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轉（zhuǎn）發自：《裝備製造技術》2019 年第 01 期（qī）

作者：丁剛強

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

摘 要：汽車車（chē）身鈑金件的衝壓（yā）線是汽車行業生產過程（chéng）中的重要設備。

為了適應我國汽（qì）車質量要求的不（bú）斷提高和智能製造規模的不斷擴大，研（yán）究與應用衝壓專用工業機器（qì）人、智（zhì）能視覺對中係統（tǒng）、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（zhī）有效的手段（duàn）和途徑。

關鍵詞：自動化聯線；衝（chōng）壓專用工業機器人；技術集成中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A

前言（yán）

在全球競（jìng）爭的新形（xíng）勢下，為了改變製造業（yè）“大而不強”的（de）現狀，我國提出了（le）工業轉型（xíng）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關鍵戰略。

推廣應用工業機器（qì）人成為（wéi）了提高企業產（chǎn）品質量、生產效率（lǜ），降低（dī）生（shēng）產成本，解決人（rén）力供求矛盾，提高核心競爭力的必由之路。

以汽車產業（yè）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（gōng）作業。

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

與（yǔ）傳統手工衝壓相比，自動化衝壓（yā）具有（yǒu）安全、高效、節（jiē）材等優（yōu）點，是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（chē）身鈑金件衝（chōng）壓自動化生產中（zhōng）絕對重要的組成部（bù）份（fèn），它的大規模生產應用，對於加速實（shí）現汽車零部件產（chǎn）業的自動（dòng）化生產（chǎn）有非常（cháng）明顯的推動作用。

1 總體思路

結合（hé）產品特點及柔性要求，采用“普通壓力機+ 機器人傳輸”形式[2]。

利用六台六（liù）軸或七軸（zhóu）工業機器人、智（zhì）能視覺對中係統、自動模（mó）具更（gèng）換係（xì）統、自動清洗塗油、自動更換端拾器係統等技術（shù）實現的自動化衝壓（yā）生產線項目建設（shè）。

對衝壓線的總體設計、衝壓機器人協調作業、板料自動清洗塗油、衝壓機器人端拾器自動更換、衝（chōng）壓模具自（zì）動更換等技（jì）術進行集成（chéng）與應

用，最終開發出了適合汽車零部件行業推廣的六軸或七軸工（gōng）業機器人衝壓自（zì）動化聯線技術集成及應用係統。

2 主要特點

（1）采用衝（chōng）壓專用的六軸或七軸工業機器人，結合壓力機的間距及產品柔性需（xū）求（qiú），實現了串聯式衝壓生產線自動（dòng）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產品柔性要求（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（de）六軸或七軸工業機器人實（shí）現衝壓生產線的單機自動化聯線。

並通過自動更換機器人的端拾器來吸取各種不（bú）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（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（liào）拆（chāi）垛（duǒ）、清洗塗油、光學（xué）對中係統、自（zì）動（dòng）上件、自動傳送、自（zì）動下線（xiàn）、自動更（gèng）換端拾器、自動換模、廢料自動收集等的集（jí）成，通過中央控（kòng）製（zhì）係統的統一協調等（děng）技術手段及措施，實現衝（chōng）壓自動線較強的可靠性、穩（wěn）定性，使自動（dòng）運

行（háng）率達到 90%。

工業（yè）機器人（rén）在衝壓自動化生產線的應用主要遵循（xún）：堆垛拆垛→板料（liào）傳送→清洗塗油→板（bǎn）料對中→上（shàng）料機器人送料→首台壓力機衝壓→下料（liào）機器人取、送料→壓機衝壓→根據工序數量循環→下（xià）料機器人取、送（sòng）料→末（mò）端壓機（jī）衝壓→線尾機器人取、放料→皮帶機輸送→人工碼（mǎ）垛的循環方式。

其中（zhōng），板料光學（xué）對中（zhōng）係統可以實現板料在經過清 Equipment Manufacturing Technology No.01，2019

洗、塗（tú）油後，通（tōng）過視覺識別係統，對板（bǎn）料的位置、角度進行識別，按指定的板料抓（zhuā）取位置進（jìn）行抓取，放（fàng）置到壓力機生產線上（shàng）的第（dì）一台壓力機的模具（jù）上。

該項目所集（jí）成和應用的板料光學（xué）對中係統，能（néng）夠可靠地將板料對中後（hòu）放置到壓力機的衝壓模（mó）具上，提升板料抓取、輸送和放置的可靠性、維修維護的方便性。

（2）采（cǎi）用了（le）智能（néng）視（shì）覺（jiào）對中係統（見圖 1），實現了對（duì）衝（chōng）壓板料位置誤差的智能化識（shí）別及機器（qì）人自動更新抓取程序軌跡，解決了板料從（cóng）料垛到首（shǒu）台壓力機（jī）上料間板料傳輸的位（wèi）置偏差（chà），將生（shēng）產線的生產（chǎn）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）產線布局及輸出節拍的因素在於拆垛、對（duì）中以及壓機間搬運等環節[3]，本研究通過采用 ABB 公司（sī）的衝（chōng）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（jiàn）位置數據，再通過與（yǔ）標準圖像進（jìn）行位置比對（duì），把位置變化（huà）量傳輸給機器人，機器人（rén）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）、穩定性，使自動運（yùn）行率達到90%。

圖 2 工藝設備分（fèn）布圖

自動化衝壓線（xiàn）視覺對中係（xì）統（tǒng）的組成自動化衝壓（yā）線的起始工位為衝壓板料拆（chāi）垛區域，拆垛區的拆垛速度決（jué）定了整條衝壓線生產節拍的快慢。

該區域內集中了（le）眾多的（de）工藝設備，線首單元具體（tǐ）包（bāo）括拆垛、輸送、清洗、塗油、對中、上料模塊，傳（chuán）送單元包括（kuò）傳送模塊，線尾單元包括（kuò）下料、檢驗、裝（zhuāng）框（kuàng）模塊。工藝設備布局分（fèn）布如圖 2 所示。 

通過板料（liào）自動拆（chāi）垛係統、自動輸送係統、自動清洗塗油係統等技術（shù）措施，實現衝壓自動線較高的生產節拍，實現生產節拍 7 ～ 10 次/min。

其（qí）中，板料自動拆垛係統，實現在人工將衝壓板料以垛料形式（shì）放置（zhì）到垛料台車上之後的板料自動磁性分張（防多張技術（shù）應用）、ABB 工業機（jī）器人抓取板料拆垛、自動放料到皮帶輸送機上（進入到清洗機及塗油機），解決（jué）了人機交互的（de）安全問題，並降低人力（lì）成本。

自動（dòng）清洗機、塗油機係統包括清洗和（hé）塗油，清洗機（jī）適合汽（qì）車外觀件的生產，板（bǎn）料經過（guò）清洗、去除表麵的雜質顆粒，避免衝壓過程（chéng）中損傷（shāng）板料表麵。

塗油機可根（gēn）據（jù）板料的形狀，進行編程，需要塗油的部位進行塗油，不需要塗油的部分不塗油，最大限度地節省防鏽拉伸油。

通過對清洗機及塗油（yóu）機的集成（chéng）與應用，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外板件（jiàn），需（xū）要使用清洗機。

對於質量要求不高的（de）汽車（chē）內板件（jiàn），則可（kě）以不使用清洗機，對其安裝（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，從而降低（dī）機器（qì）人負載，提高機器人運行的可靠性（xìng）。