全自动冲压生产线在金属零件冲压加工中的应用

王 凯

（广东锻压机床厂有限公司，广东佛山 528300）

0 引言

冲压成形是工业制造生产中普遍的生产方式，冲压设备被广泛应用于汽车、家电、通讯、IT等行业金属零件制造。目前，大多数冲压生产都采用传统的手工送料，存在着生产效率低、不安全因素多、劳动强度大、操作工人过多等问题。随着人力劳动成本的增加，人力资源的紧缺，产品质量的要求不断提高，自动冲压生产线将取代传统的单机人工送料冲压生产，成为未来金属零件冲压加工的发展趋势[1-3]。近年来，由于计算机控制技术、检测技术、电力电子技术及信息技术的发展进步，工业机器人技术的日趋成熟，越来越多的全自动冲压生产线已在金属零件冲压加工中得到应用，成为冲压生产中提高生产效率、产品质量、经济效益的关键装备。

1 全自动冲压生产线的组成

全自动冲压生产线是集机、电、液及信息技术于一体的大型全自动冲压生产线，由单台（多台）大台面精密压力机连线组成，通过高速伺服电机驱动的机械手实现垛料、送料和工序间的自动转序，并由现场总线控制机械手和大型精密压力机之间的动作同步协调、故障监控、诊断，实现冲压过程的全自动化。

以2台主机连线金属零件冲压加工为例，机器人全自动冲压生产线主要由双积料自动交换及送料装置、大型精密压力机、三维机械手送料装置、伺服驱动搬送装置等组成。

图1 全自动冲压生产线

2 在冲压生产中的原理及应用

2.1 双积料自动交换及送料装置

双积料自动交换及送料装置是将工件（片料）分离，运送到指定的位置，以便三维送料系统将工件（片料）移送至模具上。其由双积料自动交换装置和送料装置两大部分组成，可以实现X、Y、Z三个方向的动作。当其中一堆片料用完后，通过气缸或液压缸自动换料，不需人工操作。

2.2 精密机械压力机

主机（大型精密压力机）根据加工零件生产工艺，设定好行程和速度，由现场总线控制协调与三维机械手送料装置之间的动作同步，进行金属零件的冲裁、拉伸、折弯等工序。

2.3 三维机械手送料装置

三维机械手送料装置主要包括送料装置、夹料装置、提升装置三部分，可以同时实现X、Y、Z三个方向的动作，主要功能是通过夹持---搬运----放置的运送轨迹把工件（片料）送到指定位置，根据被加工零件生产工艺的不同，主机、机械手及支撑座的数量可相应变化，送料的速度、工位也可以根据加工零件的不同而调整，整个生产线柔性可调。

2.4 伺服驱动搬送装置

如加工零件的工序较多，一台主机（大型精密压力机）安装的模具工序不能完成冲压时，将由伺服驱动搬送装置搬送到指定位置，再由三维机械手送料装置将未完成冲压的零件搬送到主机进行冲压。直到零件的冲压工序全部完成。因此，一条冲压生产线单机或者多机连线，主要取决于冲压零件的冲压工序。

整条生产线柔性可调，能实现冲压工艺的重组，扩大装备的应用范围、延长生命周期。

3 全自动冲压生产线的优势

图2 传统的单机手工送料生产现场

图3 全自动冲压生产线生产现场

图2为传统的单机手工送料生产现场，图3为全自动冲压生产线生产现场，相比传统的单机人工送料生产全自动冲压生产线有着诸多优势：生产效率高，最高生产节拍达到25次/每分钟、产品质量好、降低生产成本。大幅度减少操作工人数量和占地面积，减少生产设备的使用，达到降低生产成本的效果、减少操作工人。如完成一个零件冲压需要8个工序，传统的单机冲压需要8个操作工人，全自动冲压生产线只需要1～2个操作工人。很好的解决了目前招工难、用工成本高等问题。

随着新世纪经济、社会、国防发展的需要，对锻压装备提出了更高的要求。自动化冲压生产线是一种必然的选择。自动化冲压生产线的使用将有助于提高行业的自动化水平，大幅度减少操作工人数量和占地面积、提高产品质量，对于劳动密集型的制造业的产业升级改造具有明显的示范作用[2]。

［1］孙培明，陈树钦.冲压机床碟形弹簧振动缓冲器的研究开发［J］.机电工程技术，2012（8）：107-109，231.

［2］桂方亮，桂方才，赵涛，等.金属板材冲压装备自动化技术现状与发展趋势［J］.合肥工业大学学报：自然科学版，2009（11）：229-235.

［3］袁华，孙友松，肖小亭.塑性成形技术与汽车工业发展［J］.锻压装备与制造技术，2005（3）：21-24.