现代轿车制造业中的开卷落料线
锻压机械 !"#$$#
开卷机 料头剪床 清洗机 校平机 送料机
剪切机
堆垛部分
图 ! 板料开卷、剪切、校平系统
%$$&!’$$($$$
! 前言
#$ 世纪 )$ 年代末，现代轿车制造业在中国迅
猛发展。年产量大于 !$ 万辆的中、高档轿车制造厂
在完成冷冲压生产线的规划后，目光即转向开卷落
料生产线的投资。原因是钢铁厂提供的板料有以下
缺点：（!）表面质量差，不能满足外覆盖件的高标准
要求；（#）材料利用率低，限制了轿车成本的下降。
目前，具有开卷、劈头、清洗、矫直、落料、剪切、
堆垛工序的现代化开卷落料生产线主要由开卷送料
系统、主压力机和料片堆垛装置等几大部分组成（图
!），并已广泛应用于高生产率、中高档轿车制造厂的
冲压生产中。为了便于规划，工程师深入探索了用于
轿车业的开卷落料生产线的技术性能和结构特点。
" !"#$%&
"#! 材料种类
开卷线应满足以下材料的生产：无涂层冷轧板，
单双面电解质镀层板、单双面热镀锌板、高强度冷轧
板、高强度镀锌板、热轧酸洗板、铝板（或预留铝板）。
材料表面特性：普通表面和用于外覆盖件的高
精整表面，达到国际通用标准 *!。
"#" 成卷料规格
抗拉强度 #’$&(!$+,-
屈服强度 !#.$ +,-
伸长率 ! "#./
剪切强度 ($$+,-
钢板宽度 0$$11&# $$$11
钢板厚度 $2011ߛ
输送方向料片长度 %$$11&( $$$11
送料精度 %$$11&# $$$11 时3$2!11
# $$$11&% $$$11 时3$2!011
% $$$11&( $$$11 时3$2#11
"#$ 垛料参数
沿送料方向有两个垛料装置：单料垛料长度
%$$11&( $$$11；双料垛料长度 %$$11&! .$$11；
料片宽度 0$$11&# $$$11；料片梯形角3%$4。
$ ’()*+,
其 作 用 是 将
卷料开卷，切去卷
料料头，然后送入
清洗机。
$#! 装料小车
装 料 小 车 带
有两个放卷料的位置，每个放料架有两个卷料支撑
辊，支撑辊上有软性涂层，每个支撑辊都由对应的液
压马达驱动，其转速约为 05 6 178。卷料在放料架上
时，放置宽度中心偏差930$11。并带有窄卷料防倾
倒保护装置。
安装于地坑内的提升装置以气动或液压驱动，
将卷料提升到与开卷芯轴等高。卷料与开卷芯轴中
心的对中，通过光栅控制。
$#" 单侧芯轴开卷机
由电机驱动在地面导轨上运行，从提升装置上
拾取并胀紧卷料，供开卷。
操作模式有：（!）半自动上料模式，开卷机运行
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23451 蔡 军，女，;! 岁，研究员级高工，高级技术顾问
现 代 轿 车 制 造 业 中 的 开 卷 落 料 线
!"""!# 上海大众汽车有限公司 6 7 89: ;<=
上海通用汽车有限公司 >?@
AB 根据生产实践经验，提出了用于现代轿车制造业的开卷落料生产线的技术要求。它包含对卷料
的性能，对开卷、清洗、矫直、堆垛、控制等各重要环节的技术参数和若干选择的原则。
CDE 开卷 落料 矫直 堆垛
FGHIJ <=%.02)
!$
取料可手动控制，分步进行；（!）自动模式，即开卷芯
轴自动胀紧，对不同宽度的卷料可自动退回，使卷料
的宽度中心与开卷线中心始终保持一致。
开卷芯轴的楔形胀紧表面对一个确定的直径应
有一定的胀紧力，以防卷料内圈产生过大撑力。楔形
块通过液压胀紧，其胀力应随着卷料直径的递减而
自动递减。胀紧内径的范围应无级可调。具有卷料回
拉驱动。断电时，通过锁紧制动器使芯轴停止转动。
!"! 送料辊
卷料经开卷和引料进入送料辊，由送料辊牵引
进入清洗机。送料辊有两组：一组用于脏的卷料，一
组用于清洁的卷料。上下辊通过液压缸互相压紧，可
编程调节上下辊之间的压力，以适应板料的厚度和
宽度。为了防止送料辊被卷料弄脏，具有气动可翻转
防护装置。送料辊表面应有涂层。
!"# 料头剪切机
用于自动剪去卷料内外圈的脏料。
!"$ 清洗机
清洗系统是开卷线的一个重要组成部分，由一
对送进辊（带聚胺脂涂层）、一个下刷辊、一个上刷
辊、两对挤干辊（一对无纺布制，一对涂聚脂）组成。
刷辊带有清洗油喷射系统。上下辊间压力编程可调。
清洗油箱应具有双过滤器的循环系统，包括磁
性分离过滤器。清洗挤干后的双面镀锌板，其残留油
量为 "#$"%&# ’ (!。
!"% 矫直机
清洗干净的卷料进入矫直机，通过一系列正、反
弯曲，冷作变形而被矫直。矫直辊由 ") 根刚性良好
的辊子组成。这些辊子表面按矫直负荷时的弹性曲
线制成鼓形的曲面并镀硬层。每组矫直辊均有对应
的支撑辊和中间辊，以加强其刚度。所有辊子均以交
流调速电机驱动，矫直速度、辊间压力（间隙）均可程
控调节。矫直辊还装有电动清洁装置。
!"& 板料同步缓冲装置（荡料缓冲装置）
为了解决连续工作的矫直机和间歇进给的落料
之间材料的不平衡问题，在矫直机和压力机之间设
有一个荡料缓冲装置。即清洗、矫直后的卷料先落入
一个深 *( 的缓冲坑，再送入压力机进行落料。坑内
设有 & 道光栅，以控制荡料位置。当后续设备停机
时，通过坑内的光栅控制，矫直机自动切换到最低的
矫直速度。在缓冲坑出、入口处，安置两个可旋转的
辊轮支架，跨接缓冲坑，以便料头、料尾通过。出口处
应有弧形臂（带软性辊轮），以避免卷料跳动。
!"’ 焊缝检测
卷料一般是用几段料焊接成卷。为了防止焊缝
混入落料料片中，应在送料装置前设置焊缝检测器，
以便查出焊缝位置，进行剪切排除。建议采用感应式
和光电式焊缝检测器。
!"( 送料装置
送料装置是生产线的一个重要环节。应有良好
导向并能自动调节，当卷料接触边缘时，自动关闭送
料辊；送料速度无级可调；送料精度：+,%!((；对角
线精度+"%&((；送料辊中部应有硬镀层；送料辊间
压力编程可调；辊子表面应有塑料刮脏器；安置在送
料辊上方的编程器可精确测量送料长度的实际值；
送料长度不同则送进速度亦随之变化；间歇送料靠
夹紧液压缸的间歇失压而实现。
!")* 压力机的送料台
它是跨接送料辊至压力机中心的装置。送料台
应能自动伸缩，其上有支撑卷料的辊轮。卷料末端靠
送料台上的微驱动送进。上辊轮由气控升降，辊轮由
伺服电机驱动。送料精度为+,%&((。
# !"#
落料压力机为单动闭式四点机械压力机，它具
有小行程、高频率的特性。
该机有两个移动工作台，由电机驱动前后开出。
快、慢速度可自动切换，在压力机内及终点可自动定
位。移动工作台采用液压-机械式夹紧。
压力机的滑块装有移动式上模夹紧器，其移动
行程应考虑夹紧器可移动至最小模具的边缘；滑块
具有液压过载保护装置；为了修模安全及方便，应具
有滑块锁紧机构；滑块平衡气压按模具重量程序可
调。滑块在下死点时，工作台与滑块下平面平行度!
,%"(( ’ (；滑块运行时相对于工作台上平面垂直
度!,%)(( ’ (；滑块中心与工作台中心误差!,%&
((；两个工作台对一副模具而言有互换性。
驱动系统中，主电机采用无级调速系统；湿式离
合器、制动器的安全控制阀应有自动控制系统和屏
幕故障指示，并具有软结合与软制动功能。
润滑系统中，应带有流量控制装置的自动循环
系统；带双过滤器的润滑站置于地坑内，过滤精度!
!%&!(；润滑油箱内的加热冷却装置，可保证压力机
在 &.$/,.的环境下正常工作。
压力机装有通用摆剪式剪切模，可剪切形状为：
直角（矩形）’ 平行四边形、梯形 ’ 等边或非等边多边
形。摆动角+),0，可编程，无级调节，摆动精度+,%"0。
上下刀刃间隙调整方便。落料毛刺高度!,%" 板厚。
$ $%&’
锻压装备与加热炉———现代轿车制造业中的开卷落料线 ""
锻压机械 !"#$$#
堆垛装置是开卷线中较复杂的系统。它将高速
落料的料片通过伸缩皮带间歇地运输至堆垛工位。
根据料片的参数，自动精确定位、堆垛，移出后向冲
压线提供坯料。整个过程包括液压、气动和电机传动
系统以及所有检测装置均为全自动控制。与料片接
触的构件均应考虑柔性、无摩擦接触，以保证料片的
表面不被擦伤。
!"# 堆垛装置
沿料片输送方向有两个堆垛工位、四个堆垛车，
可不停机更换料垛。每个工位有一台升降机，在专用
的料架上堆垛。堆垛装置侧面布置打包机。料片的传
动速度约为 %$&!%$’ ( ’)*。
!"$ 可伸缩皮带
具有五条或更多可调整的伸缩磁性皮带。所有
皮带可通过编程，单独进行沿长度或宽度方向的调
整。每条伸缩皮带的前端装有接近开关，有绝对编码
器指示位置。钢板料采用磁性皮带接料，对铝材则采
用真空吸盘，设备应预留吸盘的位置。每条皮带应能
伸至压力机的中心位置。皮带必须自动清洗。
!"% 堆垛定位系统
每个堆垛定位带有两个梁，宽度通过 +, 轴调
整。每个梁含有一个前挡块、一个后挡块和两个侧导
向，前后挡块总调整角为-.$/。所有挡块宽度、长度
可单独自动调整。前挡块设置有缓冲阻尼，检测装置
装于侧导向，以判断料片是否正确地落入料堆。堆垛
定位精度-#’’；双料垛则采用框架结构。
!"& 提升平台
提升平台置于固定的基础内，液压驱动。升降行
程编程控制，随堆垛量而自动升降。
!"! 料片检验台
用于料片质量检查和存放有焊缝的板料。板料
的检查可程控设定。当有焊缝或要检查的料片送至
检验台时，警示灯闪亮。
’ !"#$
开卷线从功能上划分，主要有三个部分：开卷、压
力机和堆垛。这三部分分别由 . 台 0)1’1*2 公司的
0)’34)5 067%$$ 控制，采用 89:;)<=2 >8 现场总线作
为信号连接以及 8?, 间的数据交换。
开卷线工作时总是作为一个整体，特别是在安
全上。安全区域总是随工作情况的变化而变化。为适
应这种复杂的安全控制，采用了安全 8?, 来实现。
显示系统采用 0)1’1*2 公司的 @)*,, 组态软
件。通过一台服务器，连接 A 台客户机。数据都存储
在服务器中，便于统一更改和调用。对于一条长达几
十米的生产线，这一点尤其重要。
显示系统操作方便，采取了以下措施：一是采用
德文和中文显示。德文方便供货方人员的安装调试，
中文方便操作和维护。二是采用了按钮激活屏幕。开
卷线的操作和调整画屏较多，计有 #$$ 多幅，虽然画
面的设计已经按照类别划分在不同的子菜单下，然
而操作时依然难以迅速找到对应的画面，因此，设计
通过计算机上的键盘或者按钮调用所需画面，使用
起来非常方便。
显示系统还设计了丰富的状态画面，比如安全
区域，现场总线状态等。结合故障显示，可以直观地
了解设备故障的类型和位置，大大缩短了故障排除
的时间，提高了设备的使用率。
开卷线还配备了管理系统。管理系统从 8?, 采
集数据，将生产线的运行数据和故障信息存储在一
个数据库中。管理系统还提供了大量的分析工具，使
得生产管理人员和维修人员对生产线有一个准确的
了解，为生产安排和设备维护提供了准确的数据。
( 结论
以上所述为先进的轿车制造厂在订购开卷落料
线时所必须考虑的技术要求。按本文制订的技术要
求引进的开卷落料线，已在我国几家先进的轿车制
造厂投入使用，并在实际生产中获得了令人满意的
效果。
更 正
本刊 #$$! 年第 B 期第 C 页刊登的“浅谈经济全
球化对国内机床行业的影响及对策”论文，作者简介
有误，现更正如下：
%&’(：钟 捃，男，.% 岁，硕士
谨向该文作者及本刊读者表示歉意。
本刊编辑部
更 正
本刊 #$$! 年第 B 期第 #B 页刊登的 “薄板拉深
筒形件起皱失稳分析”论文，遗漏该文第 #、第 . 作
者，现更正如下：
薄板拉深筒形件起皱失稳分析
%$$$%% 重庆大学 )*+ ,-. /01 /23 4 5
谨向该文作者及本刊读者表示歉意。
本刊编辑部
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