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轉發自（zì）：《裝備（bèi）製（zhì）造技術》2019 年（nián）第 01 期

作者：丁剛強

（廣西汽車（chē）集團柳州五菱汽車工業有限公司（sī），廣西柳州（zhōu） 545007）

摘 要：汽（qì）車車身鈑金件的衝壓線是汽車行（háng）業生產過程中的重要設備。

為了適應（yīng）我國汽（qì）車質量要求的不斷提高和智能製造規模的不斷擴大，研究與應用衝壓專用（yòng）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）車車身鈑金件的串聯式自動化衝（chōng）壓（yā）生產線，是行之有效的手段（duàn）和途徑。

關鍵詞：自動化聯線（xiàn）；衝壓專用工業機（jī）器人；技術集成中圖（tú）分類號：TP242 文（wén）獻標識碼：A

前言

在全球競爭的新形勢下，為了改變製造業“大而不強”的現狀，我國提（tí）出了（le）工業轉型（xíng）升級的發展（zhǎn）戰略。

製（zhì）造業智能化已經被國家列為（wéi）未來行業發展的關鍵戰略。

推廣應用工業機器人成為了提高企（qǐ）業產品質量、生產效率，降低（dī）生（shēng）產成本，解決人力供求矛（máo）盾（dùn），提高（gāo）核心競爭力的必（bì）由之路。

以汽車產業為例，在焊接、塗裝（zhuāng）、裝配、上下料、搬（bān）運等作業中，機器人都已逐步取代了人工作業。

汽車車身鈑金件衝壓領域，衝壓自動化係（xì）統集成及應用是衝壓生產線體現其生產能力的關鍵因素。

與傳（chuán）統手工（gōng）衝壓相比，自動化（huà）衝壓具（jù）有安全、高效、節材等優（yōu）點，是板材加工技（jì）術的發展方向^[1]。

六軸或七軸工業機器人將（jiāng）逐步成為當前汽（qì）車車身鈑金件衝壓自動（dòng）化生（shēng）產中絕對重要的組成部份，它（tā）的大規模生產應用，對於加速實現汽車零部件產業（yè）的（de）自動化（huà）生產有非常明顯（xiǎn）的（de）推動（dòng）作（zuò）用。

1 總體思路

結合產（chǎn）品特（tè）點及柔性要求，采用“普（pǔ）通壓力機+ 機器（qì）人傳輸”形式^[2]。

利用（yòng）六台六軸或（huò）七軸工業機器人、智能視覺對中係（xì）統、自動（dòng）模具更換係統、自動清洗塗（tú）油、自動更換端拾器（qì）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（tǐ）設計、衝壓機器人（rén）協調（diào）作業、板料（liào）自動清洗塗油、衝壓（yā）機器人（rén）端拾器自（zì）動更換、衝壓模具自動更換等技術進行集成與應用，最終開發出了適合（hé）汽車零（líng）部（bù）件行業推廣的六軸或（huò）七軸工業機器（qì）人衝壓自動化聯線技術集成及應用係統。

2 主（zhǔ）要特點

（1）采用衝壓專用的六軸或七軸工業機器人，結合壓力機的間距及（jí）產品柔性需求，實現了串聯式衝壓生產線自動生（shēng）產方式，自動運行率從 0 提高到 90%

根據壓力機設備間距數值及（jí）產品柔（róu）性要求（qiú），結合機械手與機器人的優缺點，采用了 ABB IRB66603.2/120 衝壓專用的六（liù）軸或七軸工業機器人實現衝壓生產線的單機自動化（huà）聯線。

並通過自動更換機器人的端拾器來吸取各種不同的衝（chōng）壓件實現在（zài）製件傳輸（shū）的 “拾取”和“擺（bǎi）放”。

端拾器可通過快速更（gèng）換係統在 3 min 內（nèi）完成自動更換，實現柔性。

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

通過（guò）中央控製係統的統一協調等技術手段及措施，實現衝壓自動（dòng）線較強的可靠性、穩定性，使自動運（yùn）行率達到 90%。

工業機（jī）器人在衝壓自動化生產線的應用（yòng）主要遵循：堆（duī）垛拆垛→板料傳送→清洗塗油→板料對中→上料機器人送料→首台（tái）壓力機衝壓→下料機器人取、送料→壓機衝壓→根據工（gōng）序（xù）數量循環→下料機器人取、送料→末端壓機衝壓→線尾機器人取、放料→皮帶機輸送（sòng）→人工碼垛的循環方（fāng）式。

其中，板料光學對中係統可以實現板料在經過清洗、塗油後，通過（guò）視覺識別係統，對板料的位置、角（jiǎo）度進行識別，按指定的板料（liào）抓取位置進行抓取，放（fàng）置到壓力機生產線上的第一台壓力機的模具上。

該項目所集成和應用的板料光學對中係統，能夠可靠地將板料對中後放置到壓（yā）力機的衝壓模具上，提升（shēng）板料抓取、輸送和放置的可靠性、維修維護的方便（biàn）性。

（2）采用了智能視覺對中係統（見圖 1），實現了對衝壓板料位置誤差的智能化識別（bié）及機器（qì）人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板料（liào）傳（chuán）輸的位置（zhì）偏差，將生產線的生產節拍由手工的 5 spm 提高到 10 spm。

圖 1 視覺對中係（xì）統主要影響生產（chǎn）線布局及輸出（chū）節（jiē）拍的因素在於拆垛、對中以及壓機間搬運等（děng）環節[3]，本研（yán）究通過采用 ABB 公司的衝壓專用機器（qì）人 IRB6660 與 Rockwell PLC 控製係統結合

通過 COGNEX 康耐視 IS540311 工業（yè）相機實施拍攝板料的圖像，運用算法，對圖像進行（háng）處理，獲取板料工件位（wèi）置數據（jù）

再通過與標準圖像進行位置比（bǐ）對（duì），把（bǎ）位置變化量傳輸給（gěi）機器人，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（xìng）、穩（wěn）定性，使自動運行率達到90%。

圖 2 工藝設備分布（bù）圖

自動化衝壓線視覺對中係統的組成自（zì）動化衝壓（yā）線的起始（shǐ）工位為（wéi）衝壓板料拆垛區域，拆垛區的拆垛速（sù）度決定了整條衝壓線生產節拍的快慢。

該區域（yù）內集中了眾多的（de）工藝設備，線首單元具（jù）體包括拆垛、輸送、清洗、塗油、對（duì）中、上料模塊，傳送單元包括傳送模塊，線尾單元包括下料、檢驗（yàn）、裝框模塊。工藝設備布局分布如圖 2 所示。

通（tōng）過板料自動拆垛（duǒ）係統、自動輸送係統、自動清（qīng）洗塗（tú）油係統等技術措（cuò）施，實現衝壓自（zì）動線較高的生產節拍，實現生產節拍 7 ～ 10 次/min。

其中，板料自動拆垛係統，實現在人工將衝壓（yā）板料以垛料形式放置到垛料台（tái）車上之後的板料自動磁性分（fèn）張（防多張技（jì）術應用）、ABB 工業機器人抓取板料拆垛、自動放料到皮帶輸送機（jī）上（進入到清洗機及（jí）塗油機），解（jiě）決了人機交互的安（ān）全問題，並降低人力成本。

自動清（qīng）洗機、塗油機係統（tǒng）包括清（qīng）洗和塗（tú）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，避免衝壓過程中損傷板料（liào）表麵。

塗油機（jī）可根據板料的形狀，進（jìn）行（háng）編（biān）程，需要（yào）塗油的部位進行塗油，不需（xū）要塗油的部分不塗油，最（zuì）大限度地節省防鏽（xiù）拉伸油。

通過（guò）對清洗機及塗油（yóu）機的集成與應用（yòng），達到考慮衝壓件表麵質量的同時兼顧經濟型。

對於質量要求比較高的汽車（chē）外板件，需要使用清洗機。

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

（3）采用（yòng）碳纖維材料做端拾器主杆，降低端拾器重量 10 kg，從而降低機器（qì）人負載，提高機器人運行的可靠性。

板料在壓力（lì）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（chóng），影響其可靠性，采用碳纖維材料，重量（liàng）減輕，提高可靠性。

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

它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿（yán）纖維軸向方（fāng）向（xiàng）堆砌而成，經（jīng）碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。

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