侯佳男 張?zhí)礻?yáng)

摘 要：近年來(lái)，隨著自動(dòng)化行業(yè)的高速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于自動(dòng)化的應(yīng)用已逐步普及，汽車工業(yè)作為我國(guó)的重要支柱行業(yè)之一，其自動(dòng)化應(yīng)用程度也在逐步提高中，而作為汽車生產(chǎn)四大工藝之首的沖壓工藝，沖壓自動(dòng)線的應(yīng)用也正逐步普及中。鑒于此，本文對(duì)沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的解析及規(guī)劃進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：沖壓;自動(dòng)化;機(jī)器人;規(guī)劃

0 引言

通過(guò)柔性的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，為工業(yè)機(jī)器人在多品種、小批量的沖壓零件的生產(chǎn)提供了一個(gè)可行的、穩(wěn)定的、易于用戶操作的生產(chǎn)線系統(tǒng)，極大的減輕了操作人員的編程難度，同時(shí)自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線系統(tǒng)降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、保證沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)提高生產(chǎn)效率，帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著工業(yè)機(jī)器人協(xié)同控制不斷提高，工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線中的應(yīng)用必將受到更多生產(chǎn)廠商的青睞，柔性化、智能化的沖壓生產(chǎn)線必將成為鈑金制品廠不可或缺的生產(chǎn)線系統(tǒng)。

1 沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)描述

工業(yè)機(jī)器人沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)集自動(dòng)取料、傳輸、沖壓、檢測(cè)以及碼垛等工序于一體，融合了多種生產(chǎn)工藝和綜合技術(shù)的輸入輸出集成化系統(tǒng)。系統(tǒng)包含總控制模塊、工業(yè)機(jī)器人本體、取物區(qū)、物料倉(cāng)、沖壓區(qū)、檢測(cè)單元以及成品/次品區(qū)等。工業(yè)機(jī)器人作為系統(tǒng)的重要組成部分，與PLC、組態(tài)等其他外圍控制系統(tǒng)配合，通過(guò)設(shè)備間相互通信，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與機(jī)器人之間的數(shù)據(jù)交互，協(xié)調(diào)完成加工任務(wù)。

2 工業(yè)機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線的組成

2.1機(jī)器人系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠上的明珠”，在工業(yè)生產(chǎn)中起到至關(guān)重要的作用，工業(yè)機(jī)器人具備與人工操作相似的操作功能，通過(guò)編程控制，工業(yè)機(jī)器人在得到運(yùn)動(dòng)指令后，觸發(fā)預(yù)先設(shè)定的軌跡路線。同時(shí)可設(shè)定多組運(yùn)動(dòng)程序，根據(jù)不同的規(guī)劃需求，選用不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃路徑。六軸工業(yè)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活度高、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，同時(shí)可完成工件在空間內(nèi)任意位置的旋轉(zhuǎn)、平移等動(dòng)作。

2.2端拾器系統(tǒng)

端拾器作為物料搬運(yùn)的抓取載體，在機(jī)器人自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線中起著重要的作用，有效、合理的端拾器設(shè)計(jì)能夠?yàn)樯a(chǎn)線節(jié)拍、產(chǎn)品質(zhì)量、使用壽命起到重要作用，本系統(tǒng)從經(jīng)濟(jì)效益、性能匹配、可靠性、適用性等多方面考慮，采用鋁型材構(gòu)件設(shè)計(jì)輕型端拾器結(jié)構(gòu)，應(yīng)對(duì)該類型沖壓生產(chǎn)線具有很好的效果，同時(shí)配備有靈活的快換裝置，更換夾具更快捷、更方便。

2.3自動(dòng)沖壓環(huán)節(jié)

機(jī)器人搬運(yùn)物料至沖壓線上2號(hào)氣缸位，機(jī)器人抬起氣抓后給定放置完成信號(hào)finish1（在沒(méi)有機(jī)器人給定信號(hào)，使用編程軟件強(qiáng)制給信號(hào)），延時(shí)1s，2號(hào)沖壓氣缸后限位指示燈亮，開(kāi)始推進(jìn)。氣缸的前限位指示燈亮?xí)r，氣缸停止，延時(shí)1s，2號(hào)沖壓氣缸退出回到后限位，輸出完成信號(hào)finish2。3號(hào)沖壓氣缸后限位指示燈亮，開(kāi)始推進(jìn)，氣缸的前限位指示燈亮?xí)r，氣缸停止，延時(shí)1s，3號(hào)沖壓氣缸退出回到后限位，輸出完成信號(hào)finish3。4號(hào)沖壓氣缸后限位指示燈亮有輸入，開(kāi)始推進(jìn)，氣缸的后限位指示燈亮?xí)r有輸入，氣缸停止，延時(shí)1s，4號(hào)沖壓氣缸退出回到后限位，物料沖壓完成，光電傳感器檢測(cè)到物料到位。

3 沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的規(guī)劃要點(diǎn)

3.1清洗機(jī)及涂油機(jī)的選擇

早期沖壓線使用的清洗涂油機(jī)幾乎都為國(guó)外品牌，比如德國(guó)的SMT品德在國(guó)內(nèi)沖壓線的應(yīng)用也較為普遍，近幾年隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)品牌的推廣使用也逐漸占領(lǐng)一部分市場(chǎng)，主要以山東濟(jì)南的幾家清洗涂油機(jī)制造商為主，設(shè)備的核心零部件仍采用進(jìn)口，而整機(jī)由制造廠商進(jìn)行集成，設(shè)備的整體價(jià)格具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

3.2壓機(jī)單機(jī)速度的輔助提升方式

壓機(jī)的滑塊速度對(duì)制件影響最大的部分是拉伸成型階段的速度，是否有辦法將滑塊回程及其他段非成型的速度提升，以減少壓機(jī)單次沖壓所需的時(shí)間，目前主要是通過(guò)DDC裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。DDC裝置其工作原理是通過(guò)在壓機(jī)齒輪箱上增加一套伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，以達(dá)到控制滑塊“非有效做功行程”的速度，并能保證“有效做功行程”的能量不減少的效果，通過(guò)伺服電機(jī)加飛輪能量的完美配合來(lái)實(shí)現(xiàn)提速，配合控制過(guò)程曲線。

在保證零件所需的成型曲線的前提下，若壓機(jī)單機(jī)SPM越低，則DDC提升作用越明顯?？v軸為速度，橫軸為時(shí)間。如圖6所示為DDC裝置提升零件質(zhì)量的示意圖，在同等沖壓時(shí)間的前提下，使用DDC裝置能有效放緩零件成型曲線，增加零件成型段的時(shí)間，從而獲取更佳的成形效果。

3.3柔性控制方法

通過(guò)PLC系統(tǒng)，建立一套具備配方功能的控制系統(tǒng)[5]，在系統(tǒng)的配置界面，用戶可以實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的添加與配置，完成產(chǎn)品信息的錄入，在配置界面中，配置工件型號(hào)、工序數(shù)、工件厚度、單雙料模式、機(jī)器人對(duì)應(yīng)作業(yè)序號(hào)保存，同時(shí)完成機(jī)器人作業(yè)示教。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從上料端開(kāi)始任意連續(xù)多臺(tái)機(jī)器人自動(dòng)組線，形成一個(gè)柔性的生產(chǎn)線系統(tǒng)。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，選擇已經(jīng)配置完成的產(chǎn)品型號(hào)，確定啟動(dòng)條件，即可完成生產(chǎn)線的自動(dòng)生產(chǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

沖壓作為汽車的四大生產(chǎn)工藝之一，在汽車制造領(lǐng)域起著重要的作用，所有汽車主機(jī)廠均已配備完整的汽車鈑金自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線，為自身的汽車零部件提供質(zhì)量可靠、穩(wěn)定的零部件產(chǎn)品。與此同時(shí)，汽車零部件配套廠家不僅為汽車生產(chǎn)廠家提供沖壓件制品，同時(shí)，也為其他行業(yè)及領(lǐng)域提供沖壓件制品。然而，零部件廠家生產(chǎn)的沖壓零件種類繁多，為滿足更多產(chǎn)品生產(chǎn)的需求，對(duì)沖壓生產(chǎn)線的柔性、靈活性要求更高。

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