雷玉霞　吳秀桃　韋旺華　闕夏麗　孫光輝

摘 要：本文通過(guò)深度剖析沖壓自動(dòng)線(xiàn)模具首次上線(xiàn)調(diào)試工作內(nèi)容、影響因素，總結(jié)歸納其效率提升方式。明確給出不同類(lèi)型零件機(jī)器人軌跡調(diào)試方式、送料皮帶輪速度選擇原則、高效的調(diào)試流程以及相關(guān)的模具結(jié)構(gòu)和端拾器的設(shè)計(jì)原則，并結(jié)合線(xiàn)外端拾器組裝調(diào)試的方法，使調(diào)試時(shí)間由連續(xù)6～11h降低至4～8h，大大提升了沖壓自動(dòng)線(xiàn)模具首次上線(xiàn)調(diào)試效率。

關(guān)鍵詞：沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn) 首次上線(xiàn)調(diào)試 調(diào)試效率

Discussion about the Method of Improving the Efficiency of the First Online Debugging of the Stamping Automatic Line Die

Lei Yuxia，Wu Xiutao，Wei Wanghua，Que Xiali，Sun Guanghui

Abstract：This article analyzes the content and influencing factors of the first online debugging of stamping automatic line die and summarizes the efficiency improvement methods. The article indicates the debugging methods of robot trajectory for different types of parts， the principle of selecting the feeding pulley speed， the efficient debugging process and the relevant die structure and the design principles of the end picker， and combines the method of assembly and debugging of the end picker outside the line， so that the debugging time is reduced from the continuous 6～11h to 4～8h， which greatly improves the efficiency of the first online debugging of the stamping automatic line die.

Key words：stamping automatic line， first online debugging， debugging efficiency

1 引言

沖壓自動(dòng)線(xiàn)以其特有的高效能、高安全性和穩(wěn)定性[1-5]，成為沖壓行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，越來(lái)越多的汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家采用自動(dòng)線(xiàn)以滿(mǎn)足高速的生產(chǎn)制造需求[6]。高效高速是沖壓自動(dòng)線(xiàn)的極致追求。目前，行業(yè)中沖壓自動(dòng)線(xiàn)模具首次上線(xiàn)調(diào)試效率均較低。初次調(diào)試主要包含機(jī)器人軌跡調(diào)試、模具自動(dòng)化原件調(diào)試、機(jī)器人軌跡驗(yàn)證、端拾器安裝調(diào)試和線(xiàn)首拆垛調(diào)試等[7-8]，以上均為在線(xiàn)調(diào)試，占用生產(chǎn)線(xiàn)線(xiàn)上時(shí)間約為連續(xù)的6～11h，嚴(yán)重影響生產(chǎn)線(xiàn)的排產(chǎn)，影響項(xiàng)目進(jìn)度。本文通過(guò)深度剖析上線(xiàn)調(diào)試效率影響因素，總結(jié)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，提出快速確定機(jī)器人軌跡調(diào)試方法、送料皮帶輪速度設(shè)定規(guī)則和最優(yōu)調(diào)試流程等方法，用以指導(dǎo)自動(dòng)沖壓線(xiàn)首次上線(xiàn)調(diào)試效率提升。

2 生產(chǎn)線(xiàn)體參數(shù)背景

本文研究對(duì)象示意圖見(jiàn)圖1，板料經(jīng)上料工位，經(jīng)清洗涂油機(jī)，進(jìn)入4臺(tái)機(jī)械壓力機(jī)主線(xiàn)，傳輸為七軸ABB機(jī)器人（采用常規(guī)10點(diǎn)控制方式）。

3 首次上線(xiàn)調(diào)試效率提升方法

3.1 機(jī)器人軌跡調(diào)試方式

機(jī)器人軌跡調(diào)試優(yōu)化基本原則：（1）機(jī)臺(tái)內(nèi)部盡可能使七軸運(yùn)動(dòng)占主導(dǎo)，七軸較其他軸運(yùn)動(dòng)速度快;減少機(jī)器人在機(jī)臺(tái)中的時(shí)間;（2）斜進(jìn)，可以減小提前下料角度，提前機(jī)器人。

當(dāng)各工序件沖壓方向一致，且為水平方向，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，如圖2，此時(shí)，機(jī)器人進(jìn)入角度各序均設(shè)置為水平進(jìn)入。此類(lèi)零件機(jī)器人軌跡可采用“截點(diǎn)”的方式，使機(jī)器人的運(yùn)行更為流暢，提高整線(xiàn)的速度。

當(dāng)各工序件沖壓方向不一致，轉(zhuǎn)動(dòng)頻繁時(shí)，如圖3所示，進(jìn)入OP10時(shí)，水平進(jìn)入，在放料點(diǎn)進(jìn)行角度的旋轉(zhuǎn)。進(jìn)入OP20放件時(shí)，斜進(jìn)，角度小于零件旋轉(zhuǎn)角度，吸收一部分角度后在放料點(diǎn)旋轉(zhuǎn)剩余的角度。后兩序參照OP20。

3.2 送料皮帶輪速度選擇原則

側(cè)圍、翼子板等復(fù)雜零件，由于旋轉(zhuǎn)角度變化多，零件復(fù)雜，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整線(xiàn)速度瓶頸一般出現(xiàn)于機(jī)臺(tái)之間零件傳輸?shù)臋C(jī)器人，前端送料皮帶速度完全可以匹配。然而，實(shí)際調(diào)整發(fā)罩外板時(shí)，上述參數(shù)原設(shè)定為90m/min，當(dāng)線(xiàn)體速度達(dá)到10件/分鐘以上時(shí)，OP10機(jī)臺(tái)等待R11送料，R11成為瓶頸工位，皮帶輪速度無(wú)法匹配整線(xiàn)速度，此時(shí)，皮帶機(jī)速度提升至95-100m/min。

3.3 調(diào)試流程優(yōu)化

模具首次上線(xiàn)調(diào)試是一個(gè)繁雜精細(xì)的過(guò)程，需要模具、電器元件、端拾器等硬件的磨合，需要程序的設(shè)置和優(yōu)化，需要整線(xiàn)聯(lián)動(dòng)后的同步優(yōu)化調(diào)整。因此，整個(gè)調(diào)試過(guò)程的流程優(yōu)化顯得尤為重要，也是提升調(diào)試效率的重點(diǎn)之一。若按照生產(chǎn)流程，一序一序進(jìn)行調(diào)試，則在設(shè)定模具保護(hù)角度和提前下料角度時(shí)，均需要多次啟動(dòng)機(jī)臺(tái)，微調(diào)機(jī)臺(tái)角度，前后兩臺(tái)機(jī)臺(tái)配合，多次進(jìn)行軌跡嘗試，才能確定最終角度。此時(shí)，上下工序等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)重影響調(diào)試效率?？蓛?yōu)化為，先手動(dòng)把各工序件制作出來(lái)，用于對(duì)應(yīng)機(jī)器人軌跡調(diào)試，錯(cuò)開(kāi)工序進(jìn)行模具保護(hù)角和提前下料角度的調(diào)試，盡可能同時(shí)使用機(jī)臺(tái)，減少單個(gè)機(jī)臺(tái)調(diào)試占用時(shí)間，從而提升了調(diào)試效率。

3.4 模具結(jié)構(gòu)和端拾器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

斷續(xù)沖壓自動(dòng)線(xiàn)有極強(qiáng)的柔性，可適應(yīng)多個(gè)零件和不同旋轉(zhuǎn)角度的沖壓工藝，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和總結(jié)，確定一些特定的工藝方案和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，可極限優(yōu)化線(xiàn)體沖壓速度。

3.4.1 模具中心線(xiàn)500mm范圍內(nèi)不設(shè)置模具機(jī)構(gòu)

機(jī)器人七軸運(yùn)行速度最快，在七軸寬度500mm范圍內(nèi)，干涉機(jī)器人運(yùn)行軌跡的結(jié)構(gòu)，極其影響機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度。因此，所有模具中心線(xiàn)500mm范圍內(nèi)，盡可能不要設(shè)置反側(cè)向力導(dǎo)板、二級(jí)分切刀塊、定位器以及斜楔插刀等機(jī)構(gòu)。

3.4.2 工序之間的送料高度一致

為使所有機(jī)器人盡量在同一Z向高度上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，各工序之間送料高度盡可能一致，高度差在100mm以?xún)?nèi)。

3.4.3 減少工序之間的零件旋轉(zhuǎn)角度

從沖壓自動(dòng)線(xiàn)效率考慮，則盡可能的減少工序之間的零件旋轉(zhuǎn)角度，能設(shè)置斜楔的位置則采用斜楔，機(jī)器人軌跡盡可能的趨向于平面，驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人軸數(shù)較少，運(yùn)行速度較快，旋轉(zhuǎn)角度較多時(shí)，機(jī)器人在每一個(gè)點(diǎn)需要調(diào)整姿態(tài)，機(jī)器人運(yùn)行速度慢。

3.4.4 端拾器整體高度最小化

為了減小機(jī)器人的提前進(jìn)入角度，端拾器整體高度盡量減小，即盡量扁平。這就要求我們?cè)诓贾梦P(pán)的時(shí)候，整體考慮吸盤(pán)所處的Z向高度，使各吸盤(pán)的Z向高度差盡可能的小。

3.4.5 端拾器設(shè)計(jì)對(duì)稱(chēng)

端拾器左右吸盤(pán)設(shè)計(jì)不對(duì)稱(chēng)，會(huì)導(dǎo)致吸料過(guò)程中存在料片塌陷，端拾器受力不均，運(yùn)輸過(guò)程晃動(dòng)，影響定位精度，甚至掉料，整線(xiàn)報(bào)錯(cuò)。

3.5 線(xiàn)外端拾器調(diào)整機(jī)的應(yīng)用

目前，沖壓自動(dòng)線(xiàn)用端拾器的組裝均與模具一次上線(xiàn)調(diào)試同時(shí)進(jìn)行，占用大量的線(xiàn)體時(shí)間（約為2h），近年來(lái)，線(xiàn)外組織端拾器成為一大熱門(mén)技術(shù)。通過(guò)上述技術(shù)，可將組裝和調(diào)試端拾器占用線(xiàn)體的時(shí)間，轉(zhuǎn)移至線(xiàn)外，不僅提升了模具首次上線(xiàn)調(diào)試效率，同時(shí)也保證了端拾器的安裝精度，減少后續(xù)因端拾器問(wèn)題產(chǎn)生的停線(xiàn)。

4 效果驗(yàn)果

圖4所示為優(yōu)化前后模具首次上線(xiàn)調(diào)試時(shí)間情況統(tǒng)計(jì)，其中車(chē)型1-3是優(yōu)化前情況，4-7是優(yōu)化后的情況。由圖可知，所有零件優(yōu)化減少時(shí)間在2～3h，側(cè)圍外板效果最佳，由10.5h降低至7.5h。優(yōu)化前，單個(gè)零件調(diào)試需要確保有連續(xù)的6～11h調(diào)試時(shí)間;優(yōu)化后，降低至4～8h，降幅約為30%，大大提升了沖壓自動(dòng)線(xiàn)模具首次上線(xiàn)調(diào)試效率。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)深度剖析沖壓自動(dòng)線(xiàn)模具首次上線(xiàn)調(diào)試工作內(nèi)容、影響因素，總結(jié)歸納其效率提升方式，具體結(jié)論如下：

（1）當(dāng)零件各工序之間旋轉(zhuǎn)角度變化較大時(shí)，機(jī)器人設(shè)置為斜進(jìn)，確保在機(jī)臺(tái)內(nèi)部七軸占據(jù)運(yùn)動(dòng)的主體;較小時(shí)，軌跡調(diào)試可采用截點(diǎn)的方式;（2）當(dāng)線(xiàn)體速度達(dá)到10件/分鐘，送料皮帶機(jī)速度為95-100m/min;（3）優(yōu)化調(diào)試流程，錯(cuò)開(kāi)工序進(jìn)行模具保護(hù)角和提前下料角度設(shè)定，同時(shí)使用機(jī)臺(tái)，減少單個(gè)機(jī)臺(tái)調(diào)試占用時(shí)間;（4）模具設(shè)計(jì)原則：減少模具突兀結(jié)構(gòu);工序之間的送料高度一致;減少零件旋轉(zhuǎn)角度;端拾器設(shè)計(jì)原則：扁平化;對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì);采用線(xiàn)外組裝和調(diào)整。

通過(guò)上述方式，可將單個(gè)零件沖壓自動(dòng)線(xiàn)模具首次上線(xiàn)調(diào)試時(shí)間由連續(xù)的6～11h，降低至4～8h，降幅約為30%。

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