端拾器在冲压自动化生产线上的应用

奇瑞汽车股份有限公司 （安徽芜湖 241009） 方 芳 谢玉颖

端拾器在很多领域都有应用，在冲压车间主要用在自动化生产线上，安装在自动化传输装置的末端，在自动化传输装置的带动下，代替人工来完成冲压板料与冲压件的抓取。对于车身冲压件，每个冲压件每一序都有一套端拾器，不同的冲压件端拾器结构也不一样。

1. 端拾器定义与种类

端拾器是指安装连接在工业机器人或机械手等自动化传输装置上，利用真空吸盘或夹钳等与被抓取物接触，将被抓取物从一个位置搬运到指定位置器具的通称。根据用途可以分为拆垛端拾器、上料端拾器及下料端拾器。根据匹配的自动化形式不同，可以分为机器人线端拾器、机械手线端拾器及多工位端拾器。

2. 冲压端拾器结构形式及组成

端拾器的形式往往与自动传输装置有很大关系。机器人和机械手所用的端拾器往往是不一样的。多工位自动化生产线上所用的端拾器又有较大的不同（见图1、图2、图3）。

图1 高速横杆传输

图3 多工位用托铲

3. 冲压线端拾器主要零部件

（1）吸盘 在端拾器配置过程中，最重要的就是确定吸盘类型与数量。根据不同的适应场合，吸盘的种类与尺寸有多种选择。安装方式有快插式、内外螺纹式，结构类型有折叠型、深碟型、平底型、马蹄型等。一般的，折叠吸盘用在弧度较大、定位粗糙的部位，适应性强。马蹄型吸盘用在狭窄紧凑的部位。平底吸盘用在大平面位置，结构强度高，吸力强。吸盘的吸力来自于吸盘内外的气体压力差，在确定吸取某个工件的吸盘时，可按如下公式估算：

式中d——吸盘直径(mm)；

m——质量(kg)；

s——安全系数；

b—— 压强 (1×105Pa)；

c——吸盘数量，其中c=11.2×11.2ms/(bdd)。

吸盘数量c，一般由经验决定，尽量满足在工件上排布均匀对称，在抓取传递过程中工件不颤抖不变形，需要说明的是吸盘数量并非越多越好，吸盘数量过多不但会增加成本，还有可能由于密布的吸盘压缩量不一致而引起工件产生变形，另外抓取的时间也会延长。考虑到工件在抓取过程会产生加速度，一般安全系数取2~2.5。

（2）连接杆 在端拾器制作过程中，主连接杆主要是直径为40mm铝管，延长臂主要是直径为25mm铝棒。铝管的选用主要考虑在受力状态下的铝管挠曲问题。

（3）真空发生器 真空发生器是端拾器制作过程中的重要元器件。其作用在于使吸盘空间内产生真空，然后在大气压的作用下吸附待抓取件。

（4）双料检测器 双料检测器用于在抓取自动化抓取过程中，识别是否存在双板料的情况，从而避免压力机模具受到损坏。

（5）分离气缸 分离气缸主要用于一模两件或双槽制件，实现前后两序之间制件距离有变化的情况，分离距离一般单边要求（0~300mm），同时要求冲压件分离之后不能再合拢。端拾器上增加气缸，要求每个件对应一个气缸。

4. 典型零件的吸盘位置设计

吸盘型号很多，在具体零件的选用上，本着选大不选小的原则，尽可能选用大直径吸盘。冲压行业常用的圆形吸盘直径一般在30~125mm，椭圆形吸盘的尺寸一般在50mm×16mm至140mm×70mm范围内。小于下限值的吸盘规格，由于尺寸小，吸力有限，不建议选用。

（1）侧围外板 针对侧围外板件的吸盘布置，根据制件大小，一般情况吸盘个数在8~12个，如图4所示，侧围上下两侧的位置都可以增加椭圆形吸盘，根据产品平面大小，可以增加60mm×30mm、80mm ×40mm、110mm×55mm等不同型号的吸盘。其他位置的圆形吸盘根据平面大小，可以选用30~125mm吸盘。在平面条件良好的情况下，尽可能选用大直径吸盘。

图4 侧围外板吸盘布置

（2）翼子板 由于翼子板一般是左右成双，在吸盘的布置上基本也是左右对称。针对单个翼子板的吸盘布置，一般吸盘个数为3~5个，如图5所示。由于翼子板表面相对平整，一般只需选用圆形吸盘即可。根据零件大小，一般选用直径80mm和100mm两种规格即可满足要求。

图5 翼子板外板吸盘布置

（3）行李箱门外板 针对行李箱门外板的吸盘布置，一般情况下吸盘个数为6个，根据产品大小，如图6所示，尾灯后部的位置都可以增加吸盘。由于行李箱门外板表面相对平整，一般只需选用圆形吸盘即可。根据零件形状，一般选用直径60mm、80mm及100mm三种规格即可满足要求。

图6 行李箱门外板吸盘布置

（4）行李箱门内板 行李箱门内板空洞较多，型面复杂，根据产品造型的不同与形状的大小，选用吸盘规格可能会较多，但要保证直径在30mm以上。一般情况下，四角长方形示意位置可以优先考虑，在长方形示意位置仍不能满足要求的情况下，中间圆点示意处位置可以增加吸盘（见图7）。

图7 行李箱门内板吸盘布置

（5）车门外板 车门外板形状可分为带窗框与不带窗框两种。带窗框一般是单件单模，不带窗框一般是一模两件。不论是左右成双，还是前后成双，在吸盘的布置上基本都是一致。带窗框门外板，一般选用6个吸盘即可满足要求。不带窗框的门外板，只需根据带窗框的门外板窗框分界线以下的区域来布置吸盘即可（见图8）。

图8 门外板吸盘布置

（6）车门内板 车门内板的造型都比较复杂，台阶多、孔洞多，在吸盘布置上很困难，可以放置吸盘的位置较少，导致吸盘选用困难，为保证吸力，一般只能选用椭圆形吸盘。即使可以实现自动化，因选用吸盘较小，吸力有限，在生产节拍较高时，容易出现掉件等现象（见图9）。

图9 门内板吸盘布置

（7）发动机舱盖外板 发动机舱盖外板属于大平面外面件，在吸盘选用上，只需选择大直径圆形吸盘即可。根据产品形状大小，选择4~6个直径为80mm、100mm的吸盘即可（见图10）。

图10 发动机舱盖外板吸盘布置

（8）发动机舱盖内板 发动机舱盖内板孔洞较多，型面复杂，根据产品造型不同和形状大小，选用吸盘规格可能会较多，但要保证直径在30mm以上。一般情况下，长方形示意位置可以优先考虑，在长方形示意位置仍不能满足要求的情况下，圆点示意位置可以增加吸盘（见图11）。

图11 发盖内板吸盘布置

（9）顶盖外板 顶盖属于大平面外表件。在吸盘选用上，只需选择大直径圆形吸盘即可。根据产品形状大小，选择6~8个直径为80mm、100mm、125mm吸盘即可满足要求。如图12所示，如果不是带天窗的顶盖可以在天窗位置增加吸盘。当顶盖带天窗时，一般只需把天窗位置吸盘去掉即可。

图12 顶盖吸盘布置

5. 结语

综合上述车身侧围外板、翼子板、四门两盖、顶盖大型覆盖件等吸盘布置分析：车身外表面件，平面较大，吸盘布置较容易，可以布置大直径吸盘，吸力也较大。自动化生产过程中，端拾器抓取冲压件简单可行，即使高节拍生产也不会掉件。

车身内板件，造型都比较复杂，台阶多、孔洞多，可以放置吸盘的位置较少，吸盘布置很困难。通过上述几个典型内板件分析，可以发现，内板件一旦造型确定，后期只能利用已成形的型面制作端拾器，如果产品在设计造型时没有考虑吸盘布置要求，很难保证内板件的自动化生产。即使有较小的平面位置，布置小直径吸盘，但由于吸力有限，在自动化生产时，容易出现掉件，节拍比较低。因此，在产品造型阶段，考虑吸盘布置，预留数量足够的较大平整面是必要的。