汽車沖壓設備上下料機器人研究

摘 要：汽車已經成為現代社會中重要的交通工具，成為人們日常生活中不可缺少的重要代步工具。隨著汽車行業的快速發展，汽車的生產要求也越來越高，自動化與柔性化的程度也在不斷加深。沖壓線作為汽車生產中最為核心的一條生產線，其質量與效率是不容許存在任何差錯的。隨著沖壓設備上下料機器人的使用，對于機器人的選擇也越來越重要。文章將就汽車沖壓設備上下料機器人的選擇進行研究，以幫助汽車沖壓設備更好的實現自動化。

關鍵詞：汽車沖壓設備；上下料機器人；選擇；方法

引言

傳統的汽車沖壓設備中，人工操作已經無法滿足當代汽車行業的需求。隨著現代智能化技術與電子技術的快速發展，機器人已經代替人工完成沖壓線上的上下料工作。如此，既可以保證沖壓設備上下料的安全與效率，又能夠控制日漸增加的人工成本。因此，選擇合適的沖壓設備上下料機器人直接關系著整條沖壓設備的工作效率，對保證汽車沖壓線路的工作效率與安全都具備重要的意義。

1 選擇汽車沖壓設備上下料機器人的原則

目前我國汽車工業生產的集中度比較低，采用機器人送料的方式具備很好的柔性，大大提升了沖壓設備制造生產線路的綜合性和利用度，降低了工藝設備的投資成本與人工運作成本。隨著沖壓機器人的價格越來越低，我國沖壓生產線越來越專業，沖壓設備上下料機器人的選擇也越來越多。如何選擇合適的上下料機器人，讓上下料機器人更符合我國的沖壓生產線，已經成為我國沖壓設備選擇中的重點。

在選擇上下料機器人前，選購人員要充分并深入的了解沖壓技術的內容，包括常見的沖壓輔助設備，機器人的整線搭配方式和沖壓線機器人的型號選擇。自動化技術與電子技術的不斷發展，沖壓設備上下料機器人的性能及相關的輔助設備也得到發展。機器人的自動化不僅要提升沖壓生產線的生產效率和柔性，還應注重相關輔助設備與協調技術設備上的應用。

在選擇沖壓設備上下料機器人時，機器人的性能是首要考慮的重點。上下料機器人的性能包括機器人的最大承重量，最大運動的半徑范圍，手臂最大可拾取的高度，定位的精準度、穩定性以及維護的簡易度[1]。同時，機器人的成本和輔助柔性技術也是選擇需要考慮的重點。機器人的輔助柔性技術在很大程度上影響著機器人的沖壓專業性，并且對整條生產線的生產節拍和成本控制也有很大的影響。機器人的輔助柔性技術包括視覺自動識別、沖壓同步協調、柔性7軸、運動軌跡虛擬仿真等。

總的來說，在選擇上下料機器人要考慮機器人的性能、柔性輔助技術、成本與沖壓生產線的實際情況。在選擇機器人之前，要確定沖壓生產線的結構和具體工藝，了解機器人的裝機總量和具體工位[2]。然后在根據汽車的覆蓋件的數量、重量及規格來確定機器人的最小在載荷量。通過計算和測量工件的傳送方式、沖壓線的生產節拍及成本預算制定出每個機器人合理的工作范圍，并制定出與端拾器最為科學的搭配方式。根據沖壓生產線的實際布局及相關的工藝參數，確定機器人水平最大臂展范圍和具體的安裝位置；了解壓機內部的滑塊、模具的相關空間參數值，保證機器人能夠得到充分發揮的空間，最大限度的完成上下料的操作。沖壓線機器人的實際承載力和型號選擇是由其手腕的承載量和工具質心偏置決定的。為保證對機器人上下料操作時進行校檢，所以要精確機器人的具體位置和壓機之間的運行軌跡。

2 選擇汽車沖壓設備上下料機器人的具體方法

在了解汽車沖壓設備上下料機器人的選擇原則后，就需要注意相關的選擇方式。在選擇上下料機器人的具體型號前，必須對汽車沖壓產生線的工藝特點和需求有充分的了解。然后才可以確定機器人的具體工件、壓機和工藝等相關數據，為選擇機器人的具體型號限定出合理的范圍，以便選擇[3]。

如在一般的汽車覆蓋件沖壓生產線中選取機器人的具體型號與相關的輔助設備時，要先確定所需要購進機器人的總體數量。按照公式：機器人總數N=（n-1）+3，（n-1）由工序數和壓機臺數推導而來。“+3”表示需要額外增加一臺拆垛機器人，首臺壓機上需要一臺上料機器人，和尾臺壓機下需要一臺下料機器人。如果需要進行舊線改造，將相鄰壓機間的機器人數量看成m，計算公式就變為：N=（n-1）×m+3。

在確定機器人最大承重時，要了解最重的工件質量（G）和端拾器質量（D）。在確定選擇機器人的型號范圍時，將所抓取的最重工件與端拾器質量按照1：1進行估算，即可認為D是約等于G的。機器人的最大承重不會低于G和D的總和，而G和D的總和可看做是2G，由此可以推算出機器人承載規格的范圍。

確定機器人與端拾器的配合方式和性能要求，需要了解沖壓生產線的生產要求和成本預算。工件的傳送方式直接影響了機器人單臂傳輸的速度和穩定性，因此合理的機器人與端拾器的配合方式能在提升沖壓生產效率的同時降低成本。通常情況中，工作空間全面的機器人需要與可自動更換的端拾器配合，所花費的成本自然也就會高點。但一些較為特殊的機器人能在保留前俯工作空間以提升剛度和速度，其工作效率會高于工作全面空間的機器人。此外，為了避免機器人與標準端拾器在搬運板料時出現長邊撞擊或觸碰自身時，可以將工件旋轉180°后再放入模具中。這種方式多用于中小型沖壓生產線，并且能大大提升機器人在搬運大中型工件的手臂長度、靈活度和平穩度。

在確定機器人相關的配套設備和端拾器的數量、最大高度和質量，需要了解工件的種類和機器人的具體位置。確定機器人的最大臂展和具體的安裝位置，需要了解整個上沖壓生產線的結構布置情況。在確定機器人的底座高度和端拾器的干涉高度，需要確定壓機內的垂直空間結構。確定機器人的腰部高度和最大臂長前，要想了解底座高度和干涉的高度。確定最終工件的質量、最終端拾器的實際質量、最重加長裝置的質量、端拾器的中線與機器人法蘭盤中心的偏差，便可以計算出機器人的最大載荷量。在確定以上數據和位置之后，再根據所選的機器人、端拾器和壓機的相對位置進行校驗工作，隨后才可進行其他配套設備的安裝。

3 結束語

在選擇汽車沖壓設備上下料機器人的過程中，既要重視對其性能、規格與型號的選擇，也要結合沖壓生產線要求、實際工作環境與成本預算。按照文中所講述的具體選擇方式，一步一步進行計算，確保在合理的預算范圍內，選擇性能最優、最符合實際沖壓生產需求的機器人。

參考文獻

[1]侯雨雷，王嫦美，杜建革，等.汽車沖壓線上下料機器人選型原則與方法[J].制造技術與機床，2014，11：149-154.

[2]韋衍杰，鄒平，黎宏偉，等.沖壓自動化機器人運動效率提升方法研究[J].汽車科技，2016，01：68-72.

[3]侯雨雷，張志強，譚候金，等.沖壓自動線機器人與壓力機動作協調及其運動仿真[J].中國機械工程，2013，23：3186-3190.

作者簡介：萬亮敏（1987，08-），男，學歷：本科，籍貫：江西南昌，民族：漢，職稱：助理工程師，工作單位：江鈴汽車股份有限公司，研究方向：汽車沖壓自動化設備。