高速冲压自动化送料线的发展趋势

2016-06-21张德合济南方德自动化设备股份有限公司

锻造与冲压 2016年20期

文/张德合·济南方德自动化设备股份有限公司

高速冲压自动化送料线的发展趋势

文/张德合·济南方德自动化设备股份有限公司

冲压作为汽车四大工艺之首，如何高效率、高质量、低成本生产是汽车行业遭受发展瓶颈之后所要解决的一个重大问题。汽车行业竞争加剧，让汽车生产商感受到了前所未有的成本压力，冲压件的自动化生产是解决问题的关键。在冲压自动化日渐普及的今天，如何选择自动化送料方式是新生产线规划初期必须要做出的选择。

冲压传输机构的形式差异造成了目前冲压自动线不同形式的主要区别。20世纪末广泛使用的简易型机械手结构目前已经被逐步淘汰，取而代之的是高速、稳定的单臂或双臂横杆式传送机构。瑞士Gudel的Robobeam、德国MW的Speedbar以及日本Komatsu的H-TL系统中的传输机构均是现今高速冲压自动线传输机构的典型代表，同时国内自动化企业也开始了对高速冲压的研发。

冲压自动线的主要形式

目前冲压自动线的形式主要有以下几种：

⑴“普通压力机+机器人传输”形式。机器人传输形式柔性高，使用方便且成本较低，但稳定性较差，速度相对较慢，不适合大批量高速生产，不在高速冲压之列，本文不再探讨。

⑵“高速压力机+单臂机械手”传输形式。单臂机械手传输形式由于成本相对较低、具有一定的灵活性，适于在工件40kg以下的情况下使用。

⑶“高速压力机+双臂机械手”传输形式。横杆式传输形式具有高速、高稳定性等特点，适于在大型覆盖件的生产中应用。

⑷“多工位压力机+三坐标伺服送料”传输形式。多工位送料系统是目前中小型冲压件冲压效率最高的生产模式。

“高速压力机+单臂机械手”传输形式

单臂机械手有穿梭式和旋转式两种。

⑴穿梭式单机械手臂如图1所示。根据速度、柔性要求的不同，分为三轴（一级伸缩，两倍速送料）、四轴（二级伸缩，四倍速送料）、五轴（增加前端旋转）。

组线特点：简单、经济、高效，适合中批量、大批量生产，压力机间距5～8m，8～13件/分钟，要求滑块安全打开空间300mm。

图1 穿梭式单机械手臂

⑵旋转式机械手臂如图2所示。根据旋转方向的不同，分为水平旋转和立面旋转两种。由三个直线轴、三个旋转轴组成，能够实现板料平移。

组线特点：灵活、高效、成本较高，适合大批量生产，工件重量40kg以下；压力机间距6～6.5m，11～14件/分钟，要求滑块安全打开空间为400mm。

“高速压力机+双臂机械手”传输形式

图2 旋转式机械手臂

图3 高速压力机+双臂机械手模式

图3为六轴结构，四个直线轴（2个水平向，2个垂直向），两个旋转轴（横向旋转90°)。

组线特点：灵活、高效、成本较高，适合大批量生产，工件重量60kg以下；压力机间距5～6m，12～18件/分钟，要求滑块安全打开空间300mm，要求同步控制组线压机，压力机处于连续工作模式。如果采用伺服压力机，可以实现压力机与自动化的无缝对接。

“多工位压力机+三坐标伺服送料”传输形式

多工位生产线传输方式已经由原来的机械式传输演变为今天的电子控制式传输，整体结构也由单一的单滑块发展为单滑块、多滑块并存，控制模式及生产效率突飞猛进，已成为将来中小件生产的最终发展趋势。按照安装方式的不同，分为上挂式、下传动式。

上挂式传动装置（图4）安装在立柱两侧面，所占外围空间大，易维修。生产效率为15～32件/分钟，适于800t以下多工位压力机在连续模式下生产，通过电子凸轮实现压力机与三坐标送料的协调运动。

下传动式传动装置（图5）安装在底座基面上，前后两个立柱之间，所占空间小。生产效率为15～28件/分钟，适于大型多工位压力机在连续模式下生产，通过电子凸轮实现压力机与三坐标送料的协调运动。

在送料方向上，通过直线电机驱动横杆上面的滑板，可以大幅度减少传动部件及重量，送料速度实现了质的飞跃。另外通过横杆自动更换系统，可以在更换模具的同时快速自动更换横杆。

图4 上挂式传动装置

图5 下传动式传动装置

高速冲压生产线选型原则

冲压自动化线采用什么形式，取决于需要生产的冲压件的种类及产量。多品种小批量，通常采用机器人线；而大批量的中件适合采用单臂机械手高速冲压自动线；而少品种大批量的大件适合采用单臂或双臂机械手高速冲压自动线；而对于中小件的大批量专业化生产，则采用多工位送料生产模式。

另外，同步技术的使用也是高速自动化冲压效率提高的助推剂，对提升生产节拍有着重要的意义。

同步技术是指生产过程中，压机采用“连续”运行模式，通过精确的计算，让上下料手和压机滑块“同步”启动，下料手在滑块回程上行到一定角度（回到上死点前）后便开始取件，上料手在滑块下行到一定角度前完成送件，在保证整个过程不出现干涉的情况下完成取送件动作。同时为了保证下料手在完成取件后有足够的时间将工件送入下道工序，相邻两台压机在滑块运动过程中始终保持合理的相位差，从而让上下料手可以工作的周期相对加长，从而提高效率。而伺服压力机的应用使得同步技术的实现更加方便。