基于雙機聯動的三次元柔性生產模式研究應用

文/廖煥，丁啟飛，盧長水·珠海格力電器股份有限公司

隨著國內鈑金沖壓行業的發展，技術方面有了突破性的進步，對自動化生產線的應用愈發成熟。自動化生產線主要包括：級進模沖壓、串聯沖壓、多工位沖壓。三次元高速沖壓線，是一種三次元送料機械手配合大噸位壓力機作業的多工位沖壓線體，因其生產效率高，目前已成為沖壓行業優先選擇的技術解決方案。本文以我司實際情況為案例，對三次元沖壓線的雙機聯動、柔性化生產模式進行介紹。

項目背景

我司對沖壓自動化生產線應用已有十余年，前期多采用機械手或機器人移載串聯的沖壓方式進行自動化生產，生產節拍在10 件/分鐘以內。為進一步提升生產效率，在珠海鈑金工廠試點引進三次元沖壓生產線。

為滿足工序需求，引進的三次元沖壓生產線，根據模具的結構和行業常規技術解決方案，需配置800t以上的壓力機。但是受我司沿海地區地基條件差、舊廠房高度不足的影響，800t沖床三次元方案無法落地。針對以上實際情況，我們團隊創新性提出基于雙機聯動的三次元柔性生產模式。

項目綜述

線體組成

該項目使用兩臺500t 壓力機替代一臺800t 壓力機，中間增加緩沖銜接機構和片料上料機構連接成一條生產線。既滿足2 臺機連線生產，又可同時實現2臺機單獨運行。該項目包括卷料上料系統（送料機具備卷料自動切斷功能）、片料傳輸機構、2 臺500t壓力機、三次元高速機械手線、中間緩沖銜接組件(由兩段磁性皮帶機、桁架機械手、拆跺機單元、皮帶輸送線組成)、線尾下料碼垛機構、廢料輸出系統。

雙機連線生產模式

雙機連線生產示意圖如圖2 所示，兩段磁性皮帶機在同一平面，聯動作業，流程圖見圖3。

單機生產模式

單機生產模式示意圖包括1#皮帶機降低形成坡度，1#壓力機的成品工件從收料皮帶機中轉輸出。2#皮帶機高度不變，拆跺單元上片料，通過桁架機械手上料，片料在2#皮帶機上完成定位后進入壓力機沖壓，如圖4 所示。

雙機聯動的三次元柔性生產模式優勢

雙機聯動的三次元柔性生產模式的應用，開創三次元運行新模式。其優勢主要體現在以下三點。

表1 800t 三次元和500t 雙機連線生產模式特性對比

⑴突破廠房空間局限。雙機模式的應用及思路，在舊廠房自動化升級改造的過程中，能有效減小大型沖壓設備對廠房高度及地質條件的限制。在這個項目中，800t 壓力機設備重量約300t，地面高度8.5米，基坑深度約為5 米。500t 壓力機的設備重量約165t，地面高度7m，基坑深度3m。

⑵提高線體柔性化生產能力。打造三次元雙機高效柔性自動線，既能實現雙機聯動生產，又可以實現兩臺單機各自獨立自動生產兩種不同類型的零件。線體中間過渡實現自動化切換，不需要人工干預，一個主控制程序可拆分為多個獨立控制單元。

相較于800t 單機，500t 雙機線將工作臺長度臺面從6 米擴大到8 米，可裝載模具數量從5 副擴展至8 副，加大零件適應生產范圍，滿足4 ～8 工序所有中大型空調鈑金覆蓋件的生產。項目整體提升線體的柔性化生產能力及設備利用率。

⑶提高整體線體設備力學性能。從沖床的剛度考慮，超大臺面的彎曲變形精度會對模具的成形和沖裁存在影響，因此設備的撓度值將對同臺面的多副模具性能、零件精度產生影響。按理論計算，500t 沖床負載運行時的最大變形是800t 沖床變形量的56%，大大降低運行時對模具的影響，提升零件的質量保障。

800t 三次元和500t 雙機連線生產模式特性對比見表1。

結束語

隨著“中國制造2025”戰略的深入實施，自動化、智能化發展趨勢日漸成為主流，制造業生產線的升級改造成了一個重要的課題。與此同時，企業在自動化升級改造過程中因廠房老舊、地基等因素影響，800t及以上大噸位三次元生產方案無法應用。本文基于三次元多工位機械手的雙機聯動自動化生產模式的探究，是我們在已有自動化技術基礎上作出的二次突破，不僅有效地提升了企業的生產效率，而且打破了上述的限制，為后續的改造升級提供了思維上的突破。本文提到的經驗及探索方式，對鈑金行業同類的設備應用及項目開展具有參考意義。