汽車沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人研究

摘 要：汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)中重要的交通工具，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚闹匾焦ぞ?。隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車的生產(chǎn)要求也越來(lái)越高，自動(dòng)化與柔性化的程度也在不斷加深。沖壓線作為汽車生產(chǎn)中最為核心的一條生產(chǎn)線，其質(zhì)量與效率是不容許存在任何差錯(cuò)的。隨著沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人的使用，對(duì)于機(jī)器人的選擇也越來(lái)越重要。文章將就汽車沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人的選擇進(jìn)行研究，以幫助汽車沖壓設(shè)備更好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：汽車沖壓設(shè)備；上下料機(jī)器人；選擇；方法

引言

傳統(tǒng)的汽車沖壓設(shè)備中，人工操作已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)代汽車行業(yè)的需求。隨著現(xiàn)代智能化技術(shù)與電子技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)代替人工完成沖壓線上的上下料工作。如此，既可以保證沖壓設(shè)備上下料的安全與效率，又能夠控制日漸增加的人工成本。因此，選擇合適的沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人直接關(guān)系著整條沖壓設(shè)備的工作效率，對(duì)保證汽車沖壓線路的工作效率與安全都具備重要的意義。

1 選擇汽車沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人的原則

目前我國(guó)汽車工業(yè)生產(chǎn)的集中度比較低，采用機(jī)器人送料的方式具備很好的柔性，大大提升了沖壓設(shè)備制造生產(chǎn)線路的綜合性和利用度，降低了工藝設(shè)備的投資成本與人工運(yùn)作成本。隨著沖壓機(jī)器人的價(jià)格越來(lái)越低，我國(guó)沖壓生產(chǎn)線越來(lái)越專業(yè)，沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人的選擇也越來(lái)越多。如何選擇合適的上下料機(jī)器人，讓上下料機(jī)器人更符合我國(guó)的沖壓生產(chǎn)線，已經(jīng)成為我國(guó)沖壓設(shè)備選擇中的重點(diǎn)。

在選擇上下料機(jī)器人前，選購(gòu)人員要充分并深入的了解沖壓技術(shù)的內(nèi)容，包括常見(jiàn)的沖壓輔助設(shè)備，機(jī)器人的整線搭配方式和沖壓線機(jī)器人的型號(hào)選擇。自動(dòng)化技術(shù)與電子技術(shù)的不斷發(fā)展，沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人的性能及相關(guān)的輔助設(shè)備也得到發(fā)展。機(jī)器人的自動(dòng)化不僅要提升沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和柔性，還應(yīng)注重相關(guān)輔助設(shè)備與協(xié)調(diào)技術(shù)設(shè)備上的應(yīng)用。

在選擇沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人時(shí)，機(jī)器人的性能是首要考慮的重點(diǎn)。上下料機(jī)器人的性能包括機(jī)器人的最大承重量，最大運(yùn)動(dòng)的半徑范圍，手臂最大可拾取的高度，定位的精準(zhǔn)度、穩(wěn)定性以及維護(hù)的簡(jiǎn)易度[1]。同時(shí)，機(jī)器人的成本和輔助柔性技術(shù)也是選擇需要考慮的重點(diǎn)。機(jī)器人的輔助柔性技術(shù)在很大程度上影響著機(jī)器人的沖壓專業(yè)性，并且對(duì)整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍和成本控制也有很大的影響。機(jī)器人的輔助柔性技術(shù)包括視覺(jué)自動(dòng)識(shí)別、沖壓同步協(xié)調(diào)、柔性7軸、運(yùn)動(dòng)軌跡虛擬仿真等。

總的來(lái)說(shuō)，在選擇上下料機(jī)器人要考慮機(jī)器人的性能、柔性輔助技術(shù)、成本與沖壓生產(chǎn)線的實(shí)際情況。在選擇機(jī)器人之前，要確定沖壓生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)和具體工藝，了解機(jī)器人的裝機(jī)總量和具體工位[2]。然后在根據(jù)汽車的覆蓋件的數(shù)量、重量及規(guī)格來(lái)確定機(jī)器人的最小在載荷量。通過(guò)計(jì)算和測(cè)量工件的傳送方式、沖壓線的生產(chǎn)節(jié)拍及成本預(yù)算制定出每個(gè)機(jī)器人合理的工作范圍，并制定出與端拾器最為科學(xué)的搭配方式。根據(jù)沖壓生產(chǎn)線的實(shí)際布局及相關(guān)的工藝參數(shù)，確定機(jī)器人水平最大臂展范圍和具體的安裝位置；了解壓機(jī)內(nèi)部的滑塊、模具的相關(guān)空間參數(shù)值，保證機(jī)器人能夠得到充分發(fā)揮的空間，最大限度的完成上下料的操作。沖壓線機(jī)器人的實(shí)際承載力和型號(hào)選擇是由其手腕的承載量和工具質(zhì)心偏置決定的。為保證對(duì)機(jī)器人上下料操作時(shí)進(jìn)行校檢，所以要精確機(jī)器人的具體位置和壓機(jī)之間的運(yùn)行軌跡。

2 選擇汽車沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人的具體方法

在了解汽車沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人的選擇原則后，就需要注意相關(guān)的選擇方式。在選擇上下料機(jī)器人的具體型號(hào)前，必須對(duì)汽車沖壓產(chǎn)生線的工藝特點(diǎn)和需求有充分的了解。然后才可以確定機(jī)器人的具體工件、壓機(jī)和工藝等相關(guān)數(shù)據(jù)，為選擇機(jī)器人的具體型號(hào)限定出合理的范圍，以便選擇[3]。

如在一般的汽車覆蓋件沖壓生產(chǎn)線中選取機(jī)器人的具體型號(hào)與相關(guān)的輔助設(shè)備時(shí)，要先確定所需要購(gòu)進(jìn)機(jī)器人的總體數(shù)量。按照公式：機(jī)器人總數(shù)N=（n-1）+3，（n-1）由工序數(shù)和壓機(jī)臺(tái)數(shù)推導(dǎo)而來(lái)。“+3”表示需要額外增加一臺(tái)拆垛機(jī)器人，首臺(tái)壓機(jī)上需要一臺(tái)上料機(jī)器人，和尾臺(tái)壓機(jī)下需要一臺(tái)下料機(jī)器人。如果需要進(jìn)行舊線改造，將相鄰壓機(jī)間的機(jī)器人數(shù)量看成m，計(jì)算公式就變?yōu)椋篘=（n-1）×m+3。

在確定機(jī)器人最大承重時(shí)，要了解最重的工件質(zhì)量（G）和端拾器質(zhì)量（D）。在確定選擇機(jī)器人的型號(hào)范圍時(shí)，將所抓取的最重工件與端拾器質(zhì)量按照1：1進(jìn)行估算，即可認(rèn)為D是約等于G的。機(jī)器人的最大承重不會(huì)低于G和D的總和，而G和D的總和可看做是2G，由此可以推算出機(jī)器人承載規(guī)格的范圍。

確定機(jī)器人與端拾器的配合方式和性能要求，需要了解沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)要求和成本預(yù)算。工件的傳送方式直接影響了機(jī)器人單臂傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性，因此合理的機(jī)器人與端拾器的配合方式能在提升沖壓生產(chǎn)效率的同時(shí)降低成本。通常情況中，工作空間全面的機(jī)器人需要與可自動(dòng)更換的端拾器配合，所花費(fèi)的成本自然也就會(huì)高點(diǎn)。但一些較為特殊的機(jī)器人能在保留前俯工作空間以提升剛度和速度，其工作效率會(huì)高于工作全面空間的機(jī)器人。此外，為了避免機(jī)器人與標(biāo)準(zhǔn)端拾器在搬運(yùn)板料時(shí)出現(xiàn)長(zhǎng)邊撞擊或觸碰自身時(shí)，可以將工件旋轉(zhuǎn)180°后再放入模具中。這種方式多用于中小型沖壓生產(chǎn)線，并且能大大提升機(jī)器人在搬運(yùn)大中型工件的手臂長(zhǎng)度、靈活度和平穩(wěn)度。

在確定機(jī)器人相關(guān)的配套設(shè)備和端拾器的數(shù)量、最大高度和質(zhì)量，需要了解工件的種類和機(jī)器人的具體位置。確定機(jī)器人的最大臂展和具體的安裝位置，需要了解整個(gè)上沖壓生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)布置情況。在確定機(jī)器人的底座高度和端拾器的干涉高度，需要確定壓機(jī)內(nèi)的垂直空間結(jié)構(gòu)。確定機(jī)器人的腰部高度和最大臂長(zhǎng)前，要想了解底座高度和干涉的高度。確定最終工件的質(zhì)量、最終端拾器的實(shí)際質(zhì)量、最重加長(zhǎng)裝置的質(zhì)量、端拾器的中線與機(jī)器人法蘭盤(pán)中心的偏差，便可以計(jì)算出機(jī)器人的最大載荷量。在確定以上數(shù)據(jù)和位置之后，再根據(jù)所選的機(jī)器人、端拾器和壓機(jī)的相對(duì)位置進(jìn)行校驗(yàn)工作，隨后才可進(jìn)行其他配套設(shè)備的安裝。

3 結(jié)束語(yǔ)

在選擇汽車沖壓設(shè)備上下料機(jī)器人的過(guò)程中，既要重視對(duì)其性能、規(guī)格與型號(hào)的選擇，也要結(jié)合沖壓生產(chǎn)線要求、實(shí)際工作環(huán)境與成本預(yù)算。按照文中所講述的具體選擇方式，一步一步進(jìn)行計(jì)算，確保在合理的預(yù)算范圍內(nèi)，選擇性能最優(yōu)、最符合實(shí)際沖壓生產(chǎn)需求的機(jī)器人。

參考文獻(xiàn)

[1]侯雨雷，王嫦美，杜建革，等.汽車沖壓線上下料機(jī)器人選型原則與方法[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2014，11：149-154.

[2]韋衍杰，鄒平，黎宏偉，等.沖壓自動(dòng)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)效率提升方法研究[J].汽車科技，2016，01：68-72.

[3]侯雨雷，張志強(qiáng)，譚候金，等.沖壓自動(dòng)線機(jī)器人與壓力機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)及其運(yùn)動(dòng)仿真[J].中國(guó)機(jī)械工程，2013，23：3186-3190.

作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)亮敏（1987，08-），男，學(xué)歷：本科，籍貫：江西南昌，民族：漢，職稱：助理工程師，工作單位：江鈴汽車股份有限公司，研究方向：汽車沖壓自動(dòng)化設(shè)備。