沖壓零部件后智能擺版工裝設(shè)計(jì)與研究

康芳 馬建海

摘 要：目前沖壓模具底部的接料盒只能承接從模具出料口自由落體落下的散亂的沖壓零部件，在后續(xù)加工時(shí)需要一個(gè)個(gè)的單個(gè)加工，且在后續(xù)需要噴涂等加工時(shí)，單個(gè)噴涂比較浪費(fèi)物料，成本較高，加工效率比較低下，不利于大批量生產(chǎn)，則需要對(duì)沖壓后的零部件進(jìn)行逐個(gè)擺版后再噴涂可以降低噴涂的成本，但是需要大量的人工進(jìn)行逐個(gè)的擺放，這樣雖然可以大批量生產(chǎn)，但是人工成本很高。這對(duì)于沖壓成型行業(yè)的中小企業(yè)，對(duì)一些體積較小的沖壓部件后加工時(shí)無疑成本更高。針對(duì)這種現(xiàn)狀進(jìn)行改進(jìn)研究，針對(duì)具體工藝的非標(biāo)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，引入自動(dòng)化裝置智能擺版代替人工操作，降低人工成本，提高效率。

關(guān)鍵詞：沖壓成型；人工擺版；非標(biāo)工業(yè)；自動(dòng)化裝置；智能擺版

Abstract： Now stamping die at the bottom of the cartridge can only pick from the mold to undertake the discharge port freefall drop of scattered parts stamping，need one single process during subsequent processing，and the subsequent need for spraying and other processing，a single spraying more waste materials，high cost，relatively low processing efficiency，is not conducive to mass production，in this case，the need for spare parts after stamping by-swing version then sprayed coating can reduce the cost，but requires a lot of manually placed one by one，so although large quantities of production，but high labor costs.For small and medium metal forming industry，F(xiàn)or small and medium metal forming industry.Improved view of this situation，the specific process for non-standard industrial automation equipment，the introduction of intelligent automation devices wobble plate instead of manual operation，reduce labor costs and improve efficiency.

Key words： Stamping； Artificial pendulum Edition； Nonstandard industray； equipment； Automation intelligent layout

一、 研究背景及意義

（一） 研究背景

針對(duì)沖壓成型行業(yè)的中小企業(yè)，對(duì)一些體積較小的沖壓部件后加工時(shí)，需要耗費(fèi)大量的人力和物力將沖壓完成的小部件擺版規(guī)整后再進(jìn)行后續(xù)的加工，現(xiàn)在沖壓模具底部的接料盒只能承接從模具出料口自由落體落下的散亂的沖壓零部件，在后續(xù)加工時(shí)需要一個(gè)個(gè)的單個(gè)加工，則后續(xù)加工時(shí)需要噴涂等加工時(shí)，單個(gè)噴涂比較浪費(fèi)物料，成本較高，而且加工效率也比較低，不利于大批量生產(chǎn)，在這種情況下，需要對(duì)沖壓后的零部件進(jìn)行逐個(gè)的擺版后再噴涂可以降低噴涂的成本，但是需要大量的人工進(jìn)行逐個(gè)的擺放，這樣雖然可以大批量的生產(chǎn)，但是人工成本很高。

（二） 課題研究的意義

近年來隨著全國出現(xiàn)的用工荒和人工成本的逐年遞增，企業(yè)的成本越來越高，企業(yè)利潤被急劇壓縮，尤其以中小企業(yè)更加明顯。在這種局勢下，在沖壓成型行業(yè)的中小企業(yè)中，對(duì)一些體積較小的沖壓部件進(jìn)行后加工時(shí)，需要耗費(fèi)大量的人力和物力將沖壓完成的小部件進(jìn)行擺版規(guī)整后再進(jìn)行后續(xù)的加工時(shí)，成本無疑更高。雖然現(xiàn)在智能機(jī)器人的發(fā)展比較迅速，可以使用智能機(jī)器人來替代人工擺版操作。

但是在實(shí)際生產(chǎn)中，小的沖壓加工件有些需要辨識(shí)方向，使用智能機(jī)器人操作時(shí)要達(dá)到理想的擺放效果，既要使用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)零部件進(jìn)行方向的判別糾正，同時(shí)要按照規(guī)定的路徑進(jìn)行擺放的指定位置，那么投入成本是相當(dāng)?shù)母摺t需要研究一種既能達(dá)到智能機(jī)器人的功能又能有效地降低成本的方案進(jìn)行實(shí)施，這樣才能順利的導(dǎo)入到中小企業(yè)中，此項(xiàng)目所研究的自動(dòng)化裝置智能擺版代替人工操作由此而生，因此市場潛力巨大。

二、 研究內(nèi)容

（一） 工作任務(wù)分析

體積較小的沖壓零件的擺版規(guī)整流程具體流程如圖1所示。本課題主要是對(duì)紅色虛線框內(nèi)的加工工藝進(jìn)行改善，使整個(gè)過程進(jìn)行機(jī)械半自動(dòng)化操作，節(jié)省人力操作，以降低人工成本并提高生產(chǎn)效率。

（二） 組成結(jié)構(gòu)

該智能擺版設(shè)備包括沖壓模具對(duì)接固定板、收集部件工裝、機(jī)架、機(jī)架固定連接的傳送帶、旋轉(zhuǎn)氣缸、真空發(fā)生器若干，以及最后的裁切裝置。

該設(shè)備四周使用全封閉式包圍設(shè)計(jì)，箱體整體分為兩部分。如圖2所示。

上半部分為機(jī)械動(dòng)作的空間，為前部對(duì)開門設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行物料的更換以及調(diào)試、檢修用途，四周使用透明玻璃門體，以便在設(shè)備運(yùn)行過程中，操作人員對(duì)設(shè)備是否能正常運(yùn)行、運(yùn)行步驟是否正確或者對(duì)物料的使用情況進(jìn)行監(jiān)視，出現(xiàn)異常情況及時(shí)停機(jī)進(jìn)行操作更換，避免生產(chǎn)過程中不良品的出現(xiàn)；

下半部分為前后對(duì)開門設(shè)計(jì)，中間使用隔板分開，前面為氣路部分的走線鏈接使用以及弱電的部分電路走向，后面為電氣部分的布線、PLC的安裝、主電源以及市電部分的零部件的安裝

（三） 沖壓擺放工裝工作原理

利用新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品收集彈夾，采用長的軟彈簧鏈接承接沖壓件的工裝，使工件從沖壓下模出來時(shí)用對(duì)接形狀的工裝進(jìn)行承接，避免直接掉落進(jìn)行自由落體后成散落狀；使用氣缸進(jìn)行伸縮和旋轉(zhuǎn)并配合電磁閥控制的真空發(fā)生器，利用真空吸附對(duì)沖壓件進(jìn)行整模吸取并進(jìn)行破真空將其擺放到預(yù)定位置；地面使用傳輸帶進(jìn)行配合步進(jìn)電機(jī)的控制，使工件全部整齊的擺放，以達(dá)到預(yù)定的要求。

三、 主要研究成果

1. 將沖壓后的單個(gè)產(chǎn)品有規(guī)律的擺放到預(yù)定的膠條帶上，使其進(jìn)行正常的加工，機(jī)器設(shè)定節(jié)拍為4000EA/H。使用該設(shè)備后擺放的距離、間距以及整齊度比人工操作有很大的提高；

2. 從沖壓模具中散落產(chǎn)品的收集排列，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)整的排序擺放整齊后堆集在固定工裝中，在工裝和膠條中間使用附帶真空吸頭的旋轉(zhuǎn)氣缸進(jìn)行產(chǎn)品的搬運(yùn)和擺放，使收集好的產(chǎn)品整齊的擺放到膠條上。擺放定位精度達(dá)到位置偏差小于1mm。

3. 該設(shè)備可吸附產(chǎn)品長度為45mm～70mm。

4. 該項(xiàng)目研究的設(shè)備只需要一人操作即可完成手工操作4～5人的工作量，預(yù)計(jì)節(jié)省人力75%～80%。

5. 實(shí)現(xiàn)從沖壓沖床到后期加工的半自動(dòng)記性，操作。

6. 可根據(jù)產(chǎn)品的形狀和大小與沖壓模具進(jìn)行任意匹配。

四、 結(jié)論

該智能擺版工裝完成后，通過對(duì)該設(shè)備進(jìn)行量產(chǎn)反復(fù)操作發(fā)現(xiàn)每臺(tái)機(jī)器可以替代人工4人，操作節(jié)拍3600EA/h；每天可擺放86400EA/day；模具增加模穴數(shù)量，按照一模5穴計(jì)算，每天可以工作40萬工件。現(xiàn)進(jìn)口1臺(tái)同等功能的六軸機(jī)器人，大約花費(fèi)38萬元左右，該項(xiàng)實(shí)施后每臺(tái)可降低購買成本90%，按照每年推廣1000臺(tái)計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本 3.4 億元，創(chuàng)收4千萬元。

由以上研究可見，該智能擺版設(shè)備既達(dá)到了智能機(jī)器人的功能又有效地降低成本。為中小企業(yè)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用，該研究市場潛力巨大。

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作者簡介：

康芳，中級(jí)講師，山東省濰坊市，山東科技職業(yè)學(xué)院；

馬建海，浙江省寧波市，寧波坤視電器有限公司。