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轉發自：《裝備（bèi）製造技術》2019 年第 01 期

作者：丁剛強

（廣西汽車集團柳（liǔ）州五菱汽車工業有限公司，廣（guǎng）西柳州 545007）

並通過（guò）自動更換機器人的端（duān）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（shí）器可通過快速更換係統在 3 min 內完成自動更（gèng）換，實現柔性。

通過（guò）對六軸或七（qī）軸工業機（jī）器人自動板料拆垛、清洗塗油、光學對中係統、自動上件、自動傳送、自動下（xià）線、自動更（gèng）換端拾器、自動換模（mó）、廢料自動收集等的集（jí）成

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

工業機器人在衝壓自動化生產線的應用主要遵循：堆垛拆垛→板料（liào）傳送→清洗塗油→板料對（duì）中→上料機器人送料（liào）→首台壓力機衝壓→下料機器人取（qǔ）、送料→壓機衝壓→根據（jù）工序數量循環→下料機器人取、送（sòng）料→末端壓機衝壓→線尾機器人取、放料→皮帶機輸送→人（rén）工碼垛的循環（huán）方式。

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抓取，放置到壓力機（jī）生產線上的第一台壓力機的模具上。

該項（xiàng）目所集成和應用的板（bǎn）料光學對中（zhōng）係統（tǒng），能夠（gòu）可靠地將（jiāng）板（bǎn）料對中後放置到壓力機的衝壓模具上，提升板料抓取、輸（shū）送（sòng）和放置的可靠性、維修維護的方便性。

（2）采用了智能視（shì）覺對中係統（見圖 1），實現（xiàn）了對衝（chōng）壓板料位置誤差的智能化識別及（jí）機器人自動更新抓取程（chéng）序軌跡，解決了板料從料垛（duǒ）到首（shǒu）台壓力機上料間板料傳輸的位置偏差（chà），將生產線（xiàn）的生產節拍由手工的 5 spm 提高到 10 spm。

圖 1 視覺對中係統主要影響生（shēng）產線布局（jú）及輸出節拍的因素在於拆垛、對中以及壓機間搬運等環（huán）節（jiē）^[3]，本研究（jiū）通過采（cǎi）用 ABB 公司（sī）的衝壓專用機器人 IRB6660 與 Rockwell PLC 控製係統（tǒng）結合，通過（guò） COGNEX 康耐視 IS540311 工業相機實施（shī）拍攝板料的圖（tú）像，運用算法，對圖像進行處理，獲取板料工件（jiàn）位置數據，再通過與標準圖像進行位（wèi）置比對，把位置變（biàn）化量傳輸給機器人，機器人自動通過調（diào）整抓件姿態，實現自動抓取工件。

實（shí）現衝壓自動線的可靠性、穩定性（xìng），使（shǐ）自（zì）動（dòng）運行率達到90%。

自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（gōng）位為（wéi）衝壓（yā）板料拆（chāi）垛區域，拆垛區的拆垛速度決定了整（zhěng）條衝壓線生產節拍（pāi）的快慢。

該區域內集中了眾（zhòng）多的工藝（yì）設備，線（xiàn）首單元具體包括拆垛、輸送、清洗、塗油、對中、上料模塊，傳送單（dān）元包括傳送模塊，線尾單元包括下料、檢驗、裝（zhuāng）框模塊。

工藝設備布局分布如圖 2 所示。

通過板料自（zì）動（dòng）拆（chāi）垛係統、自（zì）動輸送係（xì）統、自動清洗塗（tú）油係統等技術措施，實現衝壓自動線較高的生產節（jiē）拍，實現生產節拍 7 ～ 10 次/min。

其中，板料自動拆垛係統，實現在人（rén）工將衝壓板料以（yǐ）垛料形式放（fàng）置到（dào）垛料台車上之（zhī）後的板料自動磁性分張（防多張技（jì）術應用）、ABB 工業機器人抓取板料拆垛、自動放料（liào）到皮帶輸送機上（shàng）（進入到（dào）清洗機及塗油機），解決了人機交互的安全問題（tí），並降低人力（lì）成本。

自動清洗機、塗油機係統包括清洗和塗油，清洗機適合汽車（chē）外觀件（jiàn）的生產，板料經過清洗、去除表麵的雜質顆（kē）粒，避免衝壓（yā）過程中損傷板料表麵。

塗油機可根據板料的形狀，進行編程，需要塗油的（de）部位進行塗油（yóu），不需要塗油的部分不塗油（yóu），最大（dà）限（xiàn）度地（dì）節省防鏽（xiù）拉伸油。

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（shí）兼顧經濟型。

對於質量要求比較高的汽車外板件，需要使用清洗機。

對於質量要求不高的（de）汽車內板件，則可（kě）以不使用清洗機（jī），對其安裝位置進行預留。

（3）采用碳纖維材料做端拾器主杆，降低（dī）端（duān）拾器重量 10 kg，從而降低機器人負（fù）載，提高機器人運行的可靠性。

板料在壓力機（jī）之間傳輸，因機器人的速度快、板料重，導致慣性大，機器人負載重，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（tàn）量在 95%以（yǐ）上的高強度、高模量（liàng）纖維的新型纖維材料。

它是由片狀石墨微（wēi）晶等有機纖維沿纖維軸向方向（xiàng）堆砌而成，經碳（tàn）化及石墨化處理而得到的微晶（jīng）石墨材料。

碳纖維“外柔內剛”，質量（liàng）比金屬鋁（lǚ）輕，但強度卻（què）高於鋼鐵，並且（qiě）具（jù）有耐腐蝕、高（gāo）模量的特性（xìng），在國防軍工和民用方麵都是重要材料。

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

圖 3 端拾器碳纖維主杆

（4）采用了自動模具夾緊器，實現快速自動換摸（mō）。將（jiāng）換摸時間從手工生產線的 30 ～ 50 min，縮短（duǎn）到10 min 內完成，大（dà）幅提升自動線（xiàn）柔性及生產效率。

該項目所集成和應用的自動換模係統，實現模具的自動鬆模、自動移出、自動夾模，將換摸時間從手工生產線的（de） 30 ～ 50 min，縮短到 10 min 內完成，大大提升自動線柔性（xìng）及（jí）生產效率，如圖 5、圖 6 和圖（tú）7 所示。

圖 7 衝（chōng）壓自動線方案局部模型（xíng）圖

衝（chōng）壓自動線柔性好，端拾器（qì）可在 10 min 內快速、靈（líng）活更換，自動換（huàn）摸係統也可以實現模具在 10 min 內自動、快速更換。

其中，在端拾器快速更換係統方麵（miàn），端拾器是具有柔（róu）性的工裝夾具，是衝壓自動化線必不可少（shǎo）的組成部分。在衝壓生產中，機器人通（tōng）過更換端拾器來吸（xī）取各種不同的衝壓件，利用端拾器（qì）實現（xiàn）在製件傳輸的“拾取”和“擺放”。

隨著汽車生產線的（de）柔性要求的提高（gāo），六軸或七軸工業機器人的端拾器要經常（cháng）進行切換（huàn），以適應不同的板料及產品。

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

為適應更多的產品共線生產，也需要實現端拾器（qì）的自主（zhǔ）集成和掌（zhǎng）握編程技術，提高衝（chōng）壓自動化生產線的多品種的適應（yīng）性。

在自動換摸係統方（fāng）麵，自動換摸係統可以實現模（mó）具的自動更換，具（jù）備自動鬆模、自動移出、新模具（jù）自動夾模等功能。

該項目所集成與應用和應用的自動換模係統（tǒng），將使換摸時間（jiān）從手工生產線的 30 ～ 50 min，縮短到 10 min 內完（wán）成，大大（dà）提升自動線柔性及生產（chǎn）效率。

該項技術集成（chéng）與應用，相比（bǐ）傳統手工生產線，產生的生產優勢如（rú）表 1 所示。

表 1 自動線與手工（gōng）線對比

3 結（jié）束語

機器人自動化衝壓（yā）線（xiàn）技術，將提高企業產品質（zhì）量（liàng）、生產效（xiào）率，提（tí）高企業核心（xīn）競爭力。與傳統手工生（shēng）產線相比，六軸（zhóu）或（huò）七軸工業機器人自動化衝壓線的應用，將生產線節拍提（tí）升至 7 ～ 10 次/min，從而（ér）使公司（sī）在衝壓（yā）產品方麵的（de）生產效率大幅提升。

通過（guò）機器生產代替手工操（cāo）作，提高產（chǎn）品的製造精度，從而提升衝壓產品的質量，且六軸（zhóu）或七軸（zhóu）工（gōng）業機器（qì）人衝壓自動線作為一種靈活、可靠、通用的加工單元完全可以長時間保持工作的（de）穩定性和安全性，通過（guò）更換端（duān）拾器和機器人程序簡（jiǎn）單的（de）調整就（jiù）可以應用在不同的衝壓產品生產上。

由於生產效率、產能和產品（pǐn）質量的提升，為公司的核心競（jìng）爭力提升提供了有力支持，核心競爭力的提升在市場競爭激烈（liè）的汽車零部（bù）件行（háng）業中尤為重要。

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