滾筒洗衣機(jī)外殼沖壓自動化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)應(yīng)用

項(xiàng)余建，仲太生，詹俊勇

（揚(yáng)力集團(tuán)股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127）

隨著沖壓自動化的方興未艾，隨著勞動力成本的上升，以及基于安全、節(jié)能、綠色、環(huán)保等趨勢，全自動化沖壓生產(chǎn)線已經(jīng)成為沖壓行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。自動化沖壓生產(chǎn)線涉及壓力機(jī)的選型與參數(shù)定制、自動化設(shè)備、模具、客戶產(chǎn)品工藝、土建與車間規(guī)劃等多項(xiàng)內(nèi)容，與此同時(shí)客戶也很難掌握一條成功的自動化生產(chǎn)線的全部要素，盲目規(guī)劃往往帶來整線失敗的苦果。因此，專門從事針對客戶的自動化連線設(shè)計(jì)生產(chǎn)交付工作，有利于增強(qiáng)公司產(chǎn)品的影響力，“揚(yáng)力自動化集成”已成沖壓自動化行業(yè)的知名品牌。

1 產(chǎn)品工藝分析

滾筒洗衣機(jī)外殼片料屬性如表1所示。

表1 外殼片料屬性

外殼由片料經(jīng)過拉伸→壓筋→切角沖孔→折彎→折彎五道工序，完成沖壓成形全過程，如圖1所示。為了適應(yīng)自動化沖壓生產(chǎn)，模具需具備以下主要特性：

（1）廢料自動排出且排料流暢，不能發(fā)生堵塞的情況；

（2）零件沖壓后，不能卡料或有頂料裝置；

（3）模內(nèi)要有板料到位傳感器；

（4）模具材質(zhì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足自動化要求節(jié)拍下長時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)。

2 設(shè)備選型

滾筒洗衣機(jī)外殼沖壓自動化生產(chǎn)線主要組成包含：多連桿壓力機(jī)×5+工業(yè)機(jī)器人×7+雙工位換模臺車×5+拆垛裝置等。

2.1 多連桿壓力機(jī)

多連桿壓力機(jī)是在傳統(tǒng)曲柄連桿式傳動機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，開發(fā)的新一代壓力機(jī)，通過傳動桿系的變化（圖2），可有效地控制滑塊的“角度-速度”曲線（圖3），能夠擬合各種不同的沖壓工藝曲線。該系列壓力機(jī)具有高精度、高強(qiáng)度和高剛度的特點(diǎn)，適用于剪切、沖孔、落料、彎曲及淺拉伸工作[9]。

2.2 工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人選用ABB大型機(jī)器人IRB 6700系列，作為新一代的技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品具備多項(xiàng)改進(jìn)和提升[4]：①維修間隔時(shí)間延長，維修次數(shù)減少；②無故障運(yùn)行時(shí)間延長，平均故障間隔時(shí)間最低達(dá)到400000h；③采用Lean ID增加Dress Pack的使用壽命，提升成本效益；④速度加快，節(jié)拍時(shí)間縮短，精確度提高，負(fù)載能力增強(qiáng)。

2.3 雙工位換模臺車

換模車采用雙工位集成式（一用一備），在待換模具已拖拽到備用工位的前提下，由換模臺車自動完成模具交換。首先通過專用推拉機(jī)構(gòu)（電機(jī)+減速箱）將壓力機(jī)上的模具拉至臺車的空置工位上，然后臺車移動交換工位，將待換模具通過專用推拉機(jī)構(gòu)推入壓力機(jī)，自動完成整個(gè)換模過程，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。如圖4所示。

圖1 外殼沖壓成形工藝

圖2 多連桿壓力機(jī)傳動結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 角度-速度曲線圖

圖4 自動化換模示意圖

2.4 拆垛裝置

拆垛裝置由兩臺拆垛小車和重力對中臺組成。兩臺拆垛小車采用機(jī)動式，分別在兩平行軌道上移動，由上料工位至拆垛工位交替連續(xù)工作。一臺小車拆垛完成后自動返回上料工位，另一小車重復(fù)上一循環(huán)。重力對中臺通過調(diào)整臺面斜度，片料經(jīng)過萬向球滾動，實(shí)現(xiàn)自重對中，結(jié)構(gòu)簡單，適用規(guī)整片料。

3 控制系統(tǒng)

整線控制系統(tǒng)采用主PLC（西門子S7-1500系列），通過Profinet總線和相應(yīng)的分站PLC或遠(yuǎn)程I/O單元通訊，包括五臺沖壓設(shè)備、七臺工業(yè)機(jī)器人和五臺換模臺車等。整線操作臺放在線首，是操作者對沖壓線操作的主要界面。操作臺上配有彩色觸摸屏、整線操作按鈕以及便于編程所用的接口。整線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

4 生產(chǎn)線布局

滾筒洗衣機(jī)外殼沖壓自動化生產(chǎn)線工作流程：人工垛料就緒→拆垛小車開進(jìn)→R0拆垛→重力對中→R1上料→P1拉伸→R2抓取傳送→P2壓筋→R3抓取傳送→P3切角沖孔→R4抓取傳送→P4折彎→R5抓取傳送→P5折彎→R6下料→線尾皮帶機(jī)傳輸→人工裝箱。圖6為沖壓自動化生產(chǎn)線布局圖，圖7為生產(chǎn)線現(xiàn)場圖。

5 結(jié)論

隨著市場競爭越來越激烈，客戶對滾筒洗衣機(jī)的外觀要求越來越高，原有的手動沖壓生產(chǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的需要，本文結(jié)合客戶需求，設(shè)計(jì)開發(fā)了滾筒洗衣機(jī)外殼沖壓自動化沖壓生產(chǎn)線。整條生產(chǎn)線運(yùn)行可靠，生產(chǎn)節(jié)拍達(dá)到7～8SPM，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，獲得了沖壓自動化生產(chǎn)線的自主整線集成技術(shù)。

圖5 整線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 沖壓生產(chǎn)線布局圖

圖7 生產(chǎn)線現(xiàn)場圖