冲压自动化生产线的解析及规划探讨

侯佳男 张天阳

摘 要：近年来，随着自动化行业的高速发展，各行各业对于自动化的应用已逐步普及，汽车工业作为我国的重要支柱行业之一，其自动化应用程度也在逐步提高中，而作为汽车生产四大工艺之首的冲压工艺，冲压自动线的应用也正逐步普及中。鉴于此，本文对冲压自动化生产线的解析及规划进行分析，以供参考。

关键词：冲压;自动化;机器人;规划

0 引言

通过柔性的生产线设计，为工业机器人在多品种、小批量的冲压零件的生产提供了一个可行的、稳定的、易于用户操作的生产线系统，极大的减轻了操作人员的编程难度，同时自动冲压生产线系统降低工人的劳动强度、保证冲压产品的质量，同时提高生产效率，带来更好的经济效益。随着工业机器人协同控制不断提高，工业机器人在自动化冲压生产线中的应用必将受到更多生产厂商的青睐，柔性化、智能化的冲压生产线必将成为钣金制品厂不可或缺的生产线系统。

1 冲压自动化生产线系统描述

工业机器人冲压自动化生产线系统集自动取料、传输、冲压、检测以及码垛等工序于一体，融合了多种生产工艺和综合技术的输入输出集成化系统。系统包含总控制模块、工业机器人本体、取物区、物料仓、冲压区、检测单元以及成品/次品区等。工业机器人作为系统的重要组成部分，与PLC、组态等其他外围控制系统配合，通过设备间相互通信，实现控制系统与机器人之间的数据交互，协调完成加工任务。

2 工业机器人冲压生产线的组成

2.1机器人系统

工业机器人被誉为“制造业皇冠上的明珠”，在工业生产中起到至关重要的作用，工业机器人具备与人工操作相似的操作功能，通过编程控制，工业机器人在得到运动指令后，触发预先设定的轨迹路线。同时可设定多组运动程序，根据不同的规划需求，选用不同的运动规划路径。六轴工业机器人具有结构紧凑、灵活度高、稳定可靠等特点，同时可完成工件在空间内任意位置的旋转、平移等动作。

2.2端拾器系统

端拾器作为物料搬运的抓取载体，在机器人自动冲压生产线中起着重要的作用，有效、合理的端拾器设计能够为生产线节拍、产品质量、使用寿命起到重要作用，本系统从经济效益、性能匹配、可靠性、适用性等多方面考虑，采用铝型材构件设计轻型端拾器结构，应对该类型冲压生产线具有很好的效果，同时配备有灵活的快换装置，更换夹具更快捷、更方便。

2.3自动冲压环节

机器人搬运物料至冲压线上2号气缸位，机器人抬起气抓后给定放置完成信号finish1（在没有机器人给定信号，使用编程软件强制给信号），延时1s，2号冲压气缸后限位指示灯亮，开始推进。气缸的前限位指示灯亮时，气缸停止，延时1s，2号冲压气缸退出回到后限位，输出完成信号finish2。3号冲压气缸后限位指示灯亮，开始推进，气缸的前限位指示灯亮时，气缸停止，延时1s，3号冲压气缸退出回到后限位，输出完成信号finish3。4号冲压气缸后限位指示灯亮有输入，开始推进，气缸的后限位指示灯亮时有输入，气缸停止，延时1s，4号冲压气缸退出回到后限位，物料冲压完成，光电传感器检测到物料到位。

3 冲压自动化生产线的规划要点

3.1清洗机及涂油机的选择

早期冲压线使用的清洗涂油机几乎都为国外品牌，比如德国的SMT品德在国内冲压线的应用也较为普遍，近几年随着我国工业的发展，国产品牌的推广使用也逐渐占领一部分市场，主要以山东济南的几家清洗涂油机制造商为主，设备的核心零部件仍采用进口，而整机由制造厂商进行集成，设备的整体价格具有明显的竞争优势。

3.2压机单机速度的辅助提升方式

压机的滑块速度对制件影响最大的部分是拉伸成型阶段的速度，是否有办法将滑块回程及其他段非成型的速度提升，以减少压机单次冲压所需的时间，目前主要是通过DDC装置来实现此功能。DDC装置其工作原理是通过在压机齿轮箱上增加一套伺服电机控制系统，以达到控制滑块“非有效做功行程”的速度，并能保证“有效做功行程”的能量不减少的效果，通过伺服电机加飞轮能量的完美配合来实现提速，配合控制过程曲线。

在保证零件所需的成型曲线的前提下，若压机单机SPM越低，则DDC提升作用越明显。纵轴为速度，横轴为时间。如图6所示为DDC装置提升零件质量的示意图，在同等冲压时间的前提下，使用DDC装置能有效放缓零件成型曲线，增加零件成型段的时间，从而获取更佳的成形效果。

3.3柔性控制方法

通过PLC系统，建立一套具备配方功能的控制系统[5]，在系统的配置界面，用户可以实现新产品的添加与配置，完成产品信息的录入，在配置界面中，配置工件型号、工序数、工件厚度、单双料模式、机器人对应作业序号保存，同时完成机器人作业示教。该系统能够实现从上料端开始任意连续多台机器人自动组线，形成一個柔性的生产线系统。在系统运行时，选择已经配置完成的产品型号，确定启动条件，即可完成生产线的自动生产。

4 结束语

冲压作为汽车的四大生产工艺之一，在汽车制造领域起着重要的作用，所有汽车主机厂均已配备完整的汽车钣金自动化冲压生产线，为自身的汽车零部件提供质量可靠、稳定的零部件产品。与此同时，汽车零部件配套厂家不仅为汽车生产厂家提供冲压件制品，同时，也为其他行业及领域提供冲压件制品。然而，零部件厂家生产的冲压零件种类繁多，为满足更多产品生产的需求，对冲压生产线的柔性、灵活性要求更高。

参考文献

[1]王庆龙.基于工业机器人的自动化生产线研究[J].内燃机与配件，2019（22）：144-145.

[2]别大勇，刘志强，黄玉敏，李坤义.浅析整车厂冲压自动化生产线规划[J].锻造与冲压，2019（22）：58-60.

[3]樊伟.浅谈工业机器人的冲压模具自动化生产线设计[J].重庆工贸职业技术学院学报，2019，15（04）：49-50+92.

[4]张英华，胡天龙.冲压自动化生产线设备管理系统设计[J].无线互联科技，2019，16（21）：39-40.