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轉發自：《裝備（bèi）製造技（jì）術（shù）》2019 年（nián）第 01 期

作（zuò）者：丁剛強

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

摘 要：汽車車身鈑金件的（de）衝（chōng）壓線是汽車行業生產（chǎn）過程中的重要設備。

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

聯式自動化衝（chōng）壓生產（chǎn）線，是行之有效的手段和途徑。

關鍵詞：自動化聯線；衝壓專用工業機器人；技術（shù）集成（chéng）中圖分類（lèi）號：TP242 文獻標識碼：A

前言

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

製造業智能化已經被國家列為未來行業（yè）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質量、生產效率，降低生（shēng）產成本，解決人力供求矛（máo）盾，提高核心競（jìng）爭力的必由之路。

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

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

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

六（liù）軸或七軸工業機器人將逐步成為當前汽車車身鈑（bǎn）金件衝壓自動化生產中（zhōng）絕對重要（yào）的組成部份，它的大規模生產應（yīng）用，對於加速實現汽車（chē）零部件產業的自動化生（shēng）產有非常明顯的推動作用。

1 總體思路

結合產品特點及柔性要求，采用“普通壓力機+ 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（xǐ）塗油、自動更換端拾器（qì）係統（tǒng）等（děng）技術實現的自動化衝壓生產線項目建設。

對（duì）衝壓線的總體設計、衝壓機器人協調作業、板料自動清洗（xǐ）塗（tú）油、衝壓（yā）機器人端拾器自動更（gèng）換（huàn）、衝壓模具自動更換等技術進（jìn）行集成與應

用，最（zuì）終開發出了適合汽車零部件行業（yè）推廣的六軸或七軸工業機器人衝壓自動化聯（lián）線技術集成及應用係統。

2 主要特點

（1）采用（yòng）衝壓專用的六軸或七軸工業機器人，結（jié）合壓力機的間距及產品柔（róu）性需（xū）求，實現了（le）串聯式衝壓生產（chǎn）線自動生產方式，自動運行率從 0 提高到 90%.

根據壓力機設備間距數值及（jí）產品柔性要求，結合機械手與機器人的優缺點，采用了 ABB IRB66603.2/120 衝壓專用的六軸或七軸（zhóu）工業機器人實現衝壓生產線的單機自動化聯線。

並（bìng）通過自動更換機器（qì）人（rén）的端拾器（qì）來吸取各種不同的（de）衝壓件實（shí）現在製件傳輸的 “拾取”和“擺放”。

端拾器可通過快速更換係統（tǒng）在（zài） 3 min 內（nèi）完（wán）成自動更換，實現柔性。

通過對六軸或七軸工業機器人自動板料拆（chāi）垛、清洗塗（tú）油、光學對（duì）中係統、自動上件、自動傳送、自動下線（xiàn）、自動更（gèng）換端拾器、自動（dòng）換模、廢料自動收集等（děng）的（de）集成。

通過中央控製係統（tǒng）的（de）統一協調等技術手段（duàn）及措施，實現衝壓自動（dòng）線較強（qiáng）的可靠性、穩定性，使自動（dòng）運

行率達到 90%。

工業機（jī）器人在衝壓自（zì）動化生（shēng）產線的應用主要遵循：堆垛（duǒ）拆垛→板料傳（chuán）送→清洗塗油→板料對中→上料機器人送（sòng）料→首台壓力機衝壓→下料機器（qì）人取、送料→壓機衝壓→根據工序數量循環→下料機（jī）器人取、送料→末端（duān）壓機衝壓→線尾（wěi）機（jī）器人取、放料→皮帶機輸送→人工碼垛（duǒ）的循環方式。

其中，板料光學對中係統（tǒng）可以實現板（bǎn）料在經過清 Equipment Manufacturing Technology No.01，2019

洗、塗油後，通過視覺（jiào）識別係統，對板（bǎn）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（fàng）置到壓力機（jī）生產線上的第一台壓力機的模具上（shàng）。

該（gāi）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力機的衝壓模具（jù）上（shàng），提升（shēng）板料抓取、輸送和放（fàng）置（zhì）的可靠性、維修維護的方便性。

（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及（jí）機器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（jiān）板料傳輸的位置偏差（chà），將生（shēng）產線（xiàn）的生產節拍由手工的 5 spm 提高（gāo）到 10 spm。

圖 1 視覺對中係統主（zhǔ）要影響（xiǎng）生產線布局及輸出節拍的因素在於拆（chāi）垛、對中以（yǐ）及壓機間（jiān）搬運等環節[3]，本研究（jiū）通過采（cǎi）用 ABB 公司的衝壓專用（yòng）機（jī）器人 IRB6660 與 Rockwell PLC 控製係統結（jié）合，

通過 COGNEX 康耐視 IS540311 工業相機實施拍攝板料的圖像，運用算法，對圖像進（jìn）行處理，獲（huò）取板料工件位置數據（jù），再通過與標準圖像進行位置比對，把位置變化量傳輸給機器人，機（jī）器人自動通過調整抓件姿態，實現自動抓取（qǔ）工件。

實現衝壓自動線的可靠性、穩定性，使自動（dòng）運行率達到

90%。

圖 2 工藝（yì）設備分（fèn）布圖（tú）

自動化衝壓線視覺對中係統的組成自動（dòng）化衝壓線（xiàn）的起始工（gōng）位為衝壓板料拆垛區域，拆（chāi）垛區的拆（chāi）垛速（sù）度決定了整條衝（chōng）壓線生產節拍的快慢。

該區（qū）域內集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、上料模塊，傳送單元包括傳送模塊，線尾單（dān）元包括下（xià）料、檢驗、裝框模塊。

工藝設備布局分布（bù）如圖 2 所示。 

通過板（bǎn）料自動拆（chāi）垛係統、自動輸送係統、自（zì）動清洗塗油係統等技術措施，實現衝壓自動線較高的生（shēng）

產節拍，實現生產（chǎn）節（jiē）拍 7 ～ 10 次/min。

其中，板料自動拆垛係（xì）統（tǒng），實現在（zài）人工將（jiāng）衝壓板料以垛料形式放置到垛料台車上之（zhī）後的板料自動磁性分（fèn）張（防多張技術應用）、ABB 工業機器人（rén）抓取板料拆垛、自動放料（liào）到皮帶輸送機（jī）上（進入到清洗機及塗油機），解決了人機（jī）交互（hù）的安（ān）全問題，並降低人力

成（chéng）本。

自動清洗機、塗油機係統包括清洗和塗油，清洗機適合汽車外觀件的生（shēng）產（chǎn），板（bǎn）料經過清洗、去除表麵的雜質顆粒（lì），避免衝壓過程中損傷板料表麵。

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

通（tōng）過對清洗機及塗油機的集成與應用，達到（dào）考慮衝壓件表麵質量的同時兼顧經濟型。

對於（yú）質量要求比（bǐ）較高的汽車外（wài）板件（jiàn），需要使用清洗機。

對於質量要求不高的汽車（chē）內板件，則可（kě）以不（bú）使用清洗機，對其（qí）安裝（zhuāng）位置進行預留。

（3）采用碳纖維材料做端拾器主杆，降低端拾器重量 10 kg，從而降（jiàng）低機器（qì）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（yīn）機器（qì）人的速（sù）度快、板料重，導（dǎo）致慣性大，機器（qì）人負載（zǎi）重，影響其可靠性，采用碳纖維材料，重量減輕，提高可（kě）靠性。

碳纖維（carbon fiber，簡稱 CF），是一種含碳量在 95%以上的高（gāo）強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由（yóu）片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維（wéi）軸向方向堆（duī）砌而成，經碳化及石墨化（huà）處理而得到（dào）的微晶石墨材料。

碳纖（xiān）維“外柔內（nèi）剛”，質量比金屬（shǔ）鋁輕，但強度卻高於鋼鐵，並且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍（jun1）工和（hé）民用方麵都是重要材料。

它不僅具有碳（tàn）材料的固有本征特性，又兼備紡（fǎng）織纖維的柔軟可加工性（xìng），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（jiá）緊器，實現快速自動換摸。

將換摸時間從手（shǒu）工生（shēng）產線的 30 ～ 50 min，縮短到

10 min 內完（wán）成，大幅提升（shēng）自動線柔性及生產效率。

該項目所（suǒ）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（mó），將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及生（shēng）產效率，如圖 5、圖 6 和圖

7 所示。

圖 5 衝壓自動線方案整體（tǐ）模型圖 1