汽車沖壓線自動化技術(shù)研究

冀利勇

（華晨寶馬汽車有限公司，遼寧 沈陽 110044）

1 汽車沖壓線自動化技術(shù)的現(xiàn)狀

（1）沖壓生產(chǎn)中線首上料的現(xiàn)狀。目前，在汽車主機生產(chǎn)和沖壓配件生產(chǎn)時，沖壓生產(chǎn)線的線首上料方式垛通常采取叉車或者行車的上料方式，借助托盤將板坯料垛運輸?shù)經(jīng)_壓線的上料設(shè)備中，在生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)設(shè)備進行板坯料垛的分張拆垛作業(yè)，完成之后投入到下個加工工序中。通過上料方式的研究和分析，叉車上料的柔性比較高，但是在大型板坯料垛的上料中，需要使用高噸位的叉車，帶來嚴重的環(huán)境污染問題。同時，叉車的運行安全管理是一項不可忽視的內(nèi)容。行車上料方式在環(huán)境和安全方面有著一定的優(yōu)勢，但是其受到其他方面的限制，板坯料垛集中存放管理受到限制，無形中增加了行車的作業(yè)負擔。

（2）沖壓線線首上料自動化技術(shù)分析。隨著信息化和科學化時代的來臨，自動化技術(shù)在各個行業(yè)中普遍應用。目前國外采取AGV技術(shù)代替叉車或者行車完成沖壓線線首的板坯料垛運送作業(yè)。AGV技術(shù)中，中控調(diào)度控制系統(tǒng)是技術(shù)的核心內(nèi)容，根據(jù)沖壓生產(chǎn)線的實際情況，實現(xiàn)自動化操作，獲取指定的板坯料垛，運用現(xiàn)代化自動導航系統(tǒng)，按照設(shè)定好的運輸線路完成運輸作業(yè)。在到達沖壓生產(chǎn)線之后，借助AGV技術(shù)，實現(xiàn)自動化信息的交流，完成材料的交付作業(yè)。調(diào)度系統(tǒng)發(fā)揮其指揮的作用，進入到下個循環(huán)周期。在運輸作業(yè)時，板坯料垛通過這樣的方式完成沖壓自動化操作：板坯料垛庫→ADV→沖壓線線首。在整個過程中，想要實現(xiàn)自動化無縫對接，板坯料庫和沖壓線線首之間需要保證AGV接口的一致，實現(xiàn)自動化。板坯料庫可以采取立體化倉儲，有效提高庫參量，并且借助料垛存取的自動化技術(shù)，對板坯料垛存放進行定位，在后期的取料作業(yè)中，精確取料，保證取料的作業(yè)效率。自動化技術(shù)應用時，借助立體倉庫和AGV技術(shù)的融合，實現(xiàn)料垛存取的自動化。通過對自動化上料系統(tǒng)進行分析，AGV技術(shù)中除了中央控制系統(tǒng)以外，還包含沖壓線、料垛等信息系統(tǒng)，保證各項工作全面開展，實現(xiàn)定位、導航、供給和識別的自動化。此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)操作的無人化，排放的無污染性。

2 汽車沖壓線線間自動技術(shù)的應用以及發(fā)展

（1）壓機間自動化技術(shù)以及發(fā)展。在生產(chǎn)作業(yè)中，壓機間的生產(chǎn)產(chǎn)件生產(chǎn)線速達到12~18SPM，需要采取相應的自動化技術(shù)，如ABB/FANUC/KUKA等7軸機器人；SCHULER中的Crossbar feeder是其代表性技術(shù)，具有自動化柔性高的特點，速度比較快，技術(shù)比較領(lǐng)先。

（2）機器人技術(shù)。近幾年來，六軸機器人在運輸?shù)倪^程中，板件抖動和效率問題逐漸明顯，為了能夠改善此情況，加強機器人系統(tǒng)的改進，采用更加先進的自動化運輸系統(tǒng)。如七軸和端拾器技術(shù)。七軸技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)是機器人的第六軸，借助相應的伺服控制軸，實現(xiàn)工件的運輸，能夠避免工作出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)等操作，導致抖動或者脫落問題發(fā)生，保證自動化生產(chǎn)的效率。端拾器裝置中，設(shè)置相應的自動更換技術(shù)，機器人可以根據(jù)控制系統(tǒng)指令，實現(xiàn)端拾器的更換操作。通過旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)操作，原有的端拾器脫離工作范圍，新的端拾器進入工作區(qū)域，實現(xiàn)端拾器的自動化更換。整個作業(yè)過程中，采取自動化轉(zhuǎn)換模式，減少非生產(chǎn)的時間，提供整個生產(chǎn)線的效率。

（3）雙臂Crossbar的自動化技術(shù)。在沖壓線自動化技術(shù)中，德國的Speed bar、瑞士的Robo Beam和日本的SAT都是雙臂式結(jié)構(gòu)，兩端持桿結(jié)構(gòu)形式和原理是其重要的差異，但是它們都采取快速橫桿運輸零件技術(shù)。傳統(tǒng)的自動沖壓生產(chǎn)線中采取專業(yè)機械手和小車融合的方式，雙臂Crossbar的自動化技術(shù)具有其特有的優(yōu)勢：借助直線式輸送機，實現(xiàn)壓力機的連接，不需要設(shè)置穿梭小車，在橫桿上，結(jié)合工件形狀，開展端拾器的安裝工作，保證其作用范圍能夠覆蓋兩個壓力機的工作臺面。橫桿上設(shè)置有調(diào)節(jié)裝置，實現(xiàn)工件的任意變位，有效縮短沖壓線整線的長度。

（4）單臂形式的自動化技術(shù)。SCHULER的Crossbar feeder等是單臂式自動化結(jié)構(gòu)的代表技術(shù)，在橫桿的中心位置進行端拾器和自動化的連接。從整體上來說，雙臂式Crossbar結(jié)構(gòu)，取放工件的自動化作業(yè)時，非常的穩(wěn)定，同時其對同步擺臂有著嚴格的要求。橫桿在進出的過程中，模具相關(guān)的部件會影響到自動化作業(yè)速度。單臂自動化技術(shù)具有更高的自由度和柔性，在端拾器末端實現(xiàn)七個軸的自動化作業(yè)。

（5）沖壓線整線仿真技術(shù)。信息技術(shù)的發(fā)展，虛擬技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中普遍應用，汽車沖壓生產(chǎn)線的自動化技術(shù)中，應當重視仿真虛擬技術(shù)的應用。借助仿真虛擬技術(shù)，輸入相關(guān)的參數(shù)信息，構(gòu)建相應的生產(chǎn)模型，清晰的認識到自動化技術(shù)和模具的匹配關(guān)系，實現(xiàn)工件生產(chǎn)的方針模擬，進一步優(yōu)化工件模具和自動化運行軌跡，自動化端拾器能夠?qū)崿F(xiàn)提前設(shè)計和驗證。

3 汽車沖壓線線末的自動質(zhì)檢技術(shù)應用

（1）沖壓線線末質(zhì)檢技術(shù)。在傳統(tǒng)的沖壓生產(chǎn)線中，線末的質(zhì)量檢測和零部件的裝框作業(yè)，主要是通過人工方式完成的。沖壓件的質(zhì)量檢測時，需要對每個零部件進行在線檢查，檢查工作通常在線末收料皮帶機上進行，零件下線到裝框前的時間段內(nèi)，完成質(zhì)量檢查工作，采取人工檢測的方式，使用紗網(wǎng)和油石等工具進行打磨，檢查工件表面的質(zhì)量缺陷，如凸點、凹陷、褶皺、壓痕、裂紋等，如果沒有問題則進入下個裝框工序中。人工質(zhì)檢工作具有動作柔性和調(diào)配柔性的的特點，克服零件運輸中的抖動和擺動因素，但是人工檢測受到經(jīng)驗和主觀因素的影響，一些臨界性和隱藏性的缺陷很難發(fā)現(xiàn)，影響到工作質(zhì)量。

（2）線末的自動質(zhì)量檢測技術(shù)。在線末開展沖壓件的質(zhì)量檢測時，以光柵檢測和照相技術(shù)作為基礎(chǔ)，借助機器人開展采集工作，對零件表面進行光柵投射，對其投射結(jié)果進行照相分析，得出相應的缺陷數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入到相應的缺陷評價系統(tǒng)內(nèi)，進行缺陷的判斷。如果數(shù)據(jù)沒有出現(xiàn)超標情況，系統(tǒng)則提示OK。如果關(guān)注點出現(xiàn)超標情況，則會指出質(zhì)量超標的位置，在線末展示相應的信息，線末工藝采取相應的處理措施。自動化質(zhì)量檢測系統(tǒng)能夠進行零件的凹凸缺陷、壓痕、起皺、開裂等常見的缺陷有效檢測。相關(guān)的研究證明，借助自動化檢測技術(shù)，可以檢測到不小于10um的隱傷，檢查出不小于1,mm的表面缺陷，電磁拍照的范圍較為廣泛。在實際的檢測過程中，對檢測狀態(tài)有一定的要求，因此，確保檢測部分的穩(wěn)定。和人工檢測方式相比，自動化質(zhì)量檢測技術(shù)具有精確度高的優(yōu)勢，限制和約束條件較少，檢測更加全面。借助自動化檢測技術(shù)，開展線末質(zhì)量檢測工作，檢測數(shù)據(jù)更加可靠真實并且能夠形成相應的檢測報告，使得部件缺陷能夠一目了然，有利于數(shù)據(jù)的管理和存儲。檢測完成之后，進行多次檢測數(shù)據(jù)的分析和對比，發(fā)現(xiàn)其中的缺陷規(guī)律，了解工件的缺陷趨勢，有利于應對工作的開展，有效降低生產(chǎn)成本。

（3）線末自動化裝框技術(shù)。在完成各項生產(chǎn)作業(yè)之后，需要進行工件的存放框作業(yè)，完成裝框工作之后，運輸?shù)较鄬臎_壓件倉庫存放。現(xiàn)階段，我國汽車主機生產(chǎn)時，多數(shù)采取人工裝框作業(yè)。隨著沖壓生產(chǎn)線自動化技術(shù)的應用，人工收料的方式已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)效率的提升，因此，可以采用機器人開展收料裝框工作，實現(xiàn)作業(yè)的自動化。在沖壓生產(chǎn)線線末的裝框作業(yè)中，借助機器人自動化技術(shù)代替人工作業(yè)，融入自動化質(zhì)量檢測技術(shù)，有效提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

4 汽車沖壓線線末料箱自動化駁運技術(shù)

（1）線末料箱駁運技術(shù)的現(xiàn)狀。沖壓線線末料框駁運是沖壓生產(chǎn)線的最后作業(yè)環(huán)節(jié)，料框裝滿沖壓件之后，運輸?shù)經(jīng)_壓件倉庫的技術(shù)方式。通常來說，使用叉車完成沖壓件的駁運作業(yè)，也可以使用牽引車和轉(zhuǎn)運鏈。如果采取叉車駁運，如果往返的行程比較遠，需要考慮增加叉車和工作人員數(shù)量，保證駁運工作的產(chǎn)量，導致生成成本的增加。

（2）線末料框的自動駁運技術(shù)。沖壓生產(chǎn)線線末的駁運自動化技術(shù)中，借助AGV技術(shù)，開展?jié)M料框的拾取工作，并且完成新料框的輸送作業(yè)。在系統(tǒng)中包含整套的調(diào)度控制系統(tǒng)，對AGV進行任務(wù)布置，借助無線網(wǎng)通信技術(shù)實現(xiàn)控制系統(tǒng)和AGV的連接。控制系統(tǒng)提前了解每個沖壓線的生產(chǎn)計劃，了解每種零件的生產(chǎn)效率，通過自動的核算，做好AGV的調(diào)度工作。AGV技術(shù)的應用，能夠?qū)α霞苓M行身份的識別和核對工作，采用導航和定位技術(shù)，完成駁運作業(yè)。

5 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，沖壓線自動化技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，并且普遍的應用。但是其在線首和線尾的應用中相對遲滯。文中結(jié)合自動化技術(shù)應用的薄弱環(huán)節(jié)，根據(jù)汽車沖壓行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析沖壓生產(chǎn)線的自動化發(fā)展。本文分析國內(nèi)外應用的相關(guān)工藝和技術(shù)，雖然應用的條件存在差異，其原理基本上是一致的。在企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展中，安全、高效、質(zhì)量優(yōu)、成本低是重要的因素。借助沖壓線自動化技術(shù)，能夠提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)的安全穩(wěn)定，降低生產(chǎn)的成本，有效提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。在未來的發(fā)展中，應當不斷研究沖壓線的自動化技術(shù)，朝著智能化方向深入發(fā)展。