1厚板件沖壓自動生產(chǎn)線設(shè)計(jì)思路

汽車厚板件沖壓主要是結(jié)構(gòu)件，如縱梁件、橫梁件、副車架件等，板料厚且u形件較多，大多采用4道工序成形。結(jié)合企業(yè)未來沖壓產(chǎn)能的發(fā)展來確定車間生產(chǎn)線及設(shè)備布局，生產(chǎn)線由機(jī)械壓力機(jī)、沖壓專用機(jī)器人、柔性端拾器、視覺自動識別系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，該布局自動化程度效率高且布局緊湊，可限度地利用產(chǎn)能、縮短開發(fā)周期。參照厚板件沖壓的壓力機(jī)工藝參數(shù)確定壓力機(jī)立柱間距、工作臺間距、上/下模高度、裝模調(diào)節(jié)量、拉深墊形式，采用16000kn+10000kn+8000kn+8000kn共4臺機(jī)械壓力機(jī)組成壓力機(jī)系統(tǒng)，壓力機(jī)間距為6500mm，采用氣墊拉深，生產(chǎn)節(jié)拍為8~12沖次/min。

具體工藝流程：垛料（原材料）/工序料（含托架）由行車對準(zhǔn)拆垛平臺劃線進(jìn)行定位并放至拆垛臺上，拆垛機(jī)器人從垛料上抓取料片，將其放至上料皮帶機(jī)，拆垛端拾器上安裝2個靜態(tài)雙料檢測開關(guān)；通過上料皮帶機(jī)將板料輸送至涂油機(jī)涂油，再由涂油機(jī)將板料輸送至過渡皮帶機(jī)，且出口上方有2個動態(tài)雙料檢測開關(guān)；板料傳輸至對中臺皮帶機(jī)，經(jīng)過視覺對中定位后，由上料機(jī)器人將板料送入臺壓力機(jī)的模具中，沖壓完成后的工件通過壓力機(jī)間機(jī)器人取出放置于下一臺壓力機(jī)的模具中，重復(fù)至最后一道工序；下料機(jī)器人在最后一臺壓力機(jī)完成沖壓后取出工件放到傳送帶上，由人工檢查并進(jìn)行裝框。沖壓自動化工藝流程如圖1所示，各個環(huán)節(jié)均有安全連鎖，確保自動化沖壓件過程安全。

2拆垛上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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由于汽車結(jié)構(gòu)件料厚、質(zhì)量重、外形尺寸差異性大（最長坯料尺寸為2600mm，最短坯料尺寸為600mm；最寬坯料尺寸為700mm，最窄坯料尺寸為130mm），且結(jié)構(gòu)、坯料形狀、落料方式不同，如縱梁落料件（見圖2），為了確保板料能分開，采用便攜式拆垛磁力分張器（見圖3），其優(yōu)點(diǎn)是：①簡單輕便，操作人員容易拿取；②由于材料的差異，需將分張器擺放到需要的位置，確保材料平穩(wěn)分張。

                                            

為了實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，拆垛端拾器為通用端拾器，但由于落料工序件孔多，較多區(qū)域無法布置真空吸盤，在有孔的區(qū)域布置磁力吸盤增加拆垛端拾器的吸力，如圖4所示。對于相對質(zhì)量輕或無孔的工序件，無需使用磁力吸盤，因?yàn)榇帕ξP會吸附鐵屑雜物。真空吸盤和磁力吸盤需分別采用2個獨(dú)立的氣路進(jìn)行控制，并且磁力吸盤采用觸摸屏技術(shù)來實(shí)現(xiàn)觸摸屏控制，點(diǎn)觸摸屏磁力吸盤按鈕就可以選用磁力吸盤，操作方便快捷。

為確保落料后的工序件能碼放整齊，設(shè)計(jì)了落料專用碼放架（見圖5），落料專用碼放架采用t形槽設(shè)計(jì)，方便調(diào)整長寬方向?qū)崿F(xiàn)柔性生產(chǎn)。使用落料專用碼放架可避免落料碼放錯位導(dǎo)致真空吸盤漏真空，保證工序件順利抓取。

3視覺對中系統(tǒng)設(shè)計(jì)

視覺對中系統(tǒng)主要包括相機(jī)、照明系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)（安裝了視覺軟件）、i/o模板、通訊模塊、圖像處理系統(tǒng)、以太網(wǎng)交換機(jī)等。板料通過皮帶機(jī)及涂油機(jī)后，其位置會發(fā)生改變，每次停在對中皮帶機(jī)上的位置不一樣，如果不進(jìn)行校正，板料就不能準(zhǔn)確地放入模具，甚至導(dǎo)致模具損壞，因此在機(jī)器人抓取之前必須進(jìn)行板料位置的檢測校正。板料到達(dá)對中臺停止位后，plc通過現(xiàn)場總線向視覺系統(tǒng)發(fā)送觸發(fā)信號，視覺系統(tǒng)拍攝并進(jìn)行圖像處理，計(jì)算板料的坐標(biāo)信息（橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)、偏轉(zhuǎn)角度）。板料坐標(biāo)信息通過以太網(wǎng)接口傳輸給機(jī)器人，機(jī)器人根據(jù)板料位置信息與保存在系統(tǒng)里的位置信息進(jìn)行比對，為了確保位置信息精確，落料件采用封閉式落料端作為信息采集，縱梁落料件采取左端的邊線進(jìn)行比對，使誤差影響降至，臺壓力機(jī)上料機(jī)器人自動調(diào)整位置去抓取板料，確保將板料準(zhǔn)確地放入模具中，提高生產(chǎn)效率。

4模具感應(yīng)檢測設(shè)計(jì)

厚板結(jié)構(gòu)件大部分為窄長的u形梁件，如皮卡縱梁成形需5道工序：落料沖孔、預(yù)成形、成形、整形、側(cè)切口，落料沖孔在手動線生產(chǎn)，后4道工序在厚板沖壓自動生產(chǎn)線生產(chǎn)，由于零件前端與后端腹面高度差178mm，預(yù)成形模放料后（落料沖孔的坯料為平板料）待成形零件前段大部分處于懸空，在重力作用下易導(dǎo)致尾部翹曲，由于生產(chǎn)過程中的振動，零件感應(yīng)檢測不穩(wěn)定。采用前端使用放料開關(guān)①+底部感應(yīng)開關(guān)②的設(shè)計(jì)，同時(shí)底部檢測器的額定感應(yīng)距離適當(dāng)加大，檢測器型號為bi8-m18-ap6x-h，以確保放料感應(yīng)器檢測穩(wěn)定。外形定位依然保留，起到導(dǎo)向作用，保證放料順利以減少生產(chǎn)停線損失。

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5線尾輸送裝框系統(tǒng)設(shè)計(jì)

線尾采用2組皮帶機(jī)進(jìn)行傳輸，線尾皮帶機(jī)為伸縮式結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)工序3工序件時(shí)皮帶可伸至第4臺壓力機(jī)中，取消了工序3的空工位設(shè)計(jì)，不僅節(jié)省了空工位支架的制作費(fèi)用和車間的使用場地，而且降低了模具切換時(shí)員工的勞動強(qiáng)度、縮短了模具切換時(shí)間及降低了后續(xù)空工位的維護(hù)費(fèi)用。2組皮帶傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是機(jī)器人兩側(cè)都可以下料，員工兩邊下料裝框互不干涉，確保下料人員裝框安全、下料流暢并確保工序件不被碰傷。

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零件成形后搬運(yùn)到質(zhì)量檢測平臺進(jìn)行在線檢查，質(zhì)量檢測平臺配備足夠的照明燈以確保能發(fā)現(xiàn)縮頸、開裂、壓印、毛刺等缺陷，無質(zhì)量問題后再由裝框人員分檢裝框。發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題可以在質(zhì)檢臺上按急停按鈕終止生產(chǎn)，急停與壓力機(jī)互鎖，以保證零件成形質(zhì)量。


▍原文作者:支明遠(yuǎn)孫林胡小軍