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轉（zhuǎn）發自：《裝備製造（zào）技術（shù）》2019 年第 01 期

作者：丁剛強（qiáng）

（廣西汽車集團柳州五菱汽車工業有限公司，廣西柳州 545007）

摘 要：汽車車（chē）身（shēn）鈑金件（jiàn）的（de）衝壓線是汽車行業生產過程中的重要設備。為了適應我國（guó）汽車質量要求的不斷（duàn）提高和智能製造規模的不斷擴大，研究與應用衝壓專用工業機器人、智能視（shì）覺（jiào）對（duì）中係統、自動換模具（jù）係統等建設汽車車身鈑金件的串聯式自動化衝壓生產（chǎn）線，是行之有效的手段和途（tú）徑。

關（guān）鍵詞：自（zì）動化聯線；衝壓專（zhuān）用工業機（jī）器人；技（jì）術集成中圖分（fèn）類號：TP242 文獻標識碼：A

前（qián）言

在全球競爭的新（xīn）形勢（shì）下（xià），為（wéi）了改變製造業“大而不強”的現狀，我國提出了工業轉型升級的發（fā）展（zhǎn）戰略。

製造業智能化已經被國家列為未來行業發展的關鍵戰略。推廣（guǎng）應用工業機器人成為了提高企業產品（pǐn）質量、生產效（xiào）率，降低（dī）生產成本，解決人力供求矛盾，提高（gāo）核心競爭力的必由之路。

以汽車產（chǎn）業為例，在焊接、塗裝、裝配、上下料、搬運等作業中，機器人都已逐步取代了人工（gōng）作業。

汽車車身鈑金件衝壓領（lǐng）域，衝壓自動化係統集成（chéng）及應用是（shì）衝壓生產線體（tǐ）現其生（shēng）產能力的關鍵因素。

與傳統手工衝壓相比，自動化衝壓具有安全（quán）、高效、節材等（děng）優點，是板材加工技術的發展方向^[1]。

六軸或七軸工業機器人將逐步成為當前汽車車身鈑金件衝壓自動化生產中絕對（duì）重要的組成部份（fèn），它的大規模生產應用，對於加速實現汽車零部件產業（yè）的自（zì）動化生產有非常明顯的推動作（zuò）用。

1 總體思路

結合產品特點及柔性要求，采用“普（pǔ）通（tōng）壓力機+ 機器人傳輸”形式（shì）^[2]。

利用六台六軸或七軸工業機器人、智能視覺對中係統、自動模具更換係統、自動清洗塗油、自動更換端拾器係統等技術實現的自動化衝壓生產線項目建設。

對衝壓線的總體設（shè）計、衝（chōng）壓機器人協調作業、板料自動清洗塗油（yóu）、衝壓機（jī）器人端拾器自（zì）動更換、衝壓模具自動更換等（děng）技術進行集成與應用，最終開發出了適合汽車零（líng）部（bù）件行業推廣的六（liù）軸或七（qī）軸工業機器人衝（chōng）壓（yā）自動化聯線技術集成及應用係（xì）統。

2 主（zhǔ）要特點

（1）采用衝壓專用的六軸或（huò）七軸工業機器人，結合壓力機的間距及產品柔性需求，實現了串聯式衝壓生產線自動生產方式，自動運行（háng）率從 0 提高到 90%.

根據壓力機（jī）設備（bèi）間距（jù）數值及產品柔性要求（qiú），結合機械手與機器人的（de）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（yā）生產（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不（bú）同的（de）衝壓件實現在製件傳輸的 “拾取”和（hé）“擺放”。

端拾（shí）器可（kě）通過快速更換係統在 3 min 內完成自動更換，實現柔性。

通過對六軸或七軸工業機（jī）器人自（zì）動板料拆垛、清洗塗油、光學（xué）對中係統、自動上件、自動（dòng）傳送、自動（dòng）下（xià）線、自動更換端拾器、自動換模、廢料自動收集等的集成，通過中央控製係統的統一協調（diào）等技術手段及措施（shī），實現（xiàn）衝壓（yā）自動線較強的可（kě）靠性、穩定性，使自動運行（háng）率達到 90%。

工業機器人（rén）在衝壓（yā）自動化生產線的應用主要遵循：堆垛拆垛→板（bǎn）料傳送→清洗（xǐ）塗油→板料對中→上（shàng）料（liào）機器人送（sòng）料→首台（tái）壓力機衝壓→下料（liào）機器人取、送料→壓機衝壓→根據（jù）工序數量循環→下（xià）料機（jī）器人取（qǔ）、送料→末端壓機衝壓→線尾機器人取、放料→皮帶機輸送→人工碼垛的循環方式。

其中，板料光學對中係統可以實現板料在經過清（qīng）洗、塗油後，通過視覺識別係（xì）統，對板料（liào）的位置、角度進行識別，按指定（dìng）的板（bǎn）料抓取（qǔ）位置進行抓取，放置到壓力機生產線上的第一台（tái）壓力機的模具上。

該項目所集成和應用（yòng）的板料光（guāng）學對中係統（tǒng），能夠可靠地將板料對中後（hòu）放置到壓力機的衝壓模具上，提（tí）升板料抓取、輸送和放置的可靠性、維修維（wéi）護（hù）的方便性。

（2）采用了智能視（shì）覺對中係統（見圖 1），實現了對衝壓板料位置誤差的智能化識別及機器人自動更新抓（zhuā）取程序軌跡，解決了板料從料垛（duǒ）到首台（tái）壓力（lì）機上（shàng）料間板料傳輸的位置偏差，將生產線的生（shēng）產節拍由手工的 5 spm 提高到 10 spm。

圖 1 視覺對中（zhōng）係統主要影響生產（chǎn）線布局及輸出節拍（pāi）的因素在於拆垛、對中以及壓（yā）機間搬運等環（huán）節[3]

本研究通（tōng）過（guò）采用 ABB 公司（sī）的衝壓專用機器人 IRB6660 與 Rockwell PLC 控（kòng）製係統結合

通過 COGNEX 康耐（nài）視（shì） IS540311 工業相機（jī）實施拍攝板（bǎn）料的圖像（xiàng），運用算法，對圖像進行處理，獲取板料工（gōng）件位置數據，再通過與標準圖像進行位置比對

把位置變化量傳（chuán）輸給（gěi）機（jī）器人，機器人自動通過（guò）調整抓件姿（zī）態（tài），實現自動抓取工（gōng）件。實（shí）現衝壓自動線（xiàn）的可靠（kào）性（xìng）、穩定性，使自動運行（háng）率達到90%。

自動化（huà）衝（chōng）壓線視（shì）覺對中係統（tǒng）的組成自動化衝壓線的起始工位為衝壓板料拆垛區域，拆垛區的拆垛速度決定了整條衝壓（yā）線（xiàn）生產節拍的（de）快慢。

該區域內集（jí）中了眾多的工藝設備，線首單元具體包括拆垛、輸送、清洗、塗油、對中、上料（liào）模塊，傳送單元包括傳送模塊，線尾單元包括下料、檢驗、裝框模塊。

工藝設備布局分布如圖（tú） 2 所示。

通過板料自動拆垛係統、自動輸送係統、自動清洗塗油係統等技術措施，實（shí）現衝壓自動線較高的生產節拍，實現生產節拍 7 ～ 10 次/min。

其（qí）中，板料自動拆垛係統，實現在（zài）人工將衝壓板料以垛料形（xíng）式放置到垛料台車（chē）上之後的板料自動磁性分張（防多張技術應用）、ABB 工業機器人抓取板料拆垛（duǒ）、自動放料到皮帶輸送（sòng）機（jī）上（進入到清（qīng）洗機及塗油機（jī）），解決（jué）了人機交互（hù）的安全問題，並降（jiàng）低（dī）人力成本。

自動清洗機、塗油（yóu）機係統包括清洗（xǐ）和塗油，清洗機適合汽車外觀件的生產，板料經過清洗、去除表麵的雜質顆粒，避免（miǎn）衝壓（yā）過程中損傷板料表麵。

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

通過（guò）對清洗機及塗油機的集成與應用（yòng），達（dá）到（dào）考（kǎo）慮衝壓件表麵（miàn）質量的同時兼顧經濟型。

對於（yú）質（zhì）量要求比較（jiào）高的汽車外板件，需要使用清洗機。對於質量（liàng）要求不高（gāo）的汽車內（nèi）板件，則可以不使用清洗（xǐ）機（jī），對其安裝位置進行預留。

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

板料在壓力機之間（jiān）傳（chuán）輸，因機（jī）器（qì）人的速度快、板料（liào）重，導致慣性大，機器人負載重，影（yǐng）響其可靠性，采用碳纖維材料，重量減輕（qīng），提高可靠性。

碳纖（xiān）維（carbon fiber，簡稱 CF），是一種含碳量在 95%以上的高（gāo）強度、高模量纖維的新型（xíng）纖維材料。

它（tā）是由（yóu）片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材（cái）料。

碳纖（xiān）維（wéi）“外柔內剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高於鋼（gāng）鐵，並且（qiě）具有耐（nài）腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方麵都是重要材料。

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

（4）采用（yòng）了自動模具夾緊器，實現快速自動換摸（mō）。將換摸時間從手工生產（chǎn）線的 30 ～ 50 min，縮短到10 min 內完（wán）成，大幅提升自（zì）動線柔性及生產效率。

該項目所集成和應用的自動換模係統，實現模具（jù）的自動鬆（sōng）模、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（suō）短到 10 min 內完成，大大提升自動線柔性（xìng）及生產效率，如圖 5、圖 6 和圖7 所示。

結束語