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轉發(fā)自：《裝備制造技術》2019 年第 01 期

作者：丁剛強

（廣西汽車集團柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西柳州 545007）

并通過自動更換機器人的端拾器來吸取各種不同的沖壓件實現(xiàn)在制件傳輸?shù)?“拾取”和“擺放”。端拾器可通過快速更換系統(tǒng)在 3 min 內(nèi)完成自動更換，實現(xiàn)柔性。

通過對六軸或七軸工業(yè)機器人自動板料拆垛、清洗涂油、光學對中系統(tǒng)、自動上件、自動傳送、自動下線、自動更換端拾器、自動換模、廢料自動收集等的集成

通過中央控制系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調等技術手段及措施，實現(xiàn)沖壓自動線較強的可靠性、穩(wěn)定性，使自動運行率達到 90%。

工業(yè)機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線的應用主要遵循：堆垛拆垛→板料傳送→清洗涂油→板料對中→上料機器人送料→首臺壓力機沖壓→下料機器人取、送料→壓機沖壓→根據(jù)工序數(shù)量循環(huán)→下料機器人取、送料→末端壓機沖壓→線尾機器人取、放料→皮帶機輸送→人工碼垛的循環(huán)方式。

其中，板料光學對中系統(tǒng)可以實現(xiàn)板料在經(jīng)過清 Equipment Manufacturing Technology No.01，2019

洗、涂油后，通過視覺識別系統(tǒng)，對板料的位置、角度進行識別，按指定的板料抓取位置進行抓取，放置到壓力機生產(chǎn)線上的第一臺壓力機的模具上。

該項目所集成和應用的板料光學對中系統(tǒng)，能夠可靠地將板料對中后放置到壓力機的沖壓模具上，提升板料抓取、輸送和放置的可靠性、維修維護的方便性。

（2）采用了智能視覺對中系統(tǒng)（見圖 1），實現(xiàn)了對沖壓板料位置誤差的智能化識別及機器人自動更新抓取程序軌跡，解決了板料從料垛到首臺壓力機上料間板料傳輸?shù)奈恢闷?，將生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍由手工的 5 spm 提高到 10 spm。

圖 1 視覺對中系統(tǒng)主要影響生產(chǎn)線布局及輸出節(jié)拍的因素在于拆垛、對中以及壓機間搬運等環(huán)節(jié)[3]

本研究通過采用 ABB 公司的沖壓專用機器人 IRB6660 與 Rockwell PLC 控制系統(tǒng)結合

通過 COGNEX 康耐視 IS540311 工業(yè)相機實施拍攝板料的圖像，運用算法，對圖像進行處理，獲取板料工件位置數(shù)據(jù)，再通過與標準圖像進行位置比對，把位置變化量傳輸給機器人，機器人自動通過調整抓件姿態(tài)，實現(xiàn)自動抓取工件。

實現(xiàn)沖壓自動線的可靠性、穩(wěn)定性，使自動運行率達到90%。

圖 2 工藝設備分布圖

自動化沖壓線視覺對中系統(tǒng)的組成自動化沖壓線的起始工位為沖壓板料拆垛區(qū)域，拆垛區(qū)的拆垛速度決定了整條沖壓線生產(chǎn)節(jié)拍的快慢。

該區(qū)域內(nèi)集中了眾多的工藝設備，線首單元具體包括拆垛、輸送、清洗、涂油、對中、上料模塊，傳送單元包括傳送模塊，線尾單元包括下料、檢驗、裝框模塊。

工藝設備布局分布如圖 2 所示。 

通過板料自動拆垛系統(tǒng)、自動輸送系統(tǒng)、自動清洗涂油系統(tǒng)等技術措施，實現(xiàn)沖壓自動線較高的生產(chǎn)節(jié)拍，實現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍 7 ～ 10 次/min。

其中，板料自動拆垛系統(tǒng)，實現(xiàn)在人工將沖壓板料以垛料形式放置到垛料臺車上之后的板料自動磁性分張（防多張技術應用）、ABB 工業(yè)機器人抓取板料拆垛、自動放料到皮帶輸送機上（進入到清洗機及涂油機），解決了人機交互的安全問題，并降低人力成本。

自動清洗機、涂油機系統(tǒng)包括清洗和涂油，清洗機適合汽車外觀件的生產(chǎn)，板料經(jīng)過清洗、去除表面的雜質顆粒，避免沖壓過程中損傷板料表面。

涂油機可根據(jù)板料的形狀，進行編程，需要涂油的部位進行涂油，不需要涂油的部分不涂油，最大限度地節(jié)省防銹拉伸油。

通過對清洗機及涂油機的集成與應用，達到考慮沖壓件表面質量的同時兼顧經(jīng)濟型。

對于質量要求比較高的汽車外板件，需要使用清洗機。

對于質量要求不高的汽車內(nèi)板件，則可以不使用清洗機，對其安裝位置進行預留。

（3）采用碳纖維材料做端拾器主桿，降低端拾器重量 10 kg，從而降低機器人負載，提高機器人運行的可靠性。

板料在壓力機之間傳輸，因機器人的速度快、板料重，導致慣性大，機器人負載重，影響其可靠性，采用碳纖維材料，重量減輕，提高可靠性。

碳纖維（carbon fiber，簡稱 CF），是一種含碳量在 95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。

它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。

碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。

它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。見圖 3。

圖 3 端拾器碳纖維主桿

（4）采用了自動模具夾緊器，實現(xiàn)快速自動換摸。

將換摸時間從手工生產(chǎn)線的 30 ～ 50 min，縮短到10 min 內(nèi)完成，大幅提升自動線柔性及生產(chǎn)效率。

該項目所集成和應用的自動換模系統(tǒng)，實現(xiàn)模具的自動松模、自動移出、自動夾模，將換摸時間從手工生產(chǎn)線的 30 ～ 50 min，縮短到 10 min 內(nèi)完成，大大提升自動線柔性及生產(chǎn)效率，如圖 5、圖 6 和圖7 所示。

圖 5 沖壓自動線方案整體模型圖 1

圖 6 沖壓自動線方案整體模型圖 2

圖 7 沖壓自動線方案局部模型圖

沖壓自動線柔性好，端拾器可在 10 min 內(nèi)快速、靈活更換，自動換摸系統(tǒng)也可以實現(xiàn)模具在 10 min 內(nèi)自動、快速更換。

其中，在端拾器快速更換系統(tǒng)方面，端拾器是具有柔性的工裝夾具，是沖壓自動化線必不可少的組成部分。

在沖壓生產(chǎn)中，機器人通過更換端拾器來吸取各種不同的沖壓件，利用端拾器實現(xiàn)在制件傳輸?shù)?ldquo;拾取”和“擺放”。

隨著汽車生產(chǎn)線的柔性要求的提高，六軸或七軸工業(yè)機器人的端拾器要經(jīng)常進行切換，以適應不同的板料及產(chǎn)品。

該項目所集成與應用的端拾器快速更換系統(tǒng)，將實現(xiàn)端拾器的自動更換，并在 3 min 內(nèi)完成，大大提升自動線柔性及生產(chǎn)效率。

為適應更多的產(chǎn)品共線生產(chǎn)，也需要實現(xiàn)端拾器的自主集成和掌握編程技術，提高沖壓自動化生產(chǎn)線的多品種的適應性。

在自動換摸系統(tǒng)方面，自動換摸系統(tǒng)可以實現(xiàn)模具的自動更換，具備自動松模、自動移出、新模具自動夾模等功能。

該項目所集成與應用和應用的自動換模系統(tǒng)，將使換摸時間從手工生產(chǎn)線的 30 ～ 50 min，縮短到 10 min 內(nèi)完成，大大提升自動線柔性及生產(chǎn)效率。

該項技術集成與應用，相比傳統(tǒng)手工生產(chǎn)線，產(chǎn)生的生產(chǎn)優(yōu)勢如表 1 所示。

表 1 自動線與手工線對比

序號 內(nèi)容 傳統(tǒng)手工生產(chǎn)線 自動化生產(chǎn)線 備注

1 沖次（每分鐘） 3.5 7～10 提高 100%

2 人數(shù) 72 24 節(jié)省 48 人

3 年產(chǎn)量（萬沖次） 119 238 產(chǎn)量提高 100%

3 結束語

機器人自動化沖壓線技術，將提高企業(yè)產(chǎn)品質量、生產(chǎn)效率，提高企業(yè)核心競爭力。

與傳統(tǒng)手工生產(chǎn)線相比，六軸或七軸工業(yè)機器人自動化沖壓線的應用，將生產(chǎn)線節(jié)拍提升至 7 ～ 10 次/min，從而使公司在沖壓產(chǎn)品方面的生產(chǎn)效率大幅提升。

通過機器生產(chǎn)代替手工操作，提高產(chǎn)品的制造精度，從而提升沖壓產(chǎn)品的質量，且六軸或七軸工業(yè)機器人沖壓自動線作為一種靈活、可靠、通用的加工單元完全可以長時間保持工作的穩(wěn)定性和安全性

通過更換端拾器和機器人程序簡單的調整就可以應用在不同的沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)上。

由于生產(chǎn)效率、產(chǎn)能和產(chǎn)品質量的提升，為公司的核心競爭力提升提供了有力支持，核心競爭力的提升在市場競爭激烈的汽車零部件行業(yè)中尤為重要。

參考文獻：

[1] 何 芳.沖壓自動化線的若干基本問題[J].鍛壓技術，1995

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[2] 李學斌.沖壓自動化生產(chǎn)線及設備的使用[J].汽車工程師，

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[3] 朱益晨.基于 6 軸機器人的快速柔性沖壓自動化生產(chǎn)線方案探討[J].自動化博覽，2015（2）：72-74.

Industry Robot Ramming Automation On-line Technical Integration and Application

DING Gang-qiang

（Guangxi Autombile Group Liuzhou Wuling Motors Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）