汽車沖壓線自動化技術研究

冀利勇

（華晨寶馬汽車有限公司，遼寧 沈陽 110044）

1 汽車沖壓線自動化技術的現狀

（1）沖壓生產中線首上料的現狀。目前，在汽車主機生產和沖壓配件生產時，沖壓生產線的線首上料方式垛通常采取叉車或者行車的上料方式，借助托盤將板坯料垛運輸到沖壓線的上料設備中，在生產的過程中，生產設備進行板坯料垛的分張拆垛作業，完成之后投入到下個加工工序中。通過上料方式的研究和分析，叉車上料的柔性比較高，但是在大型板坯料垛的上料中，需要使用高噸位的叉車，帶來嚴重的環境污染問題。同時，叉車的運行安全管理是一項不可忽視的內容。行車上料方式在環境和安全方面有著一定的優勢，但是其受到其他方面的限制，板坯料垛集中存放管理受到限制，無形中增加了行車的作業負擔。

（2）沖壓線線首上料自動化技術分析。隨著信息化和科學化時代的來臨，自動化技術在各個行業中普遍應用。目前國外采取AGV技術代替叉車或者行車完成沖壓線線首的板坯料垛運送作業。AGV技術中，中控調度控制系統是技術的核心內容，根據沖壓生產線的實際情況，實現自動化操作，獲取指定的板坯料垛，運用現代化自動導航系統，按照設定好的運輸線路完成運輸作業。在到達沖壓生產線之后，借助AGV技術，實現自動化信息的交流，完成材料的交付作業。調度系統發揮其指揮的作用，進入到下個循環周期。在運輸作業時，板坯料垛通過這樣的方式完成沖壓自動化操作：板坯料垛庫→ADV→沖壓線線首。在整個過程中，想要實現自動化無縫對接，板坯料庫和沖壓線線首之間需要保證AGV接口的一致，實現自動化。板坯料庫可以采取立體化倉儲，有效提高庫參量，并且借助料垛存取的自動化技術，對板坯料垛存放進行定位，在后期的取料作業中，精確取料，保證取料的作業效率。自動化技術應用時，借助立體倉庫和AGV技術的融合，實現料垛存取的自動化。通過對自動化上料系統進行分析，AGV技術中除了中央控制系統以外，還包含沖壓線、料垛等信息系統，保證各項工作全面開展，實現定位、導航、供給和識別的自動化。此系統能夠實現操作的無人化，排放的無污染性。

2 汽車沖壓線線間自動技術的應用以及發展

（1）壓機間自動化技術以及發展。在生產作業中，壓機間的生產產件生產線速達到12~18SPM，需要采取相應的自動化技術，如ABB/FANUC/KUKA等7軸機器人；SCHULER中的Crossbar feeder是其代表性技術，具有自動化柔性高的特點，速度比較快，技術比較領先。

（2）機器人技術。近幾年來，六軸機器人在運輸的過程中，板件抖動和效率問題逐漸明顯，為了能夠改善此情況，加強機器人系統的改進，采用更加先進的自動化運輸系統。如七軸和端拾器技術。七軸技術的技術基礎是機器人的第六軸，借助相應的伺服控制軸，實現工件的運輸，能夠避免工作出現旋轉等操作，導致抖動或者脫落問題發生，保證自動化生產的效率。端拾器裝置中，設置相應的自動更換技術，機器人可以根據控制系統指令，實現端拾器的更換操作。通過旋轉臺的旋轉操作，原有的端拾器脫離工作范圍，新的端拾器進入工作區域，實現端拾器的自動化更換。整個作業過程中，采取自動化轉換模式，減少非生產的時間，提供整個生產線的效率。

（3）雙臂Crossbar的自動化技術。在沖壓線自動化技術中，德國的Speed bar、瑞士的Robo Beam和日本的SAT都是雙臂式結構，兩端持桿結構形式和原理是其重要的差異，但是它們都采取快速橫桿運輸零件技術。傳統的自動沖壓生產線中采取專業機械手和小車融合的方式，雙臂Crossbar的自動化技術具有其特有的優勢：借助直線式輸送機，實現壓力機的連接，不需要設置穿梭小車，在橫桿上，結合工件形狀，開展端拾器的安裝工作，保證其作用范圍能夠覆蓋兩個壓力機的工作臺面。橫桿上設置有調節裝置，實現工件的任意變位，有效縮短沖壓線整線的長度。

（4）單臂形式的自動化技術。SCHULER的Crossbar feeder等是單臂式自動化結構的代表技術，在橫桿的中心位置進行端拾器和自動化的連接。從整體上來說，雙臂式Crossbar結構，取放工件的自動化作業時，非常的穩定，同時其對同步擺臂有著嚴格的要求。橫桿在進出的過程中，模具相關的部件會影響到自動化作業速度。單臂自動化技術具有更高的自由度和柔性，在端拾器末端實現七個軸的自動化作業。

（5）沖壓線整線仿真技術。信息技術的發展，虛擬技術在工業生產中普遍應用，汽車沖壓生產線的自動化技術中，應當重視仿真虛擬技術的應用。借助仿真虛擬技術，輸入相關的參數信息，構建相應的生產模型，清晰的認識到自動化技術和模具的匹配關系，實現工件生產的方針模擬，進一步優化工件模具和自動化運行軌跡，自動化端拾器能夠實現提前設計和驗證。

3 汽車沖壓線線末的自動質檢技術應用

（1）沖壓線線末質檢技術。在傳統的沖壓生產線中，線末的質量檢測和零部件的裝框作業，主要是通過人工方式完成的。沖壓件的質量檢測時，需要對每個零部件進行在線檢查，檢查工作通常在線末收料皮帶機上進行，零件下線到裝框前的時間段內，完成質量檢查工作，采取人工檢測的方式，使用紗網和油石等工具進行打磨，檢查工件表面的質量缺陷，如凸點、凹陷、褶皺、壓痕、裂紋等，如果沒有問題則進入下個裝框工序中。人工質檢工作具有動作柔性和調配柔性的的特點，克服零件運輸中的抖動和擺動因素，但是人工檢測受到經驗和主觀因素的影響，一些臨界性和隱藏性的缺陷很難發現，影響到工作質量。

（2）線末的自動質量檢測技術。在線末開展沖壓件的質量檢測時，以光柵檢測和照相技術作為基礎，借助機器人開展采集工作，對零件表面進行光柵投射，對其投射結果進行照相分析，得出相應的缺陷數據，將數據輸入到相應的缺陷評價系統內，進行缺陷的判斷。如果數據沒有出現超標情況，系統則提示OK。如果關注點出現超標情況，則會指出質量超標的位置，在線末展示相應的信息，線末工藝采取相應的處理措施。自動化質量檢測系統能夠進行零件的凹凸缺陷、壓痕、起皺、開裂等常見的缺陷有效檢測。相關的研究證明，借助自動化檢測技術，可以檢測到不小于10um的隱傷，檢查出不小于1,mm的表面缺陷，電磁拍照的范圍較為廣泛。在實際的檢測過程中，對檢測狀態有一定的要求，因此，確保檢測部分的穩定。和人工檢測方式相比，自動化質量檢測技術具有精確度高的優勢，限制和約束條件較少，檢測更加全面。借助自動化檢測技術，開展線末質量檢測工作，檢測數據更加可靠真實并且能夠形成相應的檢測報告，使得部件缺陷能夠一目了然，有利于數據的管理和存儲。檢測完成之后，進行多次檢測數據的分析和對比，發現其中的缺陷規律，了解工件的缺陷趨勢，有利于應對工作的開展，有效降低生產成本。

（3）線末自動化裝框技術。在完成各項生產作業之后，需要進行工件的存放框作業，完成裝框工作之后，運輸到相對應的沖壓件倉庫存放。現階段，我國汽車主機生產時，多數采取人工裝框作業。隨著沖壓生產線自動化技術的應用，人工收料的方式已經無法滿足生產效率的提升，因此，可以采用機器人開展收料裝框工作，實現作業的自動化。在沖壓生產線線末的裝框作業中，借助機器人自動化技術代替人工作業，融入自動化質量檢測技術，有效提高生產線的生產效率。

4 汽車沖壓線線末料箱自動化駁運技術

（1）線末料箱駁運技術的現狀。沖壓線線末料框駁運是沖壓生產線的最后作業環節，料框裝滿沖壓件之后，運輸到沖壓件倉庫的技術方式。通常來說，使用叉車完成沖壓件的駁運作業，也可以使用牽引車和轉運鏈。如果采取叉車駁運，如果往返的行程比較遠，需要考慮增加叉車和工作人員數量，保證駁運工作的產量，導致生成成本的增加。

（2）線末料框的自動駁運技術。沖壓生產線線末的駁運自動化技術中，借助AGV技術，開展滿料框的拾取工作，并且完成新料框的輸送作業。在系統中包含整套的調度控制系統，對AGV進行任務布置，借助無線網通信技術實現控制系統和AGV的連接。控制系統提前了解每個沖壓線的生產計劃，了解每種零件的生產效率，通過自動的核算，做好AGV的調度工作。AGV技術的應用，能夠對料架進行身份的識別和核對工作，采用導航和定位技術，完成駁運作業。

5 結語

隨著科學技術的發展，沖壓線自動化技術逐漸發展成熟，并且普遍的應用。但是其在線首和線尾的應用中相對遲滯。文中結合自動化技術應用的薄弱環節，根據汽車沖壓行業的發展現狀，分析沖壓生產線的自動化發展。本文分析國內外應用的相關工藝和技術，雖然應用的條件存在差異，其原理基本上是一致的。在企業的現代化發展中，安全、高效、質量優、成本低是重要的因素。借助沖壓線自動化技術，能夠提高生產線的生產效率，保證生產的安全穩定，降低生產的成本，有效提高企業的經濟效益。在未來的發展中，應當不斷研究沖壓線的自動化技術，朝著智能化方向深入發展。