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轉發自：《裝備製造技術》2019 年第 01 期

作者：丁剛強

（廣西汽車集團柳州五菱汽車（chē）工業（yè）有（yǒu）限公司，廣西（xī）柳州 545007）

 主要特點

（1）采用衝壓專用的（de）六軸或（huò）七軸（zhóu）工業機器人，結合壓力（lì）機的間距及產品柔性需求，實現了串（chuàn）聯式（shì）衝壓生產線自（zì）動生產方式，自動運行率從 0 提高到 90%

根據（jù）壓力（lì）機（jī）設備間距數值及產品柔（róu）性（xìng）要求，結合機械手與機器人（rén）的優缺點，采用了 ABB IRB66603.2/120 衝壓專用的六軸或七軸工業機器人實現衝壓生（shēng）產（chǎn）線的單機自動化聯線。

並通過自動更換機器人（rén）的端拾器來吸取各種（zhǒng）不同的衝壓件實現在製件傳輸的 “拾取”和“擺放”。

端拾器可通過（guò）快速更換（huàn）係統在 3 min 內完成自動更換，實現柔性。

通過對六軸或七軸工業機器人自動板料拆垛、清洗塗油、光學對（duì）中係統、自動上件、自動傳送、自動下線、自動更換端拾器、自動換模、廢（fèi）料自動收集等的集成

通過中央控製係統的統（tǒng）一協調等技術手段及措施，實現衝壓自動線較強的可靠性、穩定性，使自動運行（háng）率達（dá）到 90%。

工業機器人在衝壓自動化生產線的應用主要遵循：堆垛拆垛（duǒ）→板料傳送（sòng）→清洗塗油→板料對中→上料機器人送料→首（shǒu）台壓力機衝壓→下料機器人取、送（sòng）料→壓機衝壓→根據（jù）工序數量（liàng）循環→下料機器人（rén）取、送料→末端壓機衝壓→線尾機（jī）器人取（qǔ）、放（fàng）料→皮帶機輸送→人工碼垛的（de）循環方式。

其（qí）中，板料光學對中係統可以（yǐ）實現板料在（zài）經過清洗、塗油後，通過視覺識別係統（tǒng），對板料的（de）位置（zhì）、角度進（jìn）行識別（bié），按（àn）指定的板料抓取（qǔ）位置進行（háng）抓取，放置（zhì）到壓力機生產線上的第一台壓力機的模具上。

該項目所集（jí）成（chéng）和應用（yòng）的板料光學（xué）對中係統，能夠可靠地將板料對中後放置到壓（yā）力機的衝壓模具上，提升板料抓（zhuā）取、輸送和放置的可（kě）靠性、維修維護的方便性。

（2）采用了智能視覺對中係統（見圖 1），實現了（le）對衝壓板料位置誤差的智能化識別及機器人自動更新抓取（qǔ）程序軌跡，解決了板料從料垛到首台壓力（lì）機（jī）上料間板料傳輸的位置偏差，將生產線的生產節（jiē）拍由手工（gōng）的 5 spm 提高到 10 spm。

圖 1 視覺對中係統主要影響生產（chǎn）線布局及輸出節拍的因素在於拆垛、對中以（yǐ）及壓機（jī）間搬運等環節[3]，本（běn）研究通過采用 ABB 公司的衝壓（yā）專用機器（qì）人 IRB6660 與 Rockwell PLC 控（kòng）製係統結合

通過 COGNEX 康耐視 IS540311 工（gōng）業相機實施拍攝板料的圖像，運用算法，對圖（tú）像（xiàng）進行處理，獲取板料工件位（wèi）置數據

再通過與標準圖像進行位置比對，把（bǎ）位置（zhì）變化量傳輸給（gěi）機（jī）器人，機器人自動通過調整抓件姿態，實現自動抓取工件。

實現衝壓自動線的可靠性、穩（wěn）定性，使自動運行率達到90%。

圖（tú） 2 工藝設備分布圖

自（zì）動化衝壓線視覺對中係（xì）統的組成自動化衝壓線的起始工位為衝壓（yā）板料拆垛區（qū）域，拆垛（duǒ）區的拆垛速度決定（dìng）了整條衝壓線生產節拍的快慢。

該區域（yù）內集中了眾多的工藝設備，線首單（dān）元（yuán）具體包括拆垛（duǒ）、輸（shū）送、清（qīng）洗、塗油、對中、上料模塊，傳送單元包括傳送模塊，線尾單元包括（kuò）下料、檢驗、裝框模塊（kuài）。工（gōng）藝設備布局（jú）分布如圖 2 所示。

通過板料自動拆垛係統、自（zì）動輸送（sòng）係統、自動清洗塗油係統等技術（shù）措施，實現衝壓（yā）自動線較高的生產節拍，實現生（shēng）產節（jiē）拍 7 ～ 10 次/min。

其中，板料自動拆垛係（xì）統（tǒng），實現在人工將衝壓板（bǎn）料以垛料形式（shì）放置（zhì）到垛料台車（chē）上之後的（de）板料自動磁性（xìng）分張（防（fáng）多張技術應用）、ABB 工業機器人抓取板料（liào）拆垛、自動放料到皮帶輸送機上（進（jìn）入到清（qīng）洗機（jī）及塗（tú）油（yóu）機），解決（jué）了人機（jī）交互的安（ān）全問題，並降低人力成本。

自動清洗機、塗油機係統包括清洗和塗油（yóu），清洗機適合汽（qì）車外觀件的（de）生產，板料經過清洗、去（qù）除表（biǎo）麵的雜（zá）質顆粒，避免衝壓過程中損傷板料（liào）表麵。

塗油機可根據板料的（de）形狀，進行編程，需要塗油的（de）部位進行塗油，不需要塗油的部分不塗油，最（zuì）大限度地節（jiē）省防鏽拉（lā）伸油。

通過對清洗機及塗油機的集成與應用，達到考慮衝壓件表麵質量的同時兼顧經濟型。

對於質量要求比較（jiào）高的汽車外板件（jiàn），需要使用清洗機。

對於質量要求不（bú）高的汽車內（nèi）板件，則可以不使（shǐ）用清洗（xǐ）機，對其安裝（zhuāng）位置（zhì）進行預留。

（3）采用碳纖維材料做端拾器主杆，降低端拾（shí）器重量（liàng） 10 kg，從而降低機（jī）器人負（fù）載，提高機器人運（yùn）行的可靠性（xìng）。

板料在壓力（lì）機之間傳輸，因機器人的速度快（kuài）、板料重，導致慣性大，機器人（rén）負載重，影響其可（kě）靠性，采用碳纖維材料，重量減輕，提高可靠性。

碳纖維（carbon fiber，簡稱 CF），是一種含碳量在 95%以上的高強度、高模量纖維的（de）新型纖維材料（liào）。

它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方（fāng）向堆砌而成，經碳化及石墨（mò）化處理而得到（dào）的微晶石墨材（cái）料。

碳纖維“外柔內剛”，質量（liàng）比金屬鋁輕，但強度卻高於鋼鐵，並且具有耐腐蝕（shí）、高模量的特性，在國防軍工和民用方麵都是重要材料。

它不僅具有碳材（cái）料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代（dài）增強纖維。見圖 3。

（4）采用了自動模具夾緊（jǐn）器，實（shí）現快速自動換摸（mō）。

將（jiāng）換摸（mō）時間從（cóng）手工生產線的 30 ～ 50 min，縮短到10 min 內完（wán）成，大幅提（tí）升自（zì）動線（xiàn）柔性及生產效率。

該項目所集成（chéng）和應用的自動換模係（xì）統，實現模具的自（zì）動鬆模（mó）、自動移出、自動夾模，將（jiāng）換摸時間從手工生產線的 30 ～ 50 min，縮短到 10 min 內完成，大（dà）大提升自動線柔性及生產效率（lǜ），如圖 5、圖 6 和圖7 所（suǒ）示。

其（qí）中，在端拾器快速更換係統方麵，端拾器是具有柔性的工裝夾具，是（shì）衝壓自動化線必不可少的組成部分。

在（zài）衝壓生產中（zhōng），機器人通過（guò）更換端拾器來吸取各種不同的衝壓件，利用端拾器實現在製件傳輸的“拾取”和“擺放（fàng）”。

隨著汽車生產線的柔性要求的提高，六軸或（huò）七軸工業機器人的端拾器要經（jīng）常進行切換，以適應不同的板料及產品。

該項目所集成與應用的端拾器（qì）快速更換係統，將實現端拾器的自動更換，並在 3 min 內（nèi）完成，大（dà）大提升自動線柔性及生產效率。

為適應更多的產品共線生（shēng）產，也需要實（shí）現端拾器（qì）的（de）自主（zhǔ）集成和掌握編程（chéng）技術，提高衝壓自動化生產線的多品種的適應（yīng）性。

在自動換摸係統方麵，自動換摸係統可（kě）以實現模（mó）具的自動更換，具備自動鬆模、自動移出、新模具自動夾模等（děng）功能。

該項目所集成與應用和應用的自動換模（mó）係統，將使換摸（mō）時間從手工生產線的 30 ～ 50 min，縮短到 10 min 內（nèi）完（wán）成，大大提（tí）升自動線柔性及生產（chǎn）效率。

該項技術集成與應用，相（xiàng）比傳統手工生產線，產生的生產優勢如（rú）表 1 所示。

結束語

機器人自動化衝壓線技術，將提高企業（yè）產品（pǐn）質量、生產效率，提高企業核心競爭力。

與（yǔ）傳統手工生產線相比，六軸或七軸工業機器（qì）人自動化衝壓線（xiàn）的應用，將生產線節拍提升至 7 ～ 10 次/min，從而使公司在衝壓產品方麵（miàn）的生產效率大幅提升。

通過機（jī）器生產代替手工操作，提高產品的製造精（jīng）度，從（cóng）而（ér）提升衝壓產品的（de）質量，且六軸或七軸（zhóu）工業機器人衝壓自動線作為一（yī）種靈活、可靠（kào）、通用的加工單元完全可以長時間保持工作的穩定性和安全性

通過更換端拾器和機器人程序簡單的調整就可以應（yīng）用在不同的衝壓產品生產上。

由於生產效（xiào）率、產能和產品質量的提升，為（wéi）公司的核心競爭力提（tí）升提供了有（yǒu）力支持，核心競爭力的（de）提升在市場競爭激烈的汽車零部件行業中（zhōng）尤為重要。

參考（kǎo）文獻：

[1] 何 芳.衝壓自動（dòng）化線的若幹（gàn）基本問（wèn）題[J].鍛壓技術，1995（2）：29-32.

[2] 李學斌.衝壓自動化生（shēng）產線（xiàn）及設備的使用[J].汽車工程師，2016（5）：52-54.

[3] 朱益晨.基於 6 軸機器人的（de）快速柔性衝壓自動化生產線方案探討[J].自動化（huà）博覽，2015（2）：72-74.