自动化开卷落料线中激光切割机的运用

在自动化金属冲压过程中,如果不能采用级进模冲压时,一般就必须采用金属板料人工或机械手臂抓取冲压,前题条件是冲压所需要的材料必须是一张张的板材。

金属板材在进入冲床之前需要进行落料,即根据冲压件的最终形状,把金属板材用压力机、剪板机、定长剪切机之类的设备切成几何形状,然后进行冲压。这个落料过程可以由钢材配送中心代劳,也可以由冲压企业自行完成。汽车主机厂及大的冲压厂一般用机械压力机自行落料,但需要投资占地较多的压力机和各种落料模具。

用激光设备替代压力机落料的想法早在2000年左右就由美国人提出来,但是当时占主导地位是二氧化碳激光,并不能满足大批量的切割负荷,切割效率不能满足冲压的大规模生产需求。这个构想一直等到光纤激光技术成熟之后才开始在产业中应用,大约在2010年左右,美国的Automatic Feed Co. in Napoleon, Ohio公司投入实际应用。

汽车生产强国德国和日本也很快开始尝试这项技术,其中的重要的原因之一,用激光落料高强度以及表面质量要求高的金属板材比压力机更有优势。2015年戴姆勒公司为其在库彭海姆的梅赛德斯奔驰工厂订购了两条舒勒激光落料线。为保证落料效率,该生产线应用了舒勒的动态流技术(Dynamic Flow Technology),可以对移动的材料进行高速切割,而且不需要地坑和复杂的压力机基础。该激光落料生产线采用三个并行的激光头,可切割厚度为0.8 至3 毫米、宽度达到2150 毫米的落料。

同年10月,本田(Honda)的在日本的Yorii工厂安装了一款用于批量生产的无模智能激光落料系统(ILBS),实现了批量生产,主要开发出三种关键技术:高速激光切割、高加速的H型龙门架系统,以及连续进料的输送系统。

激光开卷落料线尤其适合于多品种小批量产品的生产应用,只需要切换程序就能完成,这样就不需要频繁地更换模具,相关的模具维护和模具储存费用都完全避免了。

配备激光落料的生产线能够加工最广泛的料片材料,如铝或高强度钢并确保高水准的产品质量,甚至能加工表面要求高的外覆盖件。激光下料还能提高材料利用率,使得下料的形状尽可能接近零部件的最终形状。国内的大族激光等企业也在进入这个领域,取代部分落料压力机的需求。

同等体积和容量下,铝合金汽车减低汽车自重,降低了重心,铝轮毂强度大,可以把辐条设计更小,空洞更大,转动惯量小,制动散热快,加速快,提高了操控感和舒适感。铝材的吸能性好,在碰撞时能够吸收更多的动能,减轻对乘客的伤害。另外铝的循化利用率非常高,损坏只有5%左右。

除了车身和轮毂,底盘、防撞梁、地板、动力电池、电机驱/传动总成和座椅等环节都在优化使用铝材成形,这也是铝合金成为业内最热话题的原因。

铝合金延展率低、屈强比较高、r值小,冲压成形难度高,次品率高,需要很高的模具加工能力和检测能力。另外铝合金化学性质活跃,表面有致密的氧化层,传统的点焊、激光焊很难实现稳固的焊接,铝激光钎焊、铝电阻焊接、自攻螺接和自冲铆接等先进的链接方式在铝铝、铝钢焊接中广泛应用。

用激光切割板材,好处是大大的。省去了近一百年以来使用的,传统的下料冲裁模,以及它们的设计,制造,修改,储存,维修,保养等等的人工和费用。板料形状的修改以及产品的更换非常容易进行。可以通过加载相应的切割程序文件就行。几乎不需要任何换模时间。另外,排料几乎没有限制,可以进行任意优化,能显著地节省材料。

在激光落料生产线上,大功率光纤激光器取代了机械式落料压力机。不需要有高大穹顶的厂房,不需要大吨位机械式落料压力机,也不需要压力机必需的基座和辅助设备。

金铮机械,在激光切割落料线即将成为主流切割的今天,充分发挥自己的技术优势,在国内率先研制出配合激光切割机配套的金属卷材开卷落料生产线技术,可以和各品牌激光切割机实现无缝连接,省去了一张张板料加工过程,直接采用金属卷材,通过激光切割机就可以随心所欲的切割出任何形状的板材,提升材料利用率,提高生产效率,节省人工成本。