端拾器在沖壓自動化生產線上的應用

奇瑞汽車股份有限公司 （安徽蕪湖 241009） 方 芳 謝玉穎

端拾器在很多領域都有應用，在沖壓車間主要用在自動化生產線上，安裝在自動化傳輸裝置的末端，在自動化傳輸裝置的帶動下，代替人工來完成沖壓板料與沖壓件的抓取。對于車身沖壓件，每個沖壓件每一序都有一套端拾器，不同的沖壓件端拾器結構也不一樣。

1. 端拾器定義與種類

端拾器是指安裝連接在工業機器人或機械手等自動化傳輸裝置上，利用真空吸盤或夾鉗等與被抓取物接觸，將被抓取物從一個位置搬運到指定位置器具的通稱。根據用途可以分為拆垛端拾器、上料端拾器及下料端拾器。根據匹配的自動化形式不同，可以分為機器人線端拾器、機械手線端拾器及多工位端拾器。

2. 沖壓端拾器結構形式及組成

端拾器的形式往往與自動傳輸裝置有很大關系。機器人和機械手所用的端拾器往往是不一樣的。多工位自動化生產線上所用的端拾器又有較大的不同（見圖1、圖2、圖3）。

圖1 高速橫桿傳輸

圖3 多工位用托鏟

3. 沖壓線端拾器主要零部件

（1）吸盤 在端拾器配置過程中，最重要的就是確定吸盤類型與數量。根據不同的適應場合，吸盤的種類與尺寸有多種選擇。安裝方式有快插式、內外螺紋式，結構類型有折疊型、深碟型、平底型、馬蹄型等。一般的，折疊吸盤用在弧度較大、定位粗糙的部位，適應性強。馬蹄型吸盤用在狹窄緊湊的部位。平底吸盤用在大平面位置，結構強度高，吸力強。吸盤的吸力來自于吸盤內外的氣體壓力差，在確定吸取某個工件的吸盤時，可按如下公式估算：

式中d——吸盤直徑(mm)；

m——質量(kg)；

s——安全系數；

b—— 壓強 (1×105Pa)；

c——吸盤數量，其中c=11.2×11.2ms/(bdd)。

吸盤數量c，一般由經驗決定，盡量滿足在工件上排布均勻對稱，在抓取傳遞過程中工件不顫抖不變形，需要說明的是吸盤數量并非越多越好，吸盤數量過多不但會增加成本，還有可能由于密布的吸盤壓縮量不一致而引起工件產生變形，另外抓取的時間也會延長。考慮到工件在抓取過程會產生加速度，一般安全系數取2~2.5。

（2）連接桿 在端拾器制作過程中，主連接桿主要是直徑為40mm鋁管，延長臂主要是直徑為25mm鋁棒。鋁管的選用主要考慮在受力狀態下的鋁管撓曲問題。

（3）真空發生器 真空發生器是端拾器制作過程中的重要元器件。其作用在于使吸盤空間內產生真空，然后在大氣壓的作用下吸附待抓取件。

（4）雙料檢測器 雙料檢測器用于在抓取自動化抓取過程中，識別是否存在雙板料的情況，從而避免壓力機模具受到損壞。

（5）分離氣缸 分離氣缸主要用于一模兩件或雙槽制件，實現前后兩序之間制件距離有變化的情況，分離距離一般單邊要求（0~300mm），同時要求沖壓件分離之后不能再合攏。端拾器上增加氣缸，要求每個件對應一個氣缸。

4. 典型零件的吸盤位置設計

吸盤型號很多，在具體零件的選用上，本著選大不選小的原則，盡可能選用大直徑吸盤。沖壓行業常用的圓形吸盤直徑一般在30~125mm，橢圓形吸盤的尺寸一般在50mm×16mm至140mm×70mm范圍內。小于下限值的吸盤規格，由于尺寸小，吸力有限，不建議選用。

（1）側圍外板 針對側圍外板件的吸盤布置，根據制件大小，一般情況吸盤個數在8~12個，如圖4所示，側圍上下兩側的位置都可以增加橢圓形吸盤，根據產品平面大小，可以增加60mm×30mm、80mm ×40mm、110mm×55mm等不同型號的吸盤。其他位置的圓形吸盤根據平面大小，可以選用30~125mm吸盤。在平面條件良好的情況下，盡可能選用大直徑吸盤。

圖4 側圍外板吸盤布置

（2）翼子板 由于翼子板一般是左右成雙，在吸盤的布置上基本也是左右對稱。針對單個翼子板的吸盤布置，一般吸盤個數為3~5個，如圖5所示。由于翼子板表面相對平整，一般只需選用圓形吸盤即可。根據零件大小，一般選用直徑80mm和100mm兩種規格即可滿足要求。

圖5 翼子板外板吸盤布置

（3）行李箱門外板 針對行李箱門外板的吸盤布置，一般情況下吸盤個數為6個，根據產品大小，如圖6所示，尾燈后部的位置都可以增加吸盤。由于行李箱門外板表面相對平整，一般只需選用圓形吸盤即可。根據零件形狀，一般選用直徑60mm、80mm及100mm三種規格即可滿足要求。

圖6 行李箱門外板吸盤布置

（4）行李箱門內板 行李箱門內板空洞較多，型面復雜，根據產品造型的不同與形狀的大小，選用吸盤規格可能會較多，但要保證直徑在30mm以上。一般情況下，四角長方形示意位置可以優先考慮，在長方形示意位置仍不能滿足要求的情況下，中間圓點示意處位置可以增加吸盤（見圖7）。

圖7 行李箱門內板吸盤布置

（5）車門外板 車門外板形狀可分為帶窗框與不帶窗框兩種。帶窗框一般是單件單模，不帶窗框一般是一模兩件。不論是左右成雙，還是前后成雙，在吸盤的布置上基本都是一致。帶窗框門外板，一般選用6個吸盤即可滿足要求。不帶窗框的門外板，只需根據帶窗框的門外板窗框分界線以下的區域來布置吸盤即可（見圖8）。

圖8 門外板吸盤布置

（6）車門內板 車門內板的造型都比較復雜，臺階多、孔洞多，在吸盤布置上很困難，可以放置吸盤的位置較少，導致吸盤選用困難，為保證吸力，一般只能選用橢圓形吸盤。即使可以實現自動化，因選用吸盤較小，吸力有限，在生產節拍較高時，容易出現掉件等現象（見圖9）。

圖9 門內板吸盤布置

（7）發動機艙蓋外板 發動機艙蓋外板屬于大平面外面件，在吸盤選用上，只需選擇大直徑圓形吸盤即可。根據產品形狀大小，選擇4~6個直徑為80mm、100mm的吸盤即可（見圖10）。

圖10 發動機艙蓋外板吸盤布置

（8）發動機艙蓋內板 發動機艙蓋內板孔洞較多，型面復雜，根據產品造型不同和形狀大小，選用吸盤規格可能會較多，但要保證直徑在30mm以上。一般情況下，長方形示意位置可以優先考慮，在長方形示意位置仍不能滿足要求的情況下，圓點示意位置可以增加吸盤（見圖11）。

圖11 發蓋內板吸盤布置

（9）頂蓋外板 頂蓋屬于大平面外表件。在吸盤選用上，只需選擇大直徑圓形吸盤即可。根據產品形狀大小，選擇6~8個直徑為80mm、100mm、125mm吸盤即可滿足要求。如圖12所示，如果不是帶天窗的頂蓋可以在天窗位置增加吸盤。當頂蓋帶天窗時，一般只需把天窗位置吸盤去掉即可。

圖12 頂蓋吸盤布置

5. 結語

綜合上述車身側圍外板、翼子板、四門兩蓋、頂蓋大型覆蓋件等吸盤布置分析：車身外表面件，平面較大，吸盤布置較容易，可以布置大直徑吸盤，吸力也較大。自動化生產過程中，端拾器抓取沖壓件簡單可行，即使高節拍生產也不會掉件。

車身內板件，造型都比較復雜，臺階多、孔洞多，可以放置吸盤的位置較少，吸盤布置很困難。通過上述幾個典型內板件分析，可以發現，內板件一旦造型確定，后期只能利用已成形的型面制作端拾器，如果產品在設計造型時沒有考慮吸盤布置要求，很難保證內板件的自動化生產。即使有較小的平面位置，布置小直徑吸盤，但由于吸力有限，在自動化生產時，容易出現掉件，節拍比較低。因此，在產品造型階段，考慮吸盤布置，預留數量足夠的較大平整面是必要的。