沖壓自動化及機(jī)器人沖壓自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)研究

孫萬胤 張琦

【摘要】在當(dāng)前汽車制造行業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人沖壓自動化生產(chǎn)具有十分廣泛的應(yīng)用。了解機(jī)器人沖壓自動化生產(chǎn)線的構(gòu)成、特點以及系統(tǒng)運行模式，可以幫助企業(yè)實現(xiàn)更為高效、準(zhǔn)確的生產(chǎn)，提升生產(chǎn)質(zhì)量的同時，也可以促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的穩(wěn)步提升?；诖耍恼轮饕獙_壓自動化模式下的生產(chǎn)線系統(tǒng)進(jìn)行研究，以此來為日后此方面工作的開展提供參考。

【關(guān)鍵詞】沖壓自動化;機(jī)器人;生產(chǎn)線系統(tǒng)

就目前汽車制造領(lǐng)域采用的機(jī)器人沖壓自動化生產(chǎn)線來看，該系統(tǒng)包含了多個組成部分，如機(jī)器人、電控系統(tǒng)、拆垛裝置、過渡皮帶、板料清洗機(jī)、板料涂油機(jī)以及對中臺和安全防護(hù)系統(tǒng)等。每一部分在系統(tǒng)運行時都負(fù)責(zé)一定范圍內(nèi)的工作，所有部分有機(jī)結(jié)合在一起，組成了完善的自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)。在對系統(tǒng)各部分進(jìn)行布置時，可以根據(jù)生產(chǎn)車間場地的實際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以此來保證系統(tǒng)配置處于最佳運行狀態(tài)。

一、沖壓機(jī)器人

機(jī)器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用取代了傳統(tǒng)的人工操作，一方面將人們從繁重、復(fù)雜的操作中解脫出來，降低人力成本的同時，也降低了操作任務(wù)給人身安全造成的威脅。另一方面則是提高了工作效率和質(zhì)量，促進(jìn)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。就當(dāng)前沖壓自動化生產(chǎn)線中選用的機(jī)器人來看，不僅需要其滿足負(fù)載大、運行軌跡精確等需求，還要確保機(jī)器人具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。隨著工廠對操作質(zhì)量要求的不斷提高，技術(shù)人員逐漸加大了普通搬運機(jī)器人的電機(jī)功率和減速機(jī)規(guī)格，加長了手臂，并廣泛采用棚架式安裝結(jié)構(gòu)。

二、拆垛系統(tǒng)

拆垛系統(tǒng)是沖壓自動化生產(chǎn)線的重要組成部分，根據(jù)應(yīng)用需求分類，可以將其分為專用拆垛機(jī)、機(jī)器人+拆垛小車和絎架式機(jī)械手+拆垛小車三種類型。其中，專用拆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點是將垛料放在可移動液壓升降臺車上，設(shè)備運行過程中，依靠光電傳感器和液壓系統(tǒng)對垛料高度進(jìn)行控制，確保其始終處于恒定狀態(tài)。拆垛工作主要依靠汽缸驅(qū)動、矩陣布置的真空吸盤組完成，最后將拆分完成的板料放置在磁性皮帶上傳輸。機(jī)器人+拆垛小車的結(jié)構(gòu)特點是將垛料放置在移動小車上，垛料高度可以根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整，并無明確規(guī)定。拆垛過程中，技術(shù)人員可以根據(jù)板料厚度為依據(jù)對機(jī)器人的吸料高度進(jìn)行調(diào)整，拆垛任務(wù)依舊依靠真空吸盤組完成，拆分好的板料由機(jī)器人放置在磁性皮帶上傳輸。絎架式機(jī)械手+拆垛小車的結(jié)構(gòu)特點與機(jī)器人+拆垛小車相同，只是在對單張板料進(jìn)行傳輸時，是由機(jī)械手將其放置在磁性皮帶上傳輸。上述三種拆垛系統(tǒng)在實際應(yīng)用中都有較好的效果，技術(shù)人員可以根據(jù)工廠生產(chǎn)的實際情況，采取科學(xué)、合理的拆垛方式。

三、可伸縮皮帶機(jī)

可伸縮皮帶機(jī)的功能主要是對單張板料進(jìn)行傳輸，該部分需要注意的是傳輸?shù)乃俣?。一般來說，板料傳輸速度是可以控制的，速度快慢的依據(jù)就是清洗機(jī)與涂油機(jī)的速度，要確保三者處于同一頻率，以此來保證工作效率。

四、板料清洗機(jī)

為了保證汽車表面質(zhì)量不斷提升，對于板料清洗工藝的完善引起了汽車制造廠的高度重視。在板料清洗方面，目前可供選擇的方式有兩種，即在線清洗和離線清洗。其中，在線清洗一般適用于生產(chǎn)量較大的企業(yè)，為適應(yīng)轎車整體側(cè)圍的尺寸，在線清洗機(jī)的規(guī)格一般為4.2m。離線清洗則主要適用于投產(chǎn)初期，單車型產(chǎn)料較低的企業(yè)，一般板料清洗線可以供應(yīng)2～3條沖壓線。兩種清洗方式都有其各自的特點和適用范圍，企業(yè)可以根據(jù)實際情況合理選擇。

無論是哪一類型的清洗機(jī)，都是由引料輥、毛刷輥、擠干輥組成的輥系、輥系動力及傳動、輥系液壓調(diào)整機(jī)構(gòu)、清洗過濾系統(tǒng)、油霧收集器、潤滑系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)等幾個部分組成。主要用于標(biāo)準(zhǔn)板材、未涂層、鍍鋅板以及鋁板等板料、卷料的清洗。在清洗過程中，板料首先由引料輥送入清洗區(qū)，這一過程一定要保證板料的均勻送入，板料依次經(jīng)過集束噴管組件、毛刷輥和沖洗區(qū)對板料進(jìn)行洗刷清洗，最后經(jīng)過擠干輥將板料擠干輸出，達(dá)到?jīng)_壓所需的油膜厚度要求。

五、板料涂油機(jī)

涂油機(jī)的功能是在板材拉延前對其進(jìn)行涂油的設(shè)備，主要由噴槍單元、供油及油液保溫單元、噴射供氣單元、材料輸送單元、油霧收集單元、電氣控制單元及機(jī)身組成。在具體操作時，板料由輸送單元帶動從噴嘴中間通過，繼而由電氣控制系統(tǒng)根據(jù)制作需求噴射油霧，以此來實現(xiàn)在板料表面形成厚度均勻且位置準(zhǔn)確的油膜。對于噴射過程中產(chǎn)生的多余油霧，油霧收集單元會將其進(jìn)行收集并回收，以此來降低油霧排放給周邊環(huán)境造成的污染。

六、板料對中臺

就當(dāng)前沖壓自動化生產(chǎn)線中選用的板料對中臺來看，主要可分為兩種類型，即重力對中臺、機(jī)械對中臺。重力對中臺主要是依靠重力實現(xiàn)定位，臺上具有板料到位檢測及雙料檢測，一旦檢測板料未到達(dá)指定位置，將不會進(jìn)行下一步操作。重力對中臺適用于機(jī)器人直接放置板料，如果自動生產(chǎn)線中存在清洗機(jī)和涂油機(jī)，那么這種方式將不適用。機(jī)械對中臺主要是依靠磁性皮帶移動至檔塊，再由另外三側(cè)汽缸驅(qū)動打料器向中心推，從而實現(xiàn)精確定位，臺中同樣具有到位檢測和雙料檢測。

七、線尾碼垛系統(tǒng)

目前，沖壓自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率已經(jīng)達(dá)到了每分鐘10件以上，這種工作量不可謂不大，而大量的生產(chǎn)任務(wù)勢必會給線尾碼垛系統(tǒng)造成較大的負(fù)荷。在這種情況下，為了保證線尾碼垛系統(tǒng)滿足這種工作需求，需要先對沖壓件成品進(jìn)行分流，然后將其中一部分交給人工或者機(jī)器人將其碼入料架，最后由鏟車將料架運走。這樣一來，不僅可以減輕線尾碼垛系統(tǒng)的負(fù)荷，而且對生產(chǎn)效率的提升也有促進(jìn)作用。

八、結(jié)語

總而言之，在信息化時代背景下，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)逐漸取代了人工參與到?jīng)_壓自動化生產(chǎn)中，并且在一定程度上提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。可以預(yù)見，在未來的時間里，通過技術(shù)人員對沖壓自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的不斷更新與完善，汽車制造行業(yè)將得到前所未有的發(fā)展，實現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)的同時，也可以進(jìn)一步促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]和瑞林，劉吉輝，苗金鐘.機(jī)器人沖壓自動化生產(chǎn)線的構(gòu)成及技術(shù)特點[J].世界制造技術(shù)與裝備市場，2015（12）.

[2]周文賢.機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2017.