免責聲（shēng）明：本文援引自網絡或其他媒體，與揚鍛官（guān）網無關。其原創性以及文中陳述（shù）文字和內容未經本站證實，對（duì）本文以及其中全部或者部分內容、文字的真（zhēn）實性、完整性、及時性（xìng）本（běn）站不作任何保證或承諾，請讀者僅作（zuò）參考，並請自行核實相關內容。

轉發自：《裝備製（zhì）造技（jì）術》2019 年第 01 期

作者：丁剛（gāng）強

（廣西（xī）汽車集團（tuán）柳（liǔ）州五菱汽（qì）車工業有（yǒu）限公司，廣西（xī）柳州 545007）

摘 要：汽車（chē）車身鈑金件的衝壓線是汽車行業生產（chǎn）過（guò）程中的重要設備。

為了適應我國汽車質量要求的不斷提高和智能製（zhì）造規模（mó）的不斷擴大，研究與（yǔ）應用衝壓專用工業機器人、智能視覺對中係統、自動換模具係統等建設汽（qì）車車身鈑金件（jiàn）的串（chuàn）

聯式自動化衝（chōng）壓生產線，是行之有效的手段和途徑。關（guān）鍵詞：自動化聯線（xiàn）；衝壓專用工業機器人；技術集（jí）成中圖分類號：TP242 文獻標識（shí）碼：A

前言

在全球競爭的新形勢下，為了改（gǎi）變製造業（yè）“大而不強”的現狀（zhuàng），我國提出了工業轉型升級的發展戰略。

製造業智能化已經被國家列為未來行業發展的（de）關鍵戰略。

推廣應（yīng）用工業機器人（rén）成為了提高企業產品質量（liàng）、生產（chǎn）效率，降低生產（chǎn）成本，解決人力（lì）供（gòng）求矛盾，提高核心競爭力的必由之路。

以汽車（chē）產業為例，在焊接、塗裝、裝配、上下料、搬運等作業中，機器人都已逐（zhú）步取代了人工作業。

汽車車身（shēn）鈑金件（jiàn）衝壓（yā）領（lǐng）域，衝壓自動化係統集成及應用是衝壓生產線體現其生產能力的（de）關（guān）鍵因素。

與傳統手工衝（chōng）壓相（xiàng）比，自動化衝壓具有安全、高效、節材等（děng）優點，是（shì）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（yào）的組成部份，它的大規模（mó）生產應用，對於加速實現（xiàn）汽車（chē）零部件產業的自動化生產有非常明（míng）顯（xiǎn）的推動作用。

1 總體思路

結合產品特點及柔性要求，采（cǎi）用“普（pǔ）通壓力機+ 機器人傳輸”形式[2]。

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

對衝壓線的總體設計、衝壓機（jī）器人（rén）協調作業、板料自動清洗塗油、衝壓機器人端拾器（qì）自動更換、衝壓模具（jù）自動更換等技術進行集成與應用（yòng），最終開發出了適合汽車零部（bù）件行業推廣的六軸或七軸工業機器人（rén）衝壓自動（dòng）化聯線技術集成及應用係統。

2 主要特（tè）點

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

根據壓力機設備間（jiān）距數值及產（chǎn）品柔性要求，結合（hé）機械手與（yǔ）機器（qì）人的（de）優缺點，采用了 ABB IRB66603.2/120 衝壓專用（yòng）的六軸或七軸工業機器人實現衝壓生產線的單機自動化聯線。

並通過自（zì）動更換機器人的端拾器來吸取各種不同的衝壓件實現在製件傳輸的 “拾取”和“擺放”。端拾器可通過快速更換係統在 3 min 內完成自動更換，實現柔（róu）性（xìng）。

通過對六（liù）軸（zhóu）或七（qī）軸工業機器人自動板料拆垛、清洗塗油、光學對中係（xì）統、自動（dòng）上件、自動傳送、自動下線、自動更換端拾器、自動換模、廢料自動收集等的集成，通過（guò）中央控製係統的統（tǒng）一協調等（děng）技（jì）術手段（duàn）及措施，實（shí）現衝壓自動線（xiàn）較強（qiáng）的可靠（kào）性、穩定性，使自動運行率達到 90%。

工業機器人在衝壓自動化生（shēng）產線的應（yīng）用主要遵循：堆垛拆垛→板料傳送→清（qīng）洗塗油→板料對中→上料機器人送料→首台壓力機衝壓→下料機器人（rén）取、送料→壓機衝壓→根據（jù）工序數量循（xún）環→下料機器人取（qǔ）、送料→末端（duān）壓機（jī）衝壓→線尾機器人取、放（fàng）料→皮帶機輸送→人工碼垛的循環方式。

其中，板料光學對（duì）中係統（tǒng）可以實現板料在經過清 洗、塗油後，通過視覺（jiào）識別係統（tǒng），對板料的位置、角度進行識別，按指定的板料抓取位置進行（háng）抓取，放置到壓力機生產線上的第一台（tái）壓（yā）力機的模具上。

該項目所集成和應用的板料光學對中係統，能夠可靠地將板料（liào）對中後放置到壓力機的衝壓模具上，提升板料抓取、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（tǒng）（見圖 1），實現了對衝壓板料位置誤差的智（zhì）能化識別及機器（qì）人（rén）自動更新抓取程序軌跡，解決了板料從料垛到首台壓力機上料間（jiān）板料傳（chuán）輸的（de）位置偏差，將生產線的生產節拍由手工的（de） 5 spm 提高（gāo）到 10 spm。

圖（tú） 1 視覺對中係統主要影響生產線布局及輸出節拍的因素（sù）在於拆垛、對中以及壓機間搬運等環節[3]，本研究通過采用 ABB 公司的衝壓專用（yòng）機器人 IRB6660 與 Rockwell PLC 控製係（xì）統結合。

通（tōng）過 COGNEX 康耐視 IS540311 工（gōng）業相機實施拍攝板料的圖像，運用算法，對圖像進行處理，獲取板料工件位置數據，再通過與標準圖像進行位置比對，把位置變化量（liàng）傳（chuán）輸給機器人，機器人自動通過調（diào）整抓件姿態，實現自（zì）動抓取工件（jiàn）。實現衝壓自動線的可靠性、穩定性，使自動運行率達到90%。

圖 2 工藝設備分布圖

170

自動化衝壓線視（shì）覺對中係統的組成自動化衝壓線的起（qǐ）始工位為衝壓板料拆垛區（qū）域，拆垛（duǒ）區的拆垛速度決（jué）定了整條衝壓線（xiàn）生產節拍的快慢。

該區域內集中了眾多的工藝設備，線首單元具體包（bāo）括拆垛（duǒ）、輸送、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（yuán）包括下料、檢驗、裝框模塊（kuài）。工（gōng）藝設備布局分布如（rú）圖 2 所示。 

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

其中，板料自動拆垛係統，實（shí）現在人工將衝壓板料以垛料形式放置到垛料台（tái）車（chē）上之後的板料（liào）自動磁（cí）性（xìng）分張（防多張技術應用）、ABB 工業機器人抓取（qǔ）板料拆垛、自動放料（liào）到皮帶輸送機上（進入到清洗機（jī）及塗油機），解決（jué）了人機交（jiāo）互的安（ān）全（quán）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（tú）油，清洗機適合汽車（chē）外觀件的生產，板料經過清洗、去除表麵的雜質顆粒，避免衝壓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（de）部（bù）位進（jìn）行塗油，不需要塗油的部（bù）分不塗油，最（zuì）大限度地節省防鏽拉伸油。

通（tōng）過對清洗機（jī）及塗油機的（de）集成與應用（yòng），達到考慮（lǜ）衝壓件表麵質量的同時（shí）兼顧（gù）經濟型。

對（duì）於質量要求比較高（gāo）的汽車外板件，需（xū）要使（shǐ）用清（qīng）洗機。

對於（yú）質量（liàng）要求不高（gāo）的汽車（chē）內板件，則可以不使用清洗機，對其安裝位置進行預留。

（3）采（cǎi）用碳纖維材料做端拾器主杆，降（jiàng）低端拾器重量 10 kg，從（cóng）而降（jiàng）低機器人負載，提高機器人運行的可靠性。

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

碳纖維（carbon fiber，簡稱 CF），是一種含碳量在（zài） 95%以（yǐ）上的高強度、高模量纖維的新型纖（xiān）維材料。

它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿（yán）纖維軸向方向堆砌（qì）而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。

碳纖（xiān）維“外柔內剛”，質（zhì）量比金屬（shǔ）鋁輕，但強度卻高於鋼鐵，並且具有耐腐蝕、高模（mó）量的特性，在國防軍工（gōng）和民用方（fāng）麵都（dōu）是重要（yào）材料。

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

圖 3 端拾器碳纖（xiān）維（wéi）主杆（gǎn）

（4）采（cǎi）用了自動（dòng）模具夾緊器，實現（xiàn）快（kuài）速自動換摸。將換摸時間從手工生產線的 30 ～ 50 min，縮短到

10 min 內（nèi）完成，大幅提（tí）升自動線柔（róu）性及生產效率（lǜ）。

該項（xiàng）目所集成和應用的自動換模（mó）係統（tǒng），實現模具的（de）自動鬆（sōng）模、自動移出、自動夾模，將換（huàn）摸時間從手工生產線的 30 ～ 50 min，縮短到 10 min 內完成（chéng），大大提升自動（dòng）線柔性及生產效率，如（rú）圖 5、圖 6 和圖