沖壓自動線按鈕站的設計與應用

文/趙勝杰，和志勇，王丁·鄭州日產汽車有限公司制造技術部

沖壓自動線按鈕站的設計與應用

文/趙勝杰，和志勇，王丁·鄭州日產汽車有限公司制造技術部

趙勝杰，工程師，主要從事沖壓車間規劃、沖壓能力提升等工作，主持完成分公司新沖壓車間規劃、網野5050t（伺服壓機）沖壓大型生產線的自動化改造等工作，獲得河南省科技成果2項，東風股份科學技術進步一等獎1項，實用新型專利10項。

隨著自動化技術的發展，汽車制造行業的自動化程度越來越高，其中沖壓車間的大型生產線的自動化改造也越來越多，但在自動化改造過程中存在很多課題，其中生產線兩側按鈕站的布置和功能設計，會對生產線自動化改造后的生產節拍、作業方便程度和生產的安全性產生重大的影響。本文通過對手工生產線改造為機器人自動化生產線的按鈕站的功能設計和位置設計，提出了一種沖壓自動線的按鈕站設計方案。

沖壓自動化生產線布局及工藝流程

圖1 為某沖壓自動化生產線的布局，該線體采用國內常見的4臺壓機串聯為1條生產線的模式，其中第一臺設備配有伺服液壓墊，用來滿足汽車外覆蓋件的沖壓拉延成形。整條線體是由拆垛車、拆垛機器人、輸送皮帶機、視覺對中系統、壓力機、搬運機器人、裝箱皮帶機和整線降噪防塵系統等單元構成，并具有全自動換模系統，能夠實現整線模具和端拾器的自動更換。

圖1 某沖壓自動化生產線布局

圖2 生產線流程圖

自動化生產線流程圖如圖2所示，該線體采用國內常見的機器人自動化搬運，生產過程中除了線首的拆垛車上的料垛更換、線尾質檢和裝箱、模具和端拾器線外的更換需要人工配合作業外，其他作業內容均由PLC控制實現。該線自動化改造后，滿足汽車車身大部分覆蓋件的自動化生產。

按鈕站位置和功能的設計

按鈕站位置的設計

按鈕站位置的設計應考慮生產線體操作人員的安全、作業便利度和后期維修、調試時的便利，這就要求按鈕站安裝位置應分布在各作業區域，且在整線降噪防塵防護的外側。

根據上述生產線體的設計，該自動化線生產過程中，線首備料、線尾質檢、裝箱和更換下一個生產零件模具和端拾器均需要人工協助作業，需要設計操作人員與自動線進行信息交流的按鈕站。根據上述位置的要求，該自動化生產線兩側設置14個按鈕站位置，以滿足自動線的生產需要。

按鈕站功能的設計

各按鈕站的功能應根據各單元工藝設計的作業內容來設計，按鈕站的大小、按鈕的多少應以滿足自動化線體生產時的各種功能為前提。圖3為線首拆垛區按鈕站功能設計（對應圖1中的1和14位置），該按鈕站安裝位置是在線首拆垛車兩側，為了滿足拆垛車更換材料而設計的。

圖3 線首拆垛區按鈕站

線首作業內容包括：提升門升起，拆垛車從整線降噪防塵防護內開出，提升門落下，然后打開激光發射器，調整激光定位的X、Y向位置以滿足下一個板料的定位，叉車將下一個板料根據定位位置放入，如果是雙料垛生產，定位裝置能分別對兩個料垛定位，材料放好后，將磁力分張器貼附到板料上，提升門升起，然后將拆垛車開入到整線降噪防塵防護內，提升門下落到位，啟動拆垛車有效功能，等待拆垛機器人取料，整個換料過程完成。

根據線首拆垛區作業內容，線首拆垛區按鈕站應具備以下功能：

⑴提升門的上升和落下。

⑵拆垛車的開進和開出。

⑶激光發射器的打開與關閉，激光定位的X、Y向和不同料垛尺寸下的X、Y向調整，拆垛車上雙料垛時的定位變換（從料垛1切換到料垛2）。

⑷各料垛定位數據的存儲功能。

⑸定位方式的手動和自動功能。

⑹所控制的拆垛車是否滿足拆垛要求（有效或無效）。

⑺線體急停按鈕。

圖4 為清洗機處按鈕站功能設計圖（圖1中的2位置），該按鈕站安裝在清洗機出口旁。該線體內安裝的清洗機用于線體生產汽車外覆蓋零件時清洗鋼板和潤滑鋼板用，而生產內板零件時，需要將清洗機開出至清洗機離線位置，清洗機位置由過渡皮帶機取代。清洗機在線狀態時，整線降噪防塵防護外側的提升門落下，內側提升門升起；清洗機離線狀態時，整線降噪防塵防護外側的提升門升起，內側提升門落下。因此清洗機處按鈕站應具備以下功能：

⑴內外提升門的提升和落下。

⑵內外提升門遠程控制和本地控制功能，以滿足生產線的快速換模。

⑶線體急停按鈕。

⑷此按鈕站上帶燈按鈕的燈測試（確認按鈕內燈是否正常工作，便于維修確認）。

圖5 為線體左側按鈕站功能設計（圖1中的3、4、5、6和7的位置），該按鈕站安裝在各壓力機左側的整線降噪防塵防護上，滿足線體左側工作臺模具更換和機器人更換端拾器，根據作業內容，按鈕站應具備以下功能：

圖4 清洗機處按鈕站

圖5 線體左側按鈕站

⑴ATC小車的前進后退、遠程與本地控制。

⑵機器人進出的卷簾門的上升與下降、遠程與本地控制。

⑶工作臺進出的左吊門的上升與下降、遠程與本地控制（僅3、4、5、6有此功能）。

⑷左工作臺的開進與開出、遠程與本地控制（僅3、4、5、6有此功能）。

⑸工作臺內托桿的頂出與落下（僅3有此功能）。

⑹下模夾緊器的夾緊與松開（僅3、4、5、6有此功能）。

⑺線體急停按鈕。

⑻燈測試。

圖6 為線體右側按鈕站功能設計（圖1中的10、11、12和13的位置），由于此按鈕站在線體主控臺一側，且與各壓機的操作站在同一側，所以各壓機操作站上已帶有的功能，右側新設的按鈕站不再重復設計。

圖6 線體右側按鈕站

該按鈕站安裝在各壓力機右側的整線降噪防塵防護上，在各壓機的主控臺側邊安裝，滿足線體右側工作臺模具更換和上下料機器人的控制，根據作業內容，按鈕站應具備以下功能：

⑴上料機器人的上料。

⑵下模夾緊器的夾緊與松開。

⑶下料機器人的下料。

⑷壓力機沖壓。

⑸質檢停機。

⑹雙料復位。

⑺啟動循環，實現循環生產。

⑻線體急停按鈕。

⑼燈測試。

⑽程序編輯、運行狀態顯示的觸摸屏。

圖7 為線體末端裝箱區按鈕站功能設計（圖1中的8和9的位置），由于線尾設有線體輔助控制臺，此線尾的2個按鈕站主要為線尾質檢人員操作，主要包含計數器的+1和-1、請求質檢和線體急停按鈕等功能。

以上為機器人自動化線體按鈕站總體設計，各區域的按鈕站滿足各區域作業的需要，但由于線體實際生產的不同，以及后期線體功能的變更和增加，各處按鈕站的功能也會不斷變化，因此，前期設計時一般會預留幾個按鈕位為后期的變更做好準備。

圖7 裝箱區按鈕站

結束語

自動化生產的應用已成為汽車行業的發展趨勢，沖壓生產線體的自動化，不僅提高了沖壓的生產效率和生產品質，同時也大大降低了人員作業過程中的勞動傷害。因此，國內汽車行業老式手動生產線體改造為自動化生產線體的項目越來越多，生產線體各處的按鈕站功能設計也成為自動化改造的一個重點工作。

通過對該沖壓生產線體按鈕站的功能和分布設計，使自動化改造完成后，線體的生產運行和維護更加方便、實用，提高了生產線體和人員的生產效率。但該線的按鈕站功能設計和線體的主控臺、輔助控制臺上設計的功能密不可分。因此，線體各處按鈕站的功能設計，應結合主控臺、輔助控制臺的設計，保證功能不遺漏且使用起來方便。