專用汽車生產企業設備配置情況。

        圖37

         

        圖38

         

        圖39

         

        圖40 罐體埋弧自動焊接機

         

        圖41

         

        圖42 復合車廂板加工中心

         

        圖43 半掛車車架電泳設備

         

        表1 典型專用汽車生產設備配置情況    下載原表

        表1 典型專用汽車生產設備配置情況

        專用汽車生產設備發展趨勢

        歐美國家工業4.0和我國工業2025計劃的推行, 以及不斷攀升的人工成本, 致使越來越多的專用汽車生產企業開始從依賴人工保證向依靠設備保證轉變, 專用汽車生產設備經過多年的發展和積累也已經形成了一定的規模, 其發展趨勢可以歸納為專業化、柔性化、智能化、節能化和環;。

        a.專業化。針對不同類型、不同結構的專用汽車, 出現了不同的專業化生產設備, 如欄板車和自卸車車廂板自動化焊接設備、罐式車罐體的自動化焊接設備、冷藏車車廂板復合壓機的自動進出料和涂膠設備、罐式車罐體的仿形包罐設備、針對不同種類車型的車架翻轉機等。這些專業化設備不僅提高了專用汽車的生產效率, 還有效控制了專用汽車的生產一致性和產品質量。

        b.柔性化。專用汽車產品多樣性和小批量定制化生產決定了專用汽車生產設備必須具有一定的適應性, 可以實現工藝路線變更時不會影響設備的生產效率和質量, 滿足柔性生產需要。如罐式車封頭采用旋壓機制作取代大型壓力機制作, 走線設備采用雙板鏈而不是單板鏈, 還有采用數控激光切割機取代部分傳統銑床及刨床功能等。這些柔性化設備特別適合產品品種多、批量小的企業, 不僅可以保證產品質量, 還能控制生產周期。

        c.智能化。專用汽車生產設備目前正在向著數字控制智能化方向發展, 如剪板機和折彎機等常見設備均可以實現數控操作, 通過輸入加工參數而實現自動調整。定制化的設備如車廂板復合時使用的自動涂膠機可以通過參數化設置涂膠速度和涂膠量, 設備會根據參數自動控制涂膠速度和涂膠量、涂膠方式。車廂板復合加工中心可以根據設計圖紙而生成相應的加工程序, 由程序控制設備自動加工, 不再需要人工控制加工速度、加工余量等。各設備還可以實現聯網操作, 設備之間實現數據傳輸及共享等。

        d.節能化。能耗是專用汽車生產企業控制生產制造成本的重要指標之一, 而控制生產設備的能耗更是能耗控制的關鍵?刂颇芎牡淖钣行Х绞骄褪鞘褂霉澞芄に嚰霸O備, 如設備驅動電機采用變頻電機, 自動化生產線每個工位的動作通過光電開關感應控制, 控制系統帶有定時功能, 根據生產需要設置設備開關時間, 需要預熱的設備提前預熱, 能用冷加工工藝解決的不用熱加工工藝, 設備熱源采用燃氣、電能而不是采用燃煤、燃油等。

        e.環;。減少大氣污染人人有責, 專用汽車生產企業同樣責無旁貸。專用汽車生產設備也在向著環;较虬l展, 如生產過程中可能會出現較大灰塵、顆粒的設備一般都帶有集塵和除塵設施, 噴涂設備都帶有廢氣及廢棄物處理設施, 高噪音設備帶有隔音罩等有效降低噪音的控制措施, 粘接劑選用反應型熱熔膠而非液體冷膠等。

         

        此文關鍵字:拋丸機,典型的,專用汽車,生產,工藝,設備,專用汽車,生產,

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