车轮是汽车必不可少的一部分，在工作中承受着较大的垂直负荷、横向力、驱动和制动扭矩。而轮辋作为车轮的关键承力件,其成形质量直接影响车轮的性能。随着叉车销量的不断增加和工业水平的不断提高，传统的轮辋生产方式需要进行优化和改进。本文通过开发适合自动化生产的新型落料模、研究上下料自动化技术以及快速换模机构，在轮辋落料工序实现了材料供给、废料排出、成品出料及码垛、冲床的联机运转、冲压过程异常状况的监控等作业过程的自动化，同时使用了快速换模机构，使换模效率和模具定位精度有效提高。

传统生产模式

采用传统的人工生产模式通常由3名操作工协同工作：一人负责送料，一人负责接料，一人操作设备，如图1所示。这种模式存在的问题主要有采用落后的手动生产模式，人工上料、取废料及成品原料，劳动强度大；生产时需要人与机器协调作业，精度不能保证，同时危险系数高；换模时，需一人操作叉车，两人对模，效率低，模具定位不可靠，不仅影响模具使用寿命，还可能导致同批次产品质量参差不齐。为解决以上较为恶劣的工作环境和执行难度较大、生产效率低下的问题，将工业自动化生产引入到轮辋落料工序中。

在设计自动化解决方案前，根据现场实际情况需要考虑以下几点：

⑴由于落成品圆片厚度为5～6mm，直径为460mm，废料变形较大，两端翘曲达40～50mm，出废料的结构需要有较大的兼容性。

⑵原材料为采购的定尺剪板料，尺寸误差较大，宽度尺寸的误差一般为±2mm。送料结构需要有较大的兼容性。

⑶设备周边的场地有限（周边约2.5m的范围可用），而工作内容较多，需要合理布局。

⑷现有的模具结构大部分为上出料形式，成品圆片落成后在上下模之间出料。设备的装模高度为600mm，接近模具的闭合尺寸，不利于自动化取料的实施，模具结构需要改进。

自动化解决方案

借鉴汽车行业成熟的自动化方案，将轮辋落料的冲压自动化系统设计成一套完整的闭环运动控制系统，由一套板料拆垛机构，一套板料对中机构，一套进料机构，一套出废料机构，一套成品出料及码料机构，附属机构等组成，如图2所示。工序内全部自动完成，机构可涵盖现有规格的轮辋落料生产，适应相关部门的柔性化生产要求，图3为自动化加工过程流程图。

自动化系统构成

在汽车的生产制造过程中，冲压自动化生产线输送的环节上，自动拆垛是必有的生产装置。而本拆垛装置由动力小车取料装置组成。小车台面上装有磁力分张器，便于将料带分张。同时平台底部装有传感器，以便检测平台上有无最后一片料，如无则报警。取料装置则由气缸机构驱动手臂上下吸料和气缸机构驱动手臂横移放料组成。

自动推料装置由一套气动的料片对中装置和一套推料夹头组成。使用对中装置可以适应目前剪板的料片精度（±2mm的下料误差），推料机构采用伺服驱动，通过其设置参数来控制步进送料的尺寸以及送料精度，通过同步带方式传动，如图4所示。

为保证本自动化生产的实施，我们对每种板料进行了位置排布，根据排布确定需要一组拉料装置与送料装置进行衔接，同时确定了每种物料衔接的位置，并采用钩头式的伺服拉料装置，解决了废料变形大，不易控制的问题。经过验证，该机构满足需求，拉料可靠。

由于落成品圆片厚度为5～6mm，且尺寸较大，对装置会有一定的冲击力，为提高机构的使用寿命，采用多链条密集排列的结构，由电机驱动，圆料落到链条上后被输送到码料装置正下方。成品码料装置由龙门式三轴料架、上下升降气缸、前后左右均为伺服电机驱动的装置、吸料装置、检测装置等部分组成；可根据需要编程，码成规定的垛数及片数。

同时，将安全快速换模技术应用于该系统，该装置由锁模器、移模支臂、举模滑轨、气动油压泵浦等单元组成。为模具提供了一条进出冲床的安全通道，可有效提高换模效率和安全性。应用后，换模过程由原来三个人40分钟完成，缩短为两个人5分钟完成。换模作业实现标准化，锁模更加安全、快捷。

模具改进

本模具结构是为适应自动化上下料设备进行的创新设计。由原来的上出料结构优化设计为下出料结构；工作刀块由整体式改为镶拼式，有效地提高了厚板件冲裁模的使用寿命；可以承载自动化生产的高频次冲裁节拍；采用新型模具材料，将波浪刃口与板材的废料波浪变形相适应，使拉料与送料顺畅衔接。

结束语

本自动化方案利用现有的冲压设备，采用气缸+伺服的结构，完成了自动化柔性生产，实现了无人化生产，提高了自动化水平。生产过程安全高效，操作简单，实现了故障诊断、模具菜单配置、可编程限位开关和模具监控的功能。同时加快生产节拍，满足叉车行业的产量需求。新型的下出料模具结构、新型波浪刀口排布形式的应用，为正装式下出料的模具设计提供了成功案例。