沖壓自動化生產線的解析及規劃探討

侯佳男 張天陽

摘 要：近年來，隨著自動化行業的高速發展，各行各業對于自動化的應用已逐步普及，汽車工業作為我國的重要支柱行業之一，其自動化應用程度也在逐步提高中，而作為汽車生產四大工藝之首的沖壓工藝，沖壓自動線的應用也正逐步普及中。鑒于此，本文對沖壓自動化生產線的解析及規劃進行分析，以供參考。

關鍵詞：沖壓;自動化;機器人;規劃

0 引言

通過柔性的生產線設計，為工業機器人在多品種、小批量的沖壓零件的生產提供了一個可行的、穩定的、易于用戶操作的生產線系統，極大的減輕了操作人員的編程難度，同時自動沖壓生產線系統降低工人的勞動強度、保證沖壓產品的質量，同時提高生產效率，帶來更好的經濟效益。隨著工業機器人協同控制不斷提高，工業機器人在自動化沖壓生產線中的應用必將受到更多生產廠商的青睞，柔性化、智能化的沖壓生產線必將成為鈑金制品廠不可或缺的生產線系統。

1 沖壓自動化生產線系統描述

工業機器人沖壓自動化生產線系統集自動取料、傳輸、沖壓、檢測以及碼垛等工序于一體，融合了多種生產工藝和綜合技術的輸入輸出集成化系統。系統包含總控制模塊、工業機器人本體、取物區、物料倉、沖壓區、檢測單元以及成品/次品區等。工業機器人作為系統的重要組成部分，與PLC、組態等其他外圍控制系統配合，通過設備間相互通信，實現控制系統與機器人之間的數據交互，協調完成加工任務。

2 工業機器人沖壓生產線的組成

2.1機器人系統

工業機器人被譽為“制造業皇冠上的明珠”，在工業生產中起到至關重要的作用，工業機器人具備與人工操作相似的操作功能，通過編程控制，工業機器人在得到運動指令后，觸發預先設定的軌跡路線。同時可設定多組運動程序，根據不同的規劃需求，選用不同的運動規劃路徑。六軸工業機器人具有結構緊湊、靈活度高、穩定可靠等特點，同時可完成工件在空間內任意位置的旋轉、平移等動作。

2.2端拾器系統

端拾器作為物料搬運的抓取載體，在機器人自動沖壓生產線中起著重要的作用，有效、合理的端拾器設計能夠為生產線節拍、產品質量、使用壽命起到重要作用，本系統從經濟效益、性能匹配、可靠性、適用性等多方面考慮，采用鋁型材構件設計輕型端拾器結構，應對該類型沖壓生產線具有很好的效果，同時配備有靈活的快換裝置，更換夾具更快捷、更方便。

2.3自動沖壓環節

機器人搬運物料至沖壓線上2號氣缸位，機器人抬起氣抓后給定放置完成信號finish1（在沒有機器人給定信號，使用編程軟件強制給信號），延時1s，2號沖壓氣缸后限位指示燈亮，開始推進。氣缸的前限位指示燈亮時，氣缸停止，延時1s，2號沖壓氣缸退出回到后限位，輸出完成信號finish2。3號沖壓氣缸后限位指示燈亮，開始推進，氣缸的前限位指示燈亮時，氣缸停止，延時1s，3號沖壓氣缸退出回到后限位，輸出完成信號finish3。4號沖壓氣缸后限位指示燈亮有輸入，開始推進，氣缸的后限位指示燈亮時有輸入，氣缸停止，延時1s，4號沖壓氣缸退出回到后限位，物料沖壓完成，光電傳感器檢測到物料到位。

3 沖壓自動化生產線的規劃要點

3.1清洗機及涂油機的選擇

早期沖壓線使用的清洗涂油機幾乎都為國外品牌，比如德國的SMT品德在國內沖壓線的應用也較為普遍，近幾年隨著我國工業的發展，國產品牌的推廣使用也逐漸占領一部分市場，主要以山東濟南的幾家清洗涂油機制造商為主，設備的核心零部件仍采用進口，而整機由制造廠商進行集成，設備的整體價格具有明顯的競爭優勢。

3.2壓機單機速度的輔助提升方式

壓機的滑塊速度對制件影響最大的部分是拉伸成型階段的速度，是否有辦法將滑塊回程及其他段非成型的速度提升，以減少壓機單次沖壓所需的時間，目前主要是通過DDC裝置來實現此功能。DDC裝置其工作原理是通過在壓機齒輪箱上增加一套伺服電機控制系統，以達到控制滑塊“非有效做功行程”的速度，并能保證“有效做功行程”的能量不減少的效果，通過伺服電機加飛輪能量的完美配合來實現提速，配合控制過程曲線。

在保證零件所需的成型曲線的前提下，若壓機單機SPM越低，則DDC提升作用越明顯。縱軸為速度，橫軸為時間。如圖6所示為DDC裝置提升零件質量的示意圖，在同等沖壓時間的前提下，使用DDC裝置能有效放緩零件成型曲線，增加零件成型段的時間，從而獲取更佳的成形效果。

3.3柔性控制方法

通過PLC系統，建立一套具備配方功能的控制系統[5]，在系統的配置界面，用戶可以實現新產品的添加與配置，完成產品信息的錄入，在配置界面中，配置工件型號、工序數、工件厚度、單雙料模式、機器人對應作業序號保存，同時完成機器人作業示教。該系統能夠實現從上料端開始任意連續多臺機器人自動組線，形成一個柔性的生產線系統。在系統運行時，選擇已經配置完成的產品型號，確定啟動條件，即可完成生產線的自動生產。

4 結束語

沖壓作為汽車的四大生產工藝之一，在汽車制造領域起著重要的作用，所有汽車主機廠均已配備完整的汽車鈑金自動化沖壓生產線，為自身的汽車零部件提供質量可靠、穩定的零部件產品。與此同時，汽車零部件配套廠家不僅為汽車生產廠家提供沖壓件制品，同時，也為其他行業及領域提供沖壓件制品。然而，零部件廠家生產的沖壓零件種類繁多，為滿足更多產品生產的需求，對沖壓生產線的柔性、靈活性要求更高。

參考文獻

[1]王慶龍.基于工業機器人的自動化生產線研究[J].內燃機與配件，2019（22）：144-145.

[2]別大勇，劉志強，黃玉敏，李坤義.淺析整車廠沖壓自動化生產線規劃[J].鍛造與沖壓，2019（22）：58-60.

[3]樊偉.淺談工業機器人的沖壓模具自動化生產線設計[J].重慶工貿職業技術學院學報，2019，15（04）：49-50+92.

[4]張英華，胡天龍.沖壓自動化生產線設備管理系統設計[J].無線互聯科技，2019，16（21）：39-40.