樊曉晨

摘 要：汽車車身覆蓋件沖壓生產(chǎn)線是汽車在生產(chǎn)過程中必不可少的機械設(shè)備，對汽車的生產(chǎn)效率和最終的質(zhì)量有著直接影響關(guān)系。隨著行業(yè)的發(fā)展變化，汽車的性能不斷提高，對覆蓋件的要求也就比之前更高，沖壓生產(chǎn)線需要具備高品質(zhì)、高效率、自動化等特點；因為在生產(chǎn)線上傳統(tǒng)的人工操作已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需求，所以采用工業(yè)機器人組成一個全新的機械化的自動沖壓生產(chǎn)線，使得生產(chǎn)變得更高速高效。該文就工業(yè)機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用進行分析，結(jié)合沖壓機器人的特點、沖壓生產(chǎn)線的總體布局等方面展開論述。

關(guān)鍵詞：沖壓生產(chǎn)線 工業(yè)機器人 汽車工業(yè) 自動化

中圖分類號：TP242.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（a）-0065-02

汽車工業(yè)是我國經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著市場競爭愈演愈烈，各汽車廠商，為在行業(yè)中占據(jù)優(yōu)勢不斷推出新產(chǎn)品，以更高的性能和更好的車型來吸引消費者的關(guān)注。車身的覆蓋件是生產(chǎn)過程中重要設(shè)備之一，其生產(chǎn)工藝和汽車最終的質(zhì)量水平，會直接影響到汽車在市場中的競爭力。汽車在生產(chǎn)過程中，沖壓加工是車身制造的主要工藝之一，因為目前市場是對于汽車的整體改進重點在于使重量變輕，而且很多廠商通常會采用大中型覆蓋件自制，小型沖壓件外協(xié)的生產(chǎn)方式，所以沖壓生產(chǎn)線逐漸趨于自動化，以提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量[1]。

工業(yè)機器人替代了傳統(tǒng)生產(chǎn)線上的手動操作，為廠商節(jié)省了更多的人力與物力，并且在生產(chǎn)效率上較傳統(tǒng)生產(chǎn)方式有明顯的改進，現(xiàn)已成為汽車制造行業(yè)的重要設(shè)備。而目前我國行業(yè)沖壓自動化水平相對較低，在生產(chǎn)水平上沒有達到理想的效果，針對沖壓自動化生產(chǎn)線中的工業(yè)機器人應(yīng)用的問題，具有重要的研究價值。

1 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)及特點

工業(yè)機器人是一種新型的機械設(shè)備，在沖壓自動生產(chǎn)線上的應(yīng)用，對汽車的生產(chǎn)制造起著很重要的作用。工業(yè)機器人主要依靠設(shè)備的控制能力和自身的運動動力而實現(xiàn)生產(chǎn)功能，它不僅能直接聽取人的指揮，也能根據(jù)預(yù)先設(shè)置的程序運行。

1.1 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)

工業(yè)機器人的構(gòu)成部分主要有主體、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)；其中主體由機座和執(zhí)行機構(gòu)組成，在功能上有與人相似的動作操作能力，其手臂、手腕可以進行抓放的操作，工業(yè)機器人通常都有3～6個自由度，其中單是手腕就具有1～3個自由度，它的靈活程度相對智能，節(jié)省成本的同時，提高工作效率[2]?？刂葡到y(tǒng)對工業(yè)機器人起著控制作用，即在系統(tǒng)內(nèi)輸入程序指令，根據(jù)得到的指令向驅(qū)動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)出運行信號，對這一過程進行具體控制。驅(qū)動系統(tǒng)是為執(zhí)行機構(gòu)傳達運行指令，使其產(chǎn)生與指令相符的動作。

沖壓機器人是工業(yè)機器人中的一種，主要運用于沖壓生產(chǎn)線；沖壓機器人與工業(yè)機器人的構(gòu)造基本一樣，只是控制系統(tǒng)稍有不同，是由沖壓控制系統(tǒng)和基本控制系統(tǒng)兩部分組成的，其中沖壓控制系統(tǒng)用來實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)線上的一些特殊功能，是一個根據(jù)實際操作需要而開發(fā)的專用模塊。

1.2 工業(yè)機器人的特點

工業(yè)機器人的主要特點有三：一是具有與人類相似的操作功能，比如工業(yè)機器人具有作業(yè)功能、抓取功能、感知功能，并且可以直接聽取人的指令完成任務(wù)要求等；二是對其進行編程預(yù)設(shè)，使其在得到指令后進行自動化工作，若程序指令有所變動，工業(yè)機器人更及時感應(yīng)并隨之變換，根據(jù)要求而運行；工業(yè)機器人在使用特點上，能隨著機器人的運行軌跡做相應(yīng)的調(diào)整，使設(shè)備整體的柔性化更強[3]。

總的來說，工業(yè)機器人具有生產(chǎn)成本低，在實際的生產(chǎn)線上可以起到降低廠商成本、提高工作效率、為廠商帶來效益等作用，并且可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況進行相應(yīng)的調(diào)整，針對不同車型的生產(chǎn)，對其進行不同的編程指令輸入即可；，具有較高的柔性化。

2 沖壓自動化生產(chǎn)線中的工業(yè)機器人應(yīng)用

工業(yè)機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中應(yīng)用，通常是將其使用于較為惡劣的工作環(huán)境下，執(zhí)行以下難度較大、危險系數(shù)高的工作，因為工業(yè)機器人的出現(xiàn)，很大程度上減輕了人類的手工操作的工作量。工業(yè)機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中的生產(chǎn)過程中運行方式具體如圖1所示。

2.1 沖壓自動化生產(chǎn)線中的工業(yè)機器人運行中的拆垛系統(tǒng)

在汽車的生產(chǎn)制造過程中，沖壓自動化生產(chǎn)線輸送的環(huán)節(jié)上，自動拆剁是必有的生產(chǎn)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)有多種設(shè)備：拆剁小車、自動涂油裝置、磁性皮帶機以及對中臺和雙料檢測等。

拆剁小車大多時候應(yīng)用于材料的上料區(qū)和上料后停放的固定位置，是機器人的取料過程用時少，且更方便快捷。磁力皮帶機則是根據(jù)實際位置的不同，有導(dǎo)出式皮帶機和導(dǎo)入式皮帶機兩種分類，其中導(dǎo)入式皮帶機的運行原理為：將機器人取出的物料傳送至涂油機中，而導(dǎo)出式皮帶機的運行原理則為：將板料按照一定的速度送達對中臺內(nèi)。兩者具有共同性，基本原理上沒有太大差異。

自動涂油機通常在板件存在較大的拉延率的情況下，在板料拉延這一工序上，進行具體的安排涂油工作；簡單來說，就是通過自動涂油機，在板料表層進行相應(yīng)的拉延油涂抹，以達到冷軋鋼板上生產(chǎn)地滑移線消除的目的；保證最終加工完畢的板件其表面質(zhì)量，達到標準要求，具備合格的潤滑性能，同時可以提升沖壓鋼板的防銹能力。

對中臺通常使用機械對中臺，使固定或者移動更加快捷方便，也可以采用視覺對中或者重力對中的對中方式。為有效保證板料的定位更準確、方式上的便捷和固定時的牢固性，機器人在運行中會根據(jù)零件實際的對中位置，進行運動軌跡的自適應(yīng)調(diào)整，從而快速而準確地將板料搬運到壓力機內(nèi)。

2.2 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中運行的核心系統(tǒng)，這一核心系統(tǒng)主要用來保證生產(chǎn)線上的各個部件之間能在統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理下進行正常工作；同時控制系統(tǒng)自身的一些性能對沖壓自動化生產(chǎn)線的整體效率和生產(chǎn)制作的自動化程度有著直接影響，而這些性能指標主要有技術(shù)方面的可靠性和先進性，在控制方法上的靈活性與有效性是否夠高等因素。

控制系統(tǒng)由以下3種系統(tǒng)共同組成：監(jiān)控控制系統(tǒng)、連線控制系統(tǒng)以及安全防護系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)則是與沖壓生產(chǎn)線的監(jiān)控管理相對應(yīng)，連線控制系統(tǒng)是針對自動化生產(chǎn)的整個生產(chǎn)流程進行控制，監(jiān)控系統(tǒng)則是與沖壓生產(chǎn)線的監(jiān)控管理相對應(yīng)，安全防護系統(tǒng)自然就是對生產(chǎn)流程的安全負責(zé)了。

3 沖壓生產(chǎn)線的安全防護

3.1 沖壓生產(chǎn)線的安全分析

隨著沖壓生產(chǎn)線自動化生產(chǎn)的日益普及，大量機械設(shè)備在生產(chǎn)方面的能力都有了大幅度的提升，與之相對應(yīng)的控制系統(tǒng)的技術(shù)也越來越復(fù)雜，一旦操作失誤就很容帶來安全事故。對于較為大型的生產(chǎn)線來說，安全防護問題就變得更加重要；沖壓生產(chǎn)線中存在的安全問題主要有以下幾點。

首先是生產(chǎn)線中的主要機械和機器人，包括相關(guān)的輔助設(shè)備，由于機械在運行過程中，速度較快，多個機械之間運行的區(qū)域有重疊的部分，它們之間存在著互相影響的關(guān)系，所以在一定程度上有著較為明顯的安全隱患。其次各個設(shè)備之間受控制系統(tǒng)的調(diào)配，而控制系統(tǒng)的程序較為復(fù)雜，通常在進行安裝或調(diào)試的過程中，需要對其相應(yīng)的參數(shù)進行具體的設(shè)置與調(diào)整，而在對參數(shù)調(diào)整時，會因為設(shè)置不當而引起機械故障，進而帶來隱患。然后是在沖壓生產(chǎn)車間，多臺機器同時運行會出現(xiàn)沖擊或振動等現(xiàn)象，這一時間，對機械的控制能力變小，也會影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。最后是沖壓生產(chǎn)一般都是較為大批量的生產(chǎn)，若在生產(chǎn)中途因故障而停止生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)效率，從而對廠商的經(jīng)濟效益有一定的影響。

針對以上可能帶來安全隱患的問題，建議做好的防護工作有：保護人和機器的安全，生產(chǎn)過程中，由于多個機械同時運行，工作人員處在那樣的環(huán)境下很容易受到傷害，但是無論在什么情況下，人身安全是高于一切的；其次是生產(chǎn)線上的大型設(shè)備，由于設(shè)備之間存在運行交互，對設(shè)備進行保護，盡可能地減低經(jīng)濟損失。另外一方面對數(shù)據(jù)的保護，由于控制系統(tǒng)在操作上相對復(fù)雜，若在這方面出現(xiàn)故障會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失或出現(xiàn)一些其他相關(guān)的錯誤，這也會為企業(yè)帶來很多不利而影響。

3.2 沖壓生產(chǎn)線的保護措施

對沖壓生產(chǎn)線的保護措施，通常由硬件和軟件兩方面相結(jié)合來實現(xiàn)安全的目的[1]。硬件方面的連線監(jiān)控系統(tǒng)通常運用總線布控進行數(shù)據(jù)的傳輸，所使用的總線需要具備抗干擾的能力和傳輸數(shù)據(jù)方面的可靠性等基本特點；監(jiān)控系統(tǒng)建議使用帶有屏蔽層的數(shù)據(jù)網(wǎng)線；安全防護系統(tǒng)需要采用安全系數(shù)較高的專用設(shè)備，最好是由專業(yè)人士進行分析推薦。軟件方面，則需要對系統(tǒng)進行全面的且實時的監(jiān)控，時刻注意避免數(shù)據(jù)在傳輸過程中各種錯誤的出現(xiàn)。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)方面也在進步著，沖壓生產(chǎn)線中的機器人應(yīng)用越來越廣泛，它的出現(xiàn)提到了人們的手工操作，一定程度上將工作人員從單調(diào)枯燥的工作中解脫出來；由于工業(yè)機器人的成本較低，而投入進生產(chǎn)線上可以提升生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來更多的效益；在近幾年的發(fā)展中逐漸成為了汽車制造行業(yè)必不可少的設(shè)備之一。并且在實際生產(chǎn)過程中由于越來越趨向于自動化，對設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中的注意提升安全隱患的防護意識，在保護工作人員人身安全的前提下，盡可能的保障機械和工業(yè)機器人的安全。總的來說，工業(yè)機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中應(yīng)用，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)節(jié)省了大量的人力物力，并且為其帶來更多的經(jīng)濟效益，所以工藝機器人在生產(chǎn)線中的應(yīng)用帶來了非常重要的積極的正面影響。

參考文獻

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[2] 范云霄.工業(yè)機器人在蟲也沖壓自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用[D].山東科技大學(xué)，2012.

[3] 田雪民.論工業(yè)機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線的應(yīng)用[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2013（12）：146-147.