沖壓自動化及機器人沖壓自動化生產線系統研究

孫萬胤 張琦

【摘要】在當前汽車制造行業領域，機器人沖壓自動化生產具有十分廣泛的應用。了解機器人沖壓自動化生產線的構成、特點以及系統運行模式，可以幫助企業實現更為高效、準確的生產，提升生產質量的同時，也可以促進企業經濟效益和社會效益的穩步提升。基于此，文章主要對沖壓自動化模式下的生產線系統進行研究，以此來為日后此方面工作的開展提供參考。

【關鍵詞】沖壓自動化;機器人;生產線系統

就目前汽車制造領域采用的機器人沖壓自動化生產線來看，該系統包含了多個組成部分，如機器人、電控系統、拆垛裝置、過渡皮帶、板料清洗機、板料涂油機以及對中臺和安全防護系統等。每一部分在系統運行時都負責一定范圍內的工作，所有部分有機結合在一起，組成了完善的自動化生產線系統。在對系統各部分進行布置時，可以根據生產車間場地的實際情況進行適當調整，以此來保證系統配置處于最佳運行狀態。

一、沖壓機器人

機器人在沖壓自動化生產線中的應用取代了傳統的人工操作，一方面將人們從繁重、復雜的操作中解脫出來，降低人力成本的同時，也降低了操作任務給人身安全造成的威脅。另一方面則是提高了工作效率和質量，促進了企業的經濟效益和社會效益。就當前沖壓自動化生產線中選用的機器人來看，不僅需要其滿足負載大、運行軌跡精確等需求，還要確保機器人具有較高的穩定性和可靠性。隨著工廠對操作質量要求的不斷提高，技術人員逐漸加大了普通搬運機器人的電機功率和減速機規格，加長了手臂，并廣泛采用棚架式安裝結構。

二、拆垛系統

拆垛系統是沖壓自動化生產線的重要組成部分，根據應用需求分類，可以將其分為專用拆垛機、機器人+拆垛小車和絎架式機械手+拆垛小車三種類型。其中，專用拆垛機的結構特點是將垛料放在可移動液壓升降臺車上，設備運行過程中，依靠光電傳感器和液壓系統對垛料高度進行控制，確保其始終處于恒定狀態。拆垛工作主要依靠汽缸驅動、矩陣布置的真空吸盤組完成，最后將拆分完成的板料放置在磁性皮帶上傳輸。機器人+拆垛小車的結構特點是將垛料放置在移動小車上，垛料高度可以根據實際情況適當調整，并無明確規定。拆垛過程中，技術人員可以根據板料厚度為依據對機器人的吸料高度進行調整，拆垛任務依舊依靠真空吸盤組完成，拆分好的板料由機器人放置在磁性皮帶上傳輸。絎架式機械手+拆垛小車的結構特點與機器人+拆垛小車相同，只是在對單張板料進行傳輸時，是由機械手將其放置在磁性皮帶上傳輸。上述三種拆垛系統在實際應用中都有較好的效果，技術人員可以根據工廠生產的實際情況，采取科學、合理的拆垛方式。

三、可伸縮皮帶機

可伸縮皮帶機的功能主要是對單張板料進行傳輸，該部分需要注意的是傳輸的速度。一般來說，板料傳輸速度是可以控制的，速度快慢的依據就是清洗機與涂油機的速度，要確保三者處于同一頻率，以此來保證工作效率。

四、板料清洗機

為了保證汽車表面質量不斷提升，對于板料清洗工藝的完善引起了汽車制造廠的高度重視。在板料清洗方面，目前可供選擇的方式有兩種，即在線清洗和離線清洗。其中，在線清洗一般適用于生產量較大的企業，為適應轎車整體側圍的尺寸，在線清洗機的規格一般為4.2m。離線清洗則主要適用于投產初期，單車型產料較低的企業，一般板料清洗線可以供應2～3條沖壓線。兩種清洗方式都有其各自的特點和適用范圍，企業可以根據實際情況合理選擇。

無論是哪一類型的清洗機，都是由引料輥、毛刷輥、擠干輥組成的輥系、輥系動力及傳動、輥系液壓調整機構、清洗過濾系統、油霧收集器、潤滑系統以及電氣控制系統等幾個部分組成。主要用于標準板材、未涂層、鍍鋅板以及鋁板等板料、卷料的清洗。在清洗過程中，板料首先由引料輥送入清洗區，這一過程一定要保證板料的均勻送入，板料依次經過集束噴管組件、毛刷輥和沖洗區對板料進行洗刷清洗，最后經過擠干輥將板料擠干輸出，達到沖壓所需的油膜厚度要求。

五、板料涂油機

涂油機的功能是在板材拉延前對其進行涂油的設備，主要由噴槍單元、供油及油液保溫單元、噴射供氣單元、材料輸送單元、油霧收集單元、電氣控制單元及機身組成。在具體操作時，板料由輸送單元帶動從噴嘴中間通過，繼而由電氣控制系統根據制作需求噴射油霧，以此來實現在板料表面形成厚度均勻且位置準確的油膜。對于噴射過程中產生的多余油霧，油霧收集單元會將其進行收集并回收，以此來降低油霧排放給周邊環境造成的污染。

六、板料對中臺

就當前沖壓自動化生產線中選用的板料對中臺來看，主要可分為兩種類型，即重力對中臺、機械對中臺。重力對中臺主要是依靠重力實現定位，臺上具有板料到位檢測及雙料檢測，一旦檢測板料未到達指定位置，將不會進行下一步操作。重力對中臺適用于機器人直接放置板料，如果自動生產線中存在清洗機和涂油機，那么這種方式將不適用。機械對中臺主要是依靠磁性皮帶移動至檔塊，再由另外三側汽缸驅動打料器向中心推，從而實現精確定位，臺中同樣具有到位檢測和雙料檢測。

七、線尾碼垛系統

目前，沖壓自動化生產系統的生產效率已經達到了每分鐘10件以上，這種工作量不可謂不大，而大量的生產任務勢必會給線尾碼垛系統造成較大的負荷。在這種情況下，為了保證線尾碼垛系統滿足這種工作需求，需要先對沖壓件成品進行分流，然后將其中一部分交給人工或者機器人將其碼入料架，最后由鏟車將料架運走。這樣一來，不僅可以減輕線尾碼垛系統的負荷，而且對生產效率的提升也有促進作用。

八、結語

總而言之，在信息化時代背景下，工業機器人已經逐漸取代了人工參與到沖壓自動化生產中，并且在一定程度上提高了生產效率和質量。可以預見，在未來的時間里，通過技術人員對沖壓自動化生產線系統的不斷更新與完善，汽車制造行業將得到前所未有的發展，實現發展目標的同時，也可以進一步促進行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]和瑞林，劉吉輝，苗金鐘.機器人沖壓自動化生產線的構成及技術特點[J].世界制造技術與裝備市場，2015（12）.

[2]周文賢.機器人沖壓生產線控制系統設計與實現[D].合肥工業大學，2017.