自动冲压生产线

自动冲压生产线（精选10篇）

自动冲压生产线 第1篇

摘自[《most.gov.cn》网] (2) 外机床工业技术交流和贸易互动的大市场, 也是当今世界机床展中增长最快的机床展会。

CIMES2010此次展出面积将达10~12万m2, 比CIMES2008展出面积有所增长, 参展展品水平将达到或接近国际水平, 展品数控率达到75%, 许多新产品新技术将在本届展会权威发布。此次展出面积将分配国内展商、国际展商各占50%。

钢板热冲压生产线及其国产化 第2篇

汽车轻量化是现代汽车设计制造的主流。车身轻量化对减轻汽车整车自重、提高整车燃油经济性和节能环保至关重要。汽车重量每降低100公斤，每百公里至少可节约1.6l燃油。轻量化可能会降低汽车的碰撞安全性，既能保证安全性又能实现轻量化，而且同时实现成本和效

益最优化是汽车制造业极为关注的目标。

由于铝镁合金性价比低，其关键力学性能与钢铁相比也无明显优势，因此采用高强度钢板热冲压生产技术正呈现出欣欣向荣的趋势，成为同时实现轻量化和提高碰撞安全性的最好途径。热冲压技术不仅有高强度比的优点，且在高温下材料成形性好，能消除回弹影响，零件精度

高，成形质量好。

近年来，国外汽车制造商已将高强度钢板热冲压技术应用于前保险杠、后保险杠、A柱、B柱、C柱、车顶构架、车底框架以及车门内板、车门防撞梁在内的结构件上。例如，在VOLVO车型中热冲压硼钢的使用量逐年递增，预计将达到白车身的45%以上，如图1所示。

图1 高强度硼钢在VOLVO轿车中的使用情况

热冲压技术的概念

热冲压是相对比常见的冷冲压成形而言，为了克服高强度钢板冷成形的困难，热冲压须将钢板加热实现相变再冲压成形并进行淬火，从而获得更高的强度、抗变形性与硬度，能够成形抗拉强度高达1600-2000MPa的零部件，可组焊成高强度驾乘单元，承受5吨以上的静压而不损坏。采用这种相对于超高强度的结构件，可明显提高汽车的碰撞安全性，同时通过减小壁厚或截面、减少汽车装配环节中的零部件的数量尺寸，从而实现轻量化。正因为热冲压的技术优势，才使得高强度钢热冲压技术正受到全球汽车厂商和钢铁生产企业的的青睐和极大

关注。

热冲压不单是简单的“冷转热”过程，涉及到了十分复杂的金属材料热—力—相变多物理场耦合和多尺度问题以及热边界摩擦非线性力学问题。高强钢板热冲压的复杂性要克服热冲压缺陷的产生：诸如局部过分软化－缩颈、破裂，起皱，马氏体转化不均匀等，还要实现最佳的奥氏体-马氏体化温度、最佳模内冷却速率、最佳成形压力、最佳保压时间等优化问题，这就需要从宏观和微观尺度进行诸如成形性分析、服役性能等进行深入研究和技术积累。广泛采用22MnB5高强度硼钢是目前从材料上实现热冲压的一种最优选择。该钢种初始抗拉强度介于400MPa～600MPa之间，无论是热轧还是冷轧板材产品均可在奥氏体化后通过快速淬火处理得到马氏体组织，实现热冲压成形生产。目前市场上广泛应用的热冲压板材以欧洲Arcelor公司出产的带Al-Si涂层的USIBOR1500及改型批次为代表，产品厚度为0.7mm～2.4mm不等。带涂层的热冲压钢板由于表面有效隔绝空气与钢铁接触，在热冲压过程中不会产生大量氧化皮，表面质量好，后续几乎不需喷丸工序，但涂层易与加热炉中磁辊粘结。无涂层的钢板由于具有大量氧化皮，后续需要喷丸处理，但不会与加热炉中磁棍粘结，二者各具利弊。其他诸如日本新日铁、神户制钢、韩国浦硕钢厂也正积极开发生产用热冲压钢板。国内宝钢开发的冷轧B1500HS、热轧BR1500HS也已实现批量供货，通钢、鞍钢等钢铁企业也正积极投入相关热冲压钢板开发中。

不同的热冲压工艺

根据实际零部件加工难易程度、成形顺序等工序，热冲压工艺分为一次成形和二次成形方式。直接冲压工艺是指高强度钢板板料加热到奥氏体化温度并保温一段时间后，直接放入具有冷却系统的模具里进行冲压成形及淬火，一次成形，但需要增加激光切割设备，其主要优点有

二：

（1）板料在一套模具中进行冲压成形及淬火，节省了预冲压成形模具费用并加快了生产节

奏。

（2）材料被加热前为平板料，这样不仅节省了加热区面积进而节省能源，而且可以选取多种加热方式，例如可以采取感应和辐射加热炉进行奥氏体化加热。

二次成形过程是通过将一次成形并切边的零件再进行加热—定形—淬火，最终可获得减少激光切边成本的高强度结构件，最主要的优点是可进行更复杂形状的车体结构件冲压成形。板料预冲压成形后，后续热冲压成形工艺不需要过多考虑板料高温冲压成形性能，可确保板料充分淬火得到所需要的马氏体组织。板料预冲压成形后可以进行修边、翻边、冲孔等工艺加工，避免板料淬火硬化后加工困难问题。但由于增加了二次模具冷却，其不可避免的增加了制造过程中的模具成本。两种不同工艺的比较如图2所示。图2左侧所示为一次成形的过程和冲压件，右侧所示为二次成形的过程和冲压件。

图2 两种不同成形工艺 钢板热冲压生产线及其国产化

高强度钢板热冲压成形生产线是实现这一先进成形技术的关键环节。热冲压成形技术特征决定了它不同于常规冲压的装备及关键技术，它是将落料、加热、防氧化、冲压、淬火冷却、切形和喷丸处理等为一体的综合制造集成加工系统，是体现机械加工、电控和材料化工紧密

交叉的国际前沿高新技术。

目前国内现有的5条热冲压生产线全部为高价进口的国外生产线（如宝钢、上海卡斯玛等），用于国产速腾、奥迪等几款轿车核心零部件生产（如A柱、B柱、前后保险杠等），耗资

巨大，造成市场成本居高不下。

上述“瓶颈”问题的根本解决之道需要我们立足于自主开发和制造主要设备及模具，自主研发具有完全知识产权的高效率热冲压装备生产线，才能不受制于人。对于以实现产业化目标而言，热冲压成形生产线装备主要包括4大部分：满足快速合模、保压要求高速专用液压机；具备最优冷却回路设计及满足成形工艺要求的水冷模具；保证定位精度的具备防氧化、节拍可控的专用加热炉；具备中央可控联调功能的自动化传输系统。

图3 国产高强度钢板热冲压生产线

其中生产线中央集成控制成套装备和热冲压零件质量稳定性控制是衡量和评价热冲压生产线品质的关键环节，也是实现产业化之路的重中之重。

目前，国内以长春伟孚特汽车零部件有限公司为代表的高科技企业，开展了产学研全面合作，已打破国外公司的技术垄断，建立了热冲压高强度钢板在成形过程中的热-力-相变多物理场耦合本构理论和动力显式弹塑性大变形有限元算法。自行成功研制出具有完全自主知识产权的节能型高强度钢板热冲压成套技术、仿真软件和批量的自动化生产装备线。在保证高技术附加值的基础上具有价格优势和技术竞争力。

已经研究了高强度钢板热冲压成套自动化生产线和制造工艺中的各种关键技术，已能够为国内汽车主机厂（奇瑞、一汽等）小批量生产热成形件，具有突出的市场优势。目前正在开展汽车A柱、B柱、车顶构架、车底通道框架、前后保险杠以及车门防撞梁等热冲压件的模

具设计和批量生产准备。

高强度钢板热冲压技术具有巨大的市场前景和生命力，但在成形过程和热处理过程中仍存在各种技术问题，如：热软化、破裂、马氏体转换的不均匀性、塑性变形能力低、表面氧化等。另一方面，由于高强度钢板热冲压技术还处于起步阶段，还有很多产业化实际问题需要解决和完善，例如制造工艺参数优化、生产效率、产品质量、热冲压成形过程微观机理研究、采用非镀层钢板时需要进行喷丸处理及激光切割成本偏高等等。因此，热冲压技术今后将朝着高效率、低成本、强韧化、防氧化方向发展。首先需要研究解决“试错”问题，这是提高技术的效率和降低成本的关键手段之一。力学、机械、化学和材料科学工作者紧密合作，多学科交叉融会将为解决强韧化和防氧化问题提供坚实的技术保证。

2011年，中国产销目标预计达到1970万辆，有望突破2000万辆。中国汽车市场持续加温。汽车制造行业需进一步明确在国家制定的“汽车产业调整振兴规划”下，到2020年将我国从装备“制造大国”推向“制造强国”的远景目标，只有打破热冲压成形技术领域的关键“瓶颈”，瞄准高端市场，在“保增长”前提下进一步调整部署，全面优化产业布局，借装备制造行业实施国家“十二五”科技重大专项的东风，调结构、促改革，大力发展高强度钢热冲压装备生产线及相关技术，推进汽车装备制造行业又好又快发展。

自动冲压生产线 第3篇

【关键词】自动化技术；冲压生产；发展趋势；FMS

随着国民经济的发展和科学技术的不断进步，自动化已成为生产的主要手段。我国冲压加工自动化技术经过几十年的发展，经历了从无到有的发展过程，到目前已接近国际先进技术水平，形成了从研究、开发到生产的完整体系。特别是近几十年的改革开放，引进、消化、吸收国外先进的冲压技术，使得我国冲压加工自动化技术呈现迅速发展的趋势。本文从自动化技术和冲压生产的定义、发展历程及其内容入手来对自动化技术在冲压生产中的应用及发展趋势进行解析。

一、自动化技术的定义

自动化技术是一门综合性技术，它和控制论、信息论、系统工程、计算机技术、电子学、液压气压技术、自动控制等都有着十分密切的关系，而其中对自动化技术影响最大的是控制论和计算机这两门技术。将自动化技术应用于工业生产中，就是运用数字、计算机、机械组合等相关技术对工业生产进行调整及管理。

二、冲压生产的定义

冲压生产一般指的是借助于专用冲压设备的动力、使板料在模具里受到变形力并进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料、模具和设备是冲压加工的三要素。冲压是一种金属冷变形加工方法，所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压，它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一。

三、自动化技术在冲压生产中的应用

冲压产品被广泛地应用在国民经济的各个领域，从航天航空、交通运输、机械电子、医疗器械到日常的生活用品都离不开冲压件。不但整个产业界涉及它，而且我们每个人都直接与冲压产品密切相关。像飞机、火车、汽车、拖拉机上就有许多大、中、小型冲压件，轿车的车身、车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。据有关调查统计，自行车、缝纫机、手表里有80%是冲压件；电视机、收录机、摄像机里有90%是冲压件；还有锅炉、食品金属罐壳、

不锈钢餐具及搪瓷制品等，全都是冲压产品；就连电脑的硬件中也缺少不了冲压件。那么，自动化技术在冲压生产中又有怎样的应用呢？下面就让我们来解析一下吧。

1、人工机器人技术的运用

随着汽车工业的发展，科研人员将人工机器人应用于冲压生产中。车身冲压原材料由原来的以板材为主、卷料为辅朝着以卷料为主、板料为辅的方向发展。毛坯下料设备由原来的普通剪板机过渡到现已基本实现开卷落料的自动化装置。机器人这一高新技术产品，承担了从卷材与堆垛到零部件的码垛；从提供控制系统到企业ERP；从设计到生产支持与效率优化的全盘工作。机器人的运用不仅代替人完成一些人类不可能完成的工作，而且可以减少生产中的失误率和危险性，生产效率、产品质量和材料的利用率都得到了很大的提高。

2、仿真技术的运用

随着科学技术的不断进步与发展，人们在科学领域取得了越来越多的成就。特别是在一些仿真技术上，将动物及植物的特性应用到冲压生产这一领域中。仿真技术的运用不仅是改进磨具设计方式的一个有力手段，也是促进磨具工业技术进步、提高产品质量和生产效率的关键因素。其应用不仅节约了大量的人力、物力和财力，提高了企业的经济效益，同时也促进了企业生产的规模化和集约化，对扩大再生产和国民经济的发展起到了积极的推动作用。

四、自动化技术在冲压生产中的发展趋势

柔性制造技术是自动化技术向高发展的必然产物。柔性制造系统（FMS）由加工、物流、信息流三个子系统组成，它在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的冲压设备和工件及模具等物料的储运系统，并由计算机控制，自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产，并能随时改变产品以适应市场需求。FMS兼有加工制造和生产管理两种功能，它将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化的目的。FMS作为当今世界发展的前沿科技，为未来企业提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机械制造业的主要生产模式。

柔性制造技术趋于成熟是汽车零部件生产最重要的技术进步。首先，组成冲压生产线的设备的数控化奠定了冲压生产线自动化的基础；而柔性传送技术、机外仿真技术、脱机编程技术的日臻完善，特别是包括模具自动仓库、模具自动识别与提取、模具工作参数自动调整等功能的模具系统实用化，标志着汽车零部件柔性化技术已趋成熟，使大型覆盖件的“个性化”、“按定单”和“准时”生产成为可能。主要体现在：

（1）设备功能柔性化：设备能完成多种加工、利于实现批量生产、提高设备利用率和缩短加工周期。

（2）操作柔性化：具有相同加工工艺的工件能以多种方式进行加工，在机器出现故障时易于实现动态调度。

（3）加工路径柔性化：工件加工可通过制造系统的多种路径完成，便于平衡机床负荷，增强系统在机床故障、刀具磨损等情况下运行的稳定性和可靠性。

（4）加工过程柔性化：加工过程能同时生产多种产品，具有混合比柔性，通过提供多样化的产品来满足客户越来越高的要求。

柔性冲压自动化生产线的基本结构大多由一台双动压力机与数台单动压力机串联布置。在双动压力机之前有拆垛装置，双动压力机与单动压力机之间及单动压力机之间有上下料装置，最后一台单动压力机之后是码垛装置。此外，自动快速换模系统、自动快速调整系统、故障检测系统以及废料排除与运输系统都是必不可少的。

冲压生产柔性技术未来的发展方向：

（1）向小型化、单元化方向发展 为了让更多的中小企业采用柔性制造技术，FMS将由大型复杂系统向经济、可靠、易管理、灵活性好的小型化、单元化方向发展。

（2）向模块化、集成化方向发展 为了有利于FMS的制造厂家按需、分期有选择地购置系统中的设备，并逐步扩展和集成为功能强大的系统，FMS的软硬件都将向模块化方向发展。以模块化结构集成FMS，再以FMS作为基本模块集成CIMS是一种基本趋势。

（3）控制智能化 首先对材料或工艺参数建立在线检测系统，当材料性能或工艺参数发生变化或产生波动时，由自动检测系统在线确定相关参数的瞬时量值，并通过计算机模拟分析和优化软件确定参数变化后的最佳工艺参数组合。自动控制系统调整工艺参数后，可以实现冲压工艺过程的自适应控制，新的生产数据逐渐积累可进一步成为后续加工过程的工艺优化基础。

总结

自动化技术已深入到机械制造的各个领域，因其生产的高效率和产品的高质量已被生产企业普遍接受。大力发展工控自动化是加快企业技术提升和扩大再生产、提高经济效益的有效路径和手段。科研人员要不断探索和研究冲压生产的自动化技术，使其与国际接轨，努力使我国冲压生产水平处于世界领先地位。相信在不久的将来，我国冲压生产的自动化水平还将取得更大的进步。

参考文献

冲压自动化生产线技术特点浅析 第4篇

在当前人力成本高涨、人工作业质量不稳定、管理困难等背景下,越来越多的企业着眼于自动化生产模式。冲压自动化得到了迅速发展。笔者参与开发设计了冲压自动化生产线,其结构先进、功能齐全、运转平稳、控制可靠、操作安全方便,生产节拍等主要技术参数及各项性能指标达到技术协议要求。现对其作介绍分析。

1主要技术指标

1.1自动化系统流程描述

冲压自动化系统应保证与压力机线组合后实现冲压自动化。即在准备好各工序模具的情况下,由叉车/行车将垛料(含托盘)输送到拆垛小车上,拆垛小车定位后,拆垛机通过吸力装置从垛料上吸取单个的板料并输送到传送带。通过传送带将板料经过清洗和涂油送到对中台。经过对中定位后,上料机械手取料将板料送入第一台压力机第一道工序模具中。冲压后工件通过单机械手(Feeder Plus)从第一台压机中取出并定位直接放置于下一台压机的模具中,这一过程重复到最后一道工序。下料手在最后一台冲压机完成冲压后取走工件放到传送带上,由人工检查和装箱。

自动化系统经过上述过程,自动完成拆垛、清洗、涂油、双料检测和自动上、下料全过程,保证与压力机良好地协调工作,并具有必要的安全连锁,满足冲压零件的自动化生产。

操作人员可利用示教盒(可移动操作面板)在线编辑工件程序。整个系统可实现199 种工件程序的数据存储。示教时可以在移动面板上实现轨迹点记录,也可以在主控台输入数据。

当出现故障时,系统有选择地紧急停止或循环停止整线设备或单独工位,且发出报警,并在人机界面上显示相关故障和信息。故障信息要反映切实的故障,便于维护指导。

1.2生产节拍

卖方所提供的自动化设备保证自动拆垛、上下料稳定的生产节拍,整线实现的工作节拍9~11spm。

为精确计算并承诺生产节拍,需得到压机的行程曲线及指定的模具各工序的文件及指定的工件各工序的尺寸信息。

1.3毛坯板料尺寸及要求

料片材料:冷轧钢板/镀锌板/高强度板/不等厚板;料片厚度0.6mm~2.0mm;料片形状:矩形、梯形及不规则落料料片;料片波度Max±2.5mm;相邻料片差±5mm;料垛垂直度±5mm;料片重量单张Max50kg;料垛高度(不含托盘)≤500mm;料垛重量(含托盘)Max8t;左右800mm~4000mm;单料垛板料尺寸前后600mm~1800mm。

2设备主要部分技术规格

2.1线头板料拆垛系统

2.1.1垛料小车

在连续生产不停机的情况下,从自动区域开出来并装载新的垛料。垛料可以由行车或叉车装载,当垛料装好并且磁性分离器调整好后,操作员用手动来控制小车,打开安全门,然后把小车移进拆垛区域。当安全门关闭后,操作员操作,确认垛料已经满足自动拆垛条件。在另一堆垛料完成后,拆垛机械手会移向新的垛料,操作员则把第二个上料小车移出安全门的自动区域,装载下一垛料,为接下来的生产作准备。对小车和安全门的便捷的操作可确保操作者总是能够控制过程,而且能够及时中止障碍物或者进入自动区域的人。

2.1.2磁性皮带

磁性皮带框架式,其从拆垛手上接收板料并将其传送到下一单元。有8 根皮带巷道,内部有磁性,能有效吸附板料,保证了板料输送过程中的位置一致。每根皮带巷道侧面还有一排钢制滚轮,起到有效支撑作用,其驱动为伺服驱动。

2.1.3拆垛机械手

拆垛机械手SRLM 2/120,包括钢结构。运行参数无需设定,无需示教,属自动检测,简单、方便、安全、节约时间。对于双料、无料及最后一张料能做到有效处理,例如:当检测到双料,拆垛手会自己处理,如果仍然检测到双料将会发出双料报警信息等待手工处理,或者拆垛手将双料抓到传送带从反方向把板料输送到废料槽里(可选);对于垛料表面不平的情况能做到很好的抓取能力。水平轴包括一个高强度钢体行走轨道,竖直轴是一个特别设计坚固的刚性铝材,带有可调节的气动平衡汽缸。齿条齿轮传动装置位于水平轴上,位于竖直轴的同步带驱动为系统高性能、长寿命和低维修提供了基础。

2.1.4板料对中台

有六个独立滚轮巷道,前端有4 个止动装置和双料检测器,巷道上还拥有一个自动拍打装置,中间后侧有2 个伺服电机控制的后对中装置,当板料到达对中台时两侧的自动拍打装置和后对中装置会将板料定位在准确的上料位置,定位精度高,同时前端的2 个双料检测装置检测板料是否是单料,双料检测安全性高。

2.1.5压机的上料机械手

上料机械手型号SRLM 2/120,是专门为压机的高动态上料而设计的。水平轴包括一个高强度钢体行走轨道,垂直轴是一个特别设计刚性铝型材,带有可调节的气动平衡气缸。用于水平轴和垂直轴的同步带为高性能材料,长寿命、低维修。

2.2压机间传输系统

(1)压机间机械手送料系统FEEDERPLUSTM用于每个压机间隙。1-3FEEDERPLUSTM机械手系统是基于STROTHMANN公司标准的两轴机械手加上一个旋转的直线臂,该系统在压机之间传送工件,呈直线运动无需改变工件的位置。工件在压机间传输的过程中可以定位,不需要附加地面上的过渡台。机械手有双件分离功能,提供用于双件分离的快速连接接口,可根据需要使用或不使用双件分离功能。

除了机械手的水平轴Y轴、垂直轴Z轴,直线臂在垂直升降轴下面有一个旋转轴,在旋转轴下方还有一个直线轴,同时在端拾器的上方还有一个旋转轴用于定位,该旋转轴绕X轴旋转用于定位时±25°。

(2)钢结构/送料装置框架(机械手安装支架按照压机安装基面配备)支撑机械手,在前后压机上安装悬臂将FEEDERPLUS固定在压机之间,起到支撑和固定机械手的作用,在上下料过程中保证机械手的定位精度和稳定性。

2.3自动线线尾、端拾器、存储小车

2.3.1下料机械手

型号为SRLM 2/120 的机械手是专门为压机的高动态下料而设计的。水平轴包括一个高强度钢体行走轨道,垂直轴是一个特别设计刚性铝型材,带有可调节的气动平衡气缸。用于水平轴和垂直轴的同步带为高性能材料,长寿命、低维修。

机械手为四号压机的下料装置,从压机4 中将冲压完毕的工件抓起并送到线尾皮带机上,定位精度高。机械手上有2 个真空泵,抓料和运行过程中抓料稳定,从而保证稳定高速运行;润滑单元,在机械手运行期间自动给机械手加油,确保机械装置持久耐用。Y轴最大速度5.5m/s,Y轴最大加速度11.0m/s2。

2.3.2线尾传送带

为双皮带式,选用高强度耐磨耐切割皮带,寿命长,不易老化。此外皮带机具有高度的防跑偏能力。能适用于此线生产的所有规格成形工件,皮带电机为变频控制,可靠性高,易于操作,可根据客户需要做到手动、连续、停止操作及速度调节。完全响应标书要求。

2.3.3端拾器及存储小车

选用标准化的通用型快速更换式端拾器,型管承重能力强,柔性高,易于装配、重新制造及调整;采用标准化的气动元件,标准螺纹尺寸;采用铝合金材料;气动和电气接口简单,易于更换。包括:主臂用于安装端拾器的臂/座;端拾器上的电气和气动接头靠手动锁紧或打开;根据大、中两种规格零件的尺寸合理配备吸盘,全部接好气动软管并装配完整。

2.4控制系统及选型原则

本控制系统采用西门子专为运动控制系统设计的SIMOTION D445 作为控制器,通讯采用工业以太网PROFINET和PROFIBUS系统。PROFINET系统,传输速度快,抗干扰能力强,响应速度快,同时很容易连接到Ethernet网络系统。

SIMOTION D的功能是集成在新的SINAMICS S120 多轴驱动系统的控制模板上,使之成为一个极其紧凑的拥有控制器及驱动器的系统。将运动控制与驱动器功能集成在一起,使得系统具有极快的响应速度。

HMI装置能够连接到本机PROFIBUS或以太网接口,用于操作和监控。通过这些接口,诸如远程维护、电话服务、数据浏览等功能得以应用。

3结束语

可以预见,不久的将来,自动化冲压技术将主导中国锻压装备市场竞争格局。依托企业核心能力,我们有信心、有决心与同行一起,以自动化、数控化、柔性化为方向,用信息技术改造传统产业,推动我国锻压技术及装备的发展与升级,在增强自身国际竞争力的同时,有力支持中国汽车等民族工业的发展。

摘要：本文分析了冲压自动化生产线的特点,简要介绍了生产线的构成,并对各部分作了简述。该线结构先进、功能齐全、运转平稳、控制可靠、操作安全。

提高冲压线生产能力 第5篇

作者：陈锐辉 文章来源：广州本田汽车有限公司 点击数：1338 更新时间：2009-8-21

图1 冲压生产线设备构成

在企业发展过程中，努力提高生产线的生产竞争力是企业不断追求的目标，在现有的设备条件下节约生产成本是首要解决的问题，而其中最关键的就是“运转率”和“CT值”。

随着企业的快速发展和生产规模的不断扩大，提高企业生产竞争力的关键在于在现有设备基础上努力削减单件产品的生产成本。我公司在生产中使用了“运转率”（每天实绩生产时间占每天计划生产时间的比例）和“CT值”（单个零件的生产时间）进行管理。

我公司2006年引入了一条机器人自动搬运冲压生产线（见图1），该线生产模式为一天3班。经过2年多的运行，该线日生产能力达到7379件/天，运转率是70%，单件零件平均生产时间是7.2s，效率低，行业竞争力弱。为此，针对提高运转率和降低CT值我们开展了一系列改善设备的工作。

根据生产现场2008年1～3月的统计数据显示，生产线“模具交换”与“模具清扫”时间占每天可生产时间的15%，严重影响生产。因此我们把“降低生产CT值”、“生产线换模时间”和“降低模具清扫率”作为改善的目标：2008年CT值6.8s以下、换模时间5min以内以及模具清扫占生产时间的3%以下。

降低CT值

生产CT值代表生产线的生产效率，降低生产CT值就能使生产线更快速生产。决定生产线的生产速度有两个因素：一是各设备的动作速度，二是各设备的动作协调性。我们经过对现有的生产模式进行反思，想到如果让生产线上的冲压机同步冲压、机器人同步搬运，那么理论上这种同步生产模式对生产线各设备的协调性比现在步调不一致的生产模式好。因此我们提出了改进措施并进行了一系列的技术攻关。将生产线分割成4个单元单独优化，使单元动作时间最小。再调整各设备速度和各项连锁参数，使各单元的动作时间大致相等，且前面单元比后面单元动作时间稍多一点（T单元一≥T单元二≥T单元三≥T单元四）。按照这个方法实施后，同步生产模式实现了。

图2 一站式换模

从2008年6月份起，A冲压生产线以一种全新的同步生产模式进行生产，并且从同年7月份起，生产线生产各零件的平均CT值下降到6.72s，达成预先设定的目标。同步模式实施前，生产一批1200件零件需要144min；同步模式实施后，生产一批1200件零件只需135min。一天生产7批次零件，一天就节约生产时间63min。

减少模具更换时间

减少冲压生产线模具交换时间，就能够降低冲压零件的库存，使冲压工序加工完的零件立即进入焊接工序，更加符合多车型共线生产的需要。我们曾经在2007年的技改工作中，通过减少模具交换时单台设备的故障率、对各设备换模步骤内容进行改善等措施成功地将模具更换时间降低到6.5min/次，但与此次技改目标相比，还有很大差距，需要从整线控制方式上反思，改良出一种更有效率的控制方式。

表1 改善前换模需要6.5min 生产线换模的现状是：换模时需要5个操作人员，换模前、换模后都必须到各台设备确认参数，各设备不在同一时刻启动换模。因此我们必须简化操作，提高自动化水平，建立全自动的“一站式”换模操作方式（见图2）。

由于生产线有9种不同生产模式互换的换模方式，实现由一名操作人员控制整线换模过程需要做大量的工作：设计生产线的控制方案、增加整线换模控制装置、改善整线控制程序与各设备的控制程序、各设备安全连锁的变更以及大量的现场调试工作。本次整改在休息时间进行，经过3个月的准备工作和3个月的现场调试，“一站式”换模最终成功实现。换模时间从6.5min（见表1）下降到4.5min（见表2）。生产线一天约更换10次模具，节约了20min换模时间，把节约的时间用于生产，能多生产178件零件。更重要的是，4.5min换模时间的冲压生产线对多车型多模具共线生产的生产模式起到了重大的支持作用。

表2 改善后换模在4.5min内完成

减少模具清扫时间

在汽车企业的冲压生产中，影响冲压生产线运转率是多方面的，其中模具清扫工艺就是重要的一项。在汽车外覆盖件生产过程中，生产出的零件如果由于模具切削铁粉粘附在模具表面而引起的质量缺陷，需要停止生产线，清洁模具表面后继续恢复生产。特别是在新车型投产初期，模具进入生产稳定期前，生产过程中的模具清扫情况特别多，占据每天计划生产时间的10%左右。模具进入生产稳定期后，清扫时间与钢板材料的清洗效果有很大关系，一般在2%～3%左右。如果能够降低不运转率中的模具清扫率，就能够得到更多的生产时间。

考虑到生产过程中每次进行模具清扫大约需要300s，其中设备操作时间有250s，因此必须降低设备操作时间。表3所示为模具清扫时设备动作的时间分析，主电机操作时间占模具清扫总时间的53％，取消过程中的主电机停止与开动就能减少抹模操作时间。然而从安全的角度上考虑，抹模时关闭主电机是为了切断传动动力，保证滑块不会误动作。于是我们通过对离合制动器的控制回路与执行回路分析，在执行回路上增加具有反馈阀芯位置功能的紧急停止阀，这样在不关闭主电机的情况下，短时间进入压力机，也能充分保证切断传动机构，防止滑块误动作，保证抹模操作人员的安全。

经过改进，抹模操作时间下降到120s，模具清扫时间下降到生产时间的3％以下，目标达成。

结语 我们通过对生产线设备的改善，实现了提高生产线生产效率的目的，与之前相比，能力提高14.5%，生产能力从7379件/天上升到8453件/天。生产线生产能力提高后，每天有了计划停机时间，利用计划停机时间，能够使生产线进行新车型模具调试、模具维护等，并且使每件零件的电能消耗下降了0.2kW/h，从而使生产成本大幅下降。

自动冲压生产线 第6篇

1 自动冲压生产线的概述

冲压设施的生产能力和其利用率是汽车零部件生产车间自动冲压生产线高效生产的基点。由于汽车冲压工艺不同, 分类也不同, 所以自动冲压生产系统也不同。包括:串列式自动冲压线的机器人和三轴或两轴电子夹爪式或步进输送系统。

2 自动冲压生产线的现状分析

汽车制造的开发周期长, 开发费用大, 所以是个昂贵和复杂的过程。生产商为了得到规模效益, 就要大规模生产。在大规模化的生产过程中, 冲压工艺就显得更加重要了。因为劳动力成的的提高, 汽车生产必然由劳动密集化生产转向技术密集型发展, 由中小型零件冲压生产线向智能冲压生线发展。日前大量覆盖件运用于生产, 就是压机回程至上死点后先停止运动, 就是再进入模具工作区抓取工作, 降低的生产效率。随着科学技术的发展, 计算机技术的进步, 探索冲压生产线的开发, 提高模具的生产质量和生产效率, 降低安装调试的失误造成的损失, 提高冲压技术等级是非常重要的。

3 自动冲压生产线构成系统

3.1 上下料机器人设备

上下料机器人, 是由水平轴运动驱动复合平行连杆式椭圆形结构和垂直轴运动驱动直线提升结构构成;水平轴和垂直轴运动是由伺服电机通过同步齿型带和滚珠丝杆驱动托板来完成的, 它可完成由直线和圆弧构成的运动轨迹, 从而实现结构复杂的模具;而采用复合平行连杆结构可以保持末端姿态, 可以增大材料刚度。在垂直轴运动驱动是配置气动平衡系统, 可以提高垂直轴运动的平稳性。

3.2 拆垛设备

拆垛装置结构位于自动冲压生产线的最前端, 基本上是由清洗涂油机、拆垛机和片料定位装置三大结构构成, 其中清洗涂油机是可先模块。所以, 可以把不间断的拆垛工作要求展开处理, 并有高的生产效率和高的可靠性的优点;在拆垛装置中, 拆垛机是由堆垛交互车和磁力分层结构、拆垛机器人等单元构成, 清洗涂油机由清洗模块和涂油模块构成。片料定位装置是由片料二次检测单元、滚动传送料道及片料定位工作台构成的。在拆垛机工作流程中, 主要包括:将垛料正确的分离成一张张片料, 再连续拆垛, 最后经过双料检测后由清洗涂油机清洗涂油后或者直接传送到片料定位工作台进行定位, 从而实现连续拆垛工艺流程。

3.3 去送料结构

去送料结构包括翻转传送结构和穿梭传送结构。

1) 翻转传送结构。翻转传送结构其构成是由:两套穿梭传送装置的倾斜角位移驱动涡轮轴水平旋转到与物流方向垂直, 再装备气动夹组合构成的;穿梭传送装置的低速侧向位移、高速穿梭传送位移和低速倾斜角移动都由对应的交流伺服驱动模块同步控制;所以翻转传送的穿梭位移的翻转角度、侧向位移及穿梭传送装置的气动夹间距调整都可以编程和校对。

2) 穿梭传送结构。穿梭传送结构传送装置物流方向包括的高速穿梭传送位移、低速侧向位移、低速斜角位移都是由交流伺服完成驱动;所以可以把汽车覆盖件传送到任意一个位置或者角度, 来满足冲压过程中的需求。穿梭传送位移移动的下层是由侧向位移运动分配的, 交流伺服驱动涡轮涡杆结构实现倾斜角位移运动, 即可发挥涡轮涡杆结构反向自动锁定的特性, 防止抓取覆盖件的力逆向传送。其还可以实现大减速比的传送, 可最大的减小高速穿梭传送的质量, 是穿梭传送结构的最大优点。

4 自动冲压生产线构成系统的特点

1) 使用柔性自动化系统和冲压生产线, 建立自动化覆盖冲压生产线, 这种生产方式更加优质、灵敏、效率高。2) 更容易转换自动与手动这两种工作方式, 可靠性高。3) 自动冲压生产线的机器人会自动监控, 遇到紧急情况还会自动报警。4) 横杆式冲压生产线刚性强, 承受压力的能力大, 适合较重的大中型覆盖件冲压生产, 也是中小型冲压线的首选, 是汽车零部件的发展方向。5) 由构成汽车自动冲压生产线的三部个相互合作, 减少作业内容, 提高生产率。

5 自动冲压生产线的发展前景

正如米勒万家顿公司开发的快速横杆式输送系统的生产效率高、生产柔性好是冲压技术的最好的展示, 是汽车零部件自动冲压生产线的开发向前跨出了坚实的一步。快速横杆式输送系统为中国汽车业与世界先进汽车业接轨提供了道路, 其由机械手式自动化冲压线向摆杆式多上位压力机方向发展, 而且使冲压件更加的规模化和现代化。米勒万家顿公司提前在国内销售了三条带有快速横杆式输送系统的大型自动冲压线只用了一年的时间, 为自动冲压生产线的发展打好的坚实的基础。相信在不久的将来, 自动冲压生产线会应用到中国汽车工业的生产。

6 结语

与传统的多工位压力机的工作模式的不同, 汽车零部件自动冲压生产线运用整合模块的生产方式, 结合普通的框架式油压机, 用单独的控制单元控制每个模块, 能够实现传统人工手动生产的方式转换到自动生产方式。灵活、门槛低等优点的自动冲压生产线相对比国外流行的多工位油压机而言, 在我国的的大中企业的有更广大的运用。汽车零部件自动冲压生产线质量的提高, 可以减少在实际生产中产生碰撞事故, 使生产效率更高。

摘要：经济的快速发展, 技术的进步, 中国生产力得到了快速的提升, 汽车零部件生产的技术也不断的发展, 尤其是自动冲压生产线的开发, 使得汽车业得到了飞速的发展。多台压力机组成的自动冲压生产线, 使用带有真空吸盘的端拾器在工位间自动传递工件。文章在阐述了自动冲压生产线的概念, 对自动冲压生产线的现状进行了分析, 介绍了自动冲压生产线的构成系统及其特点, 而且对自动冲压系统的发展前景进行了展望。

关键词：自动冲压生产线,开发与应用,汽车零部件

参考文献

[1]南雷英, 戚春晓, 孙友松.冲压生产自动送料技术的现状与展概况[J].锻压装备与制造技术, 2010.

[2]杜余刚, 张浩, 陆剑锋.CATIA V5环境下的轿车车身冲压生产线仿真研究[J].机电一体化, 2009.

[3]廉立静.工业机器人在汽车制造业的重要作用[J].现代零部件, 2009.

[4]陈曙红.浅议汽车废弃有害物的处置[J].制造业自动化, 2011.

自动冲压生产线 第7篇

冲压生产在基础制造业中具有重要地位, 板料的传送在冲压生产中处于中心环节。在我国, 传统的手工送料正逐步被自动送料机构所取代[1]。中小型冲压企业有强烈的自动化改造意愿, 却又面临着诸多困难:一方面是行业整体转型的巨大压力;另一方面, 由于企业自身的资金、设备、模具、场地、技术等障碍难以适应国外市场上成熟的自动化冲压生产线[2]。因此, 在现有生产线基础上进行自动化改造的方案设计显得十分必要而迫切。

1.1 冲压企业需求分析

发达国家已开发出诸多不同形式的送料系统, 但在我国中小型冲压企业中应用很少。经过作者深入调研, 了解到这是因为这些送料系统不能很好地满足以下要求: (1) 现有压力机位置已固定, 送料系统要能适应车间布局; (2) 要能良好克服相邻工位模具定位面高度的差异; (3) 要尽量降低模具定位要求, 以利于快速换模; (4) 要能实现冲压过程中板料翻转等常见动作, 以利于工艺扩展; (5) 冲压节拍往往要求达到压力机设计最高行程次数的30%以上; (6) 对压力机的电气改造要尽可能简单、廉价; (7) 可操作性良好, 能适应工人既有操作习惯。归纳起来, 就是要能满足生产快速性和生产柔性两个基本要求。为此, 就要解决定位精度和生产快速性、系统稳定性和生产柔性这两组矛盾。

1.2 现有送料方案归纳分析

目前, 自动送料生产线种类繁多, 但归纳起来不外乎两种模型: (1) 拾料抓手加搬运小车结构; (2) 活动式送料机械手。

如图1所示[3]为拾料抓手+送料小车模型, 轨道送料小车 (或传送带) 完成板料的输送, 拾料抓手完成板料在送料小车和压力机之间的交换。由于拾料抓手和送料小车结构多变, 该类型生产线纷繁多样。它们的共同特点是拾料装置加挂在压力机上, 不用单独提供支撑基座;送料机构与相邻两台压力机机械锁死[4,5]。其优点是结构简单, 稳定可靠;缺点是要与压力机机械锁死, 不利于换模。将拾料抓手和送料横杆连成一体, 就产生了业界熟知的快速连杆式自动送料生产线[6]。由舒勒公司开发的Speed BAR快速送料系统尽管存有生产线柔性较差、不利于换模等情形, 但因其快速高效仍在我国的冲压企业中得到了一定推广[7]。

活动式送料机械手可方便地摆入各压力机之间的空隙完成生产线的搭建, 按照运动副的不同, 可分为旋转式和直线移动式。如图2所示是一种旋转式机械手, 它由立柱 (旋转轴) 和旋转臂 (分内臂和外臂) 组成。其送料轨迹由内臂相对于外臂的直线运动和跟随外臂的圆周运动叠加而成。该结构节省空间、送料距离短、送料节拍高, 但是其最大的缺点在于运动的叠加复杂, 不利于生产线的调试调整。

如图3所示是本课题组前期开发的一种直线式送料机械手[8], 装在横向滑块两端的端拾器可随横向机构送进, 并随纵向机构上下往复以拾取板料。其特点是:只有水平和竖直两个运动副, 运动控制、节拍调整等非常简单;易于换模, 便于生产线的快速搭建;具有良好的生产柔性, 可根据需要方便调整生产工艺。

综上所述, 拾料抓手加送料小车模型的特点是结构简单, 适用于单种零件的长期大规模生产;活动式送料机械手可根据需要灵活组线, 其中旋转机械手送料节拍高, 适用于小零件的大规模生产;直线运动式易于换产换模, 具有极佳的生产柔性, 因而广受冲压企业的青睐。因此本文基于直线送料机械手, 对传统冲压线进行自动化改造。

2 方案设计

2.1 生产线设计

为解决前文提到的两组矛盾, 设计出一条由拆垛机、送料机械手、中间交换台 (简称中间台) 、压力机、线尾堆垛机构等组成的快速冲压线, 如图4所示。工作过程是:拆垛机的电磁分离器将板料分离成单片以防板料因油污等而粘合在一起, 同时拆垛机的载物台随料垛厚度的减小而实时升高, 以保持最上面一片板料始终在同一高度;机械手左臂吸取板料并送入中间台进行翻转、定位等辅助工作, 同时机械手右臂将中间台上已经定位完毕的板料送入下一模具内;零件加工完成后由线尾堆垛系统进行堆垛计数等。拆垛机和堆垛机构可直接从市场选配。

送料机 (图3) 能完成板料的拾取和送进。若继续将板料定位、翻转、高度和水平位置自动调整等功能封装在送料机上, 将使得送料机结构非常复杂, 势必降低系统的稳定性和响应速度, 有违机械设计理念。故将矛盾分散处理, 在每台送料机两个手臂之间放置一台中间台 (图5) , 以实现板料暂存、定位、翻转等辅助功能。其中调整推板1由微动气缸推动实现板料定位, 推板的位置可根据前后位模具之间的角度预先手动调整, 以降低模具的定位要求;高度调整气缸推动工作台面沿高度调整导杆4上下调整, 以适应前后位模具工作面的高度差;翻转吸盘2吸取由机械手左臂送来的板料, 在翻转电机的拖动下翻转板料并将其送入定位台面内。翻转机构可根据需要进行拆装, 其他辅助功能均可向中间台集成。高度调整气缸、微动气缸、翻转电机等都由程序统一控制, 实现辅助功能的自动化。

1.调整推板2.翻转吸盘3.翻转轴4.高度调整导杆5.基座

2.2 控制方案设计

被控对象的动作包括送料机的拾料和送进, 拆垛机的随动升高, 压力机的冲压, 中间台的翻转、自动升降和定位。如果集中控制, 将使主控单元负荷加大, 稳定性降低;如果完全分散控制, 将加大通信量、增大各单元间调度难度。采用并行控制思想, 以送料机械手和中间台为主体, 形成送料单元和中间台单元彼此独立的并行控制系统 (图6) 。送料单元控制送料和冲压过程;中间台单元控制高度调整、定位和翻转过程。建立独立的主站, 对各控制单元进行管理、监控和故障入库。主站与各控制单元间通过现场总线网络 (MODBUS网络) 组成车间级生产控制系统, 实现状态交互。

3 系统实现

3.1 生产线搭建

(1) 将带脚轮的送料机械手 (图3) 推入压力机之间的空隙, 将中间台摆入机械手双臂之间, 并配置合适的拆垛和堆垛系统, 即构建了生产线的雏形。 (2) 调整机械手的摆放位置, 以适应相邻压力机之间的中心距和夹角, 调整完成后锁定机械手位置并设定送料行程。 (3) 压力机中放入模具 (只需保证相邻两幅模具工作面之间高度差不超过100mm, 中心线之间的夹角不超过15°即可) , 然后调整中间台定位推板6 (图5) 的角度并设定台面的升降高度以适应前后位模具。这样可在不改变原有车间布局、粗放的装夹模具的情况下, 快速完成生产线搭建。

3.2 控制网络组建

主站和从站单元均选用松下FPOR系列PLC作为处理器, GT32系列触摸屏作为人机界面 (HMI) 。将压力机的曲柄角度信号接入相邻机械手单元, 经PLC运算后向压力机发送运行指令;同时, 向压力机控制器接入一个反锁信号, 以防压力机在联线模式下仍被人工操纵, 这样只需共享两个信号就完成了压力机改造。通过快速通信接口将各控制单元接入总线, 即可搭建起车间级通信网络, 此网络具有良好的开放性。

3.3 系统性能实现[9]

系统的性能主要包括功能性、安全性和可操作性三方面。 (1) 目标功能的实现是基础, 可通过编写PLC程序调度执行元件 (伺服电机和气缸) 来完成。 (2) 为确保安全, 由PLC的相关高级指令编写程序实现开机自动复位、手动复位、紧急停车、安全停车、极限保护等软保护措施, 并在配电线路中安装空气开关等以实现硬保护。 (3) 本系统中主站HMI实现对整线的开关、各从站单元状态的监控以及运行参数的设定;从站单元的HMI可实现对本控制单元内各执行元件的相同操作。工艺参数的调整只需在HMI上更改几组数字, 即可通过修改PLC程序中的相关寄存器的值而实现, 操作简单;常用工艺参数和常见故障信息均可存入系统数据库, 以便于试模和故障检修。

4 总结

本文对现有送料系统进行模型归纳与分析, 结合企业需求, 采用生产柔性极好的直线式送料机械手方案。将工艺过程分拆到送料机和交换台上, 降低了系统复杂度, 提高了生产线的柔性。采用并行处理的方法, 以送料单元和中间台单元为独立运算单元, 通过现场总线与主站进行交互, 综合了集中控制和分散控制的优点, 提高了系统的开放性。将PLC和HMI结合, 设计出快速、可靠、操作性良好的控制系统。

本方案只需将机械手和中间台摆入适当位置, 实现压力机和相邻机械手之间两个信号的共享, 通过快速通信接口搭建起现场总线网络, 即可完成传统冲压线的自动化改造。经过在冲压企业的试验, 整条线的运行节拍能够达到15min-1。满足要求的送料速度, 极佳的生产柔性以及良好的操作性能, 是本系统得到实用推广的重要保证。

摘要：对冲压企业自动化改造的需求进行了广泛深入的调查, 对现存冲压自动送料系统进行了归纳分析, 掌握了各种类型的特点。将难点分散处理, 设计出一条由拆垛机、送料机、中间台、冲压机、线尾堆垛机等组成的自动冲压生产线。采用并行控制的思想, 设计出以送料机、中间台为独立运算单元的并行控制系统, 提高了响应速度。该生产线克服了快速性与精确性以及生产柔性与稳定性这两组冲压自动化的主要矛盾, 满足了企业需求。

关键词：机械制造自动化,冲压生产线,送料系统,设计,PLC

参考文献

[1]南雷英, 戚春晓, 孙友松.冲压生产自动送料技术的现状与发展概况[J].锻压设备与制造技术, 2006, 41 (2) :18-21.

[2]符起贤, 张贵成.一种新型的多机连线自动搬运生产线[J].锻压装备与制造技术, 2010, 45 (1) :32-33.

[3]彭国庆, 陈柏金.基于气动机械手的自动化冲压生产线的设计[J].锻压技术, 2012, 37 (3) .

[4]王振宇, 张学良.冲压机自动送料机构气动系统及PLC控制[J].液压与气动, 2003, (10) .

[5]周贤宾.金属板料成型行业的现状与发展[C].2004 (上海) 中国国际金属板材切割、冲压、成型、制作会议论文集.北京:中国锻压协会, 2004.

[6]王晓强, 翟颖.冲压生产线快速横杆式自动送料系统[J].锻压装备与制造技术, 2010, 45 (1) :35-37.

[7]季小明.快速横杆式 (SpeedBAR) 自动化输送系统[J].机械工人 (热加工) , 2005, (4) :14-16.

[8]于衍伟, 张祥林, 韩松, 等.适于中小型压力机的经济型自动送料机械手研制[J].锻压技术, 2011, (6) :66-69.

自动冲压生产线 第8篇

在脚轮支架冲压生产方面, 部分厂家使用了多工位级进模式进行加工生产, 以便利用一副模具完成多道生产工序, 从而提高脚轮支架的生产效率。但是, 使用该种生产模式对冲床有着较高要求, 所以未能得到广泛应用。因此, 相关人员还应该加强脚轮支架冲压的自动化生产研究, 以便更好地满足行业的发展需求。

1 脚轮支架冲压自动化生产线的设计开发思路

在脚轮支架加工生产的过程中, 需要完成上料、拉深成形、整形与冲孔压印等多道工序。采取人工操作方式进行脚轮支架生产, 不仅生产效率低下, 还容易出现生产事故。完成脚轮支架冲压自动化生产线的设计开发, 则能够确保加工生产安全, 并能够提高生产效率, 所以能够使脚轮支架的产品竞争力得到提升。具体来讲, 在进行该种自动化生产线设计开发时, 其将由6台机械手、1台上料机和4台冲床构成。从整体布局上来看, 将使用拥有两工位的机械手进行冲孔压印操作, 然后使用两个机械手进行拉深加工, 同时用两个机械手进行冲侧孔加工、两个机械手用于顶部冲孔和整形[1]。在生产线运行的过程中, 机械手可以完成上一工位加工得到零件的自动抓取, 然后将零件运动到下一工位, 并将其准确放入制定模具位置。除了整形使用的机械手, 其余机械手都要在Z轴上实现升降和旋转运动, 并利用机械手末端完成翻转和抓取运动。而整形操作机械手只需要在Z轴升降和在X轴进行水平移动。

2 脚轮支架冲压自动化生产线的设计开发及其实现

2.1 机械手设计及实现

在机械手设计上, 考虑到机械手需要完成工件的准确抓取和翻转, 并且需要完成升降和旋转运动, 还要将其结构设计为由升降部分、旋转部分和机械臂三部分构成。其中, 升降部分由传感器、支撑导柱、上下降台、同步带轮、升降伺服电机和升降台导向轴等几个主要部分构成, 旋转部门由同步带轮、升降台、旋转伺服电机和转轴等几个主要部分构成, 机械臂由伸缩气缸、气爪和旋转气缸等几部分构成。在实际运行过程中, 升降台将在伺服电机驱动下上升或下降, 并在同步带轮的带动下转动[2]。达到指定高度后, 旋转台将在旋转电机驱动下与带轮转轴同步转动, 从而使机械手围绕Z轴转动。旋转到制定位置后, 伸缩气缸将进入冲床型腔内, 机械手则会在旋转到一定角度后进行小范围升降, 然后在制定位置利用气爪闭合完成工件抓取, 并且通过旋转和升降运动将工件送至下一工位。为确保工件能够被顺利抓取, 需要利用旋转气缸、夹具和夹指完成气爪夹持器的设计, 以便利用旋转气缸驱动夹指带动夹具完成脚轮支架抓取。

2.2 生产线控制设计及实现

为实现脚轮支架冲压的自动化生产控制, 还要使用PLC控制技术进行生产线控制设计。在控制系统中, 整个自动化生产线的控制过程将由PLC内部的CPU控制, 其将通过RS232串口进行触摸屏的数据信息接收, 从而根据用户指令完成生产线控制。在实际生产中, 系统输出模块将输出控制信号, 伺服驱动器则能够完成信号接收, 并且促使伺服电机运动, 从而完成机械手的运动控制。与此同时, 系统输入模块将完成由位置传感器和伺服电机内部编码器传来的位置信号的接收, 从而获知机械手的具体位置[3]。而系统CPU通过读取输入数据, 则能够通过改变伺服电机运动状态实现机械手位置的调整。在实际进行该系统实现时, 结合生产线需要的I/O点数量, 可以选择三菱公司研发的FX3u-80M型PLC控制器进行自动化生产线控制。

完成控制系统的硬件设计后, 需要完成系统软件的设计开发。具体来讲, 就是利用三菱GX Developer编程软件进行PLC控制软件设计。而该软件拥有编译链接、程序调试、项目管理和模拟仿真等多项功能, 可以使用其SFC顺序功能图完成程序的编写。从软件程序组成上来看, 主要包含初始化模块和生产运行模块。在系统上电后, 会先自行初始化程序, 然后进入运行模块。在该模块中, 系统需要先进行初始定位。此时, 机械手将完成定位指令的接收, 并执行预设位置控制指令回到初始位置。接收到反馈信号后, 系统将发出自动上料指令, 机械手则会按照指令完成循环顺序运动, 从而依次完成各项生产工序。一旦有工序出现故障, 系统就会进入报警中断模式[4]。故障排除后, 需要按下复位按钮, 系统则可以继续生产运行。完成工件生产后, 系统将向机械手发送复位指令, 并等待关机。

2.3 生产线调试及运行

完成系统设计后, 需要使用GX Developer编程软件进行PLC程序仿真, 以确定程序编写是否存在逻辑错误。通过点击“梯形图逻辑测试启动”按钮, 就能够进入逻辑测试界面, 然后利用继电内存监视实现程序仿真调试。完成程序调试后, 可以使用编程软件将程序下载至PLC中, 然后完成电控柜中各种电器元件安装和布线, 然后将机械手安装在生产车间现场的预定位置。在企业生产现场进行联机运行调试的过程中, 共设定了6、8、10、12个/min的生产速率设定, 然后使自动化生产线在四种速率下进行连续一小时不间断运行。观察测试结果可以发现, 在生产速率提高的情况下, 产品的合格率由99.03%下降到了95.61%, 报错次数由3次提高到了12次[5]。综合考虑生产效率和产品合格率, 可以将生产线的生产速率设为8个/min。而经过调试后, 该系统功能基本能够满足企业实际生产要求。

3 结论

使用机械手和PLC控制技术完成自动化生产线的设计开发, 将能有效提高脚轮支架冲压生产效率, 同时也能够为操作人员提供更多的安全保障。而经过测试可以发现, 使用该种方法进行脚轮支架加工可以达到98.48%的产品合格率, 因此能够满足企业各方面的生产需求。

参考文献

[1]刘其洪, 郭建.基于触摸屏与PLC的脚轮支架冲压自动线控制系统设计[J].仪表技术与传感器, 2014 (11) :82-84.

[2]罗龙飞, 张甜甜, 马国礼, 等.高速冲压自动化线生产切换研究[J].锻压技术, 2014 (2) :102-108.

[3]杨德君.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用[J].科技创新与应用, 2014 (19) :59.

[4]刘其洪, 郭建.脚轮支架冲压自动化生产线设计[J].机械制造, 2014 (7) :87-90.

自动冲压生产线 第9篇

汽车车身钣金件冲压线是汽车生产过程中的重要设备,其生产质量和效率直接影响到汽车的质量和生产效率。冲压生产自动化是提高劳动生产率和改善劳动条件的有效措施和主要方法。随着我国汽车、电器产品质量的不断提高和生产规模的不断扩大,我国金属冲压行业实现生产自动化势在必行。

1 各种生产方式的比较

冲压工艺中的生产方式有传统的人工生产方式(如图1所示)与自动化生产方式(如图2与图3所示)。从产品质量的稳定性、人员劳动强度、安全生产、生产效率各方面进行比较,自动化生产方式有较大优势,也是冲压生产方式的发展趋势。冲压自动化生产线又分为机械手自动化生产线、机器人自动化生产线和多工位压力机生产线等方式。

机械手自动化生产线和机器人自动化生产线的区别主要表现在以下几个方面:

(1)安装方式:机器人线在地面安装,与压力机没有机械上的连接;机械手线在压力机立柱间安装钢梁,附着在压力机上。

(2)使用特点:机器人线通过端拾器的切换和机器人动作轨迹的调整,更加柔性化。

(3)生产节拍:机器人线生产节拍为7件/min～10件/min,机械手线为8件/min～12件/min。

(4)投资成本:机器人线投资低,机械手线投资高。因为生产节拍是一个综合指标,它不仅取决于某一设备,而且取决于自动化设备、压力机、模具3者的协调匹配关系,如达到10件/min以上,对压力机和模具的要求就相应提高,意味着投资增加。

综合考虑,使用机器人自动化线更加经济、适用。机械手自动化线适于大间距的压力机生产线,同时适用于已有生产线的自动化改造。通过更换端拾器,机器人自动化生产线可适合多车型的生产,柔性更高。

2 机器人冲压自动化生产线设计

机器人自动化冲压生产线运行循环方式为:垛料拆垛(机器人拆垛)-板料传输-板料涂油-板料对中-上料机器人送料-(首台压机冲压)-下料机器人取料、送料-(压机冲压)-(根据工序数量循环)-下料机器人取料、送料-(末端压机冲压)-线尾机器人取料、放料-皮带机输送-人工码垛。

本文以长城汽车的机器人冲压自动化生产线为例对其整体布局、电器控制等进行具体设计。

2.1 系统组成

本系统包括拆垛系统、涂油机、对中台、压力机兼上下料系统、线尾输送系统。

拆垛系统采用可循环式双垛料台,导轨布置平行于压力机,冲压板料用行车或叉车放置在非工作垛料台上,然后通过有效信号确认上料完毕,系统将在一台拆垛完成后自动转换垛料台,保证连续生产;在垛料车上配备磁力分张器,通过磁力将垛料自动拆垛成单张。在拆垛机器人上有双料检测以及双料处理装置以保证每次为单张送料。拆垛机器人将板料放置在长度可调的磁性传送带上,板料送至涂油机,板料是否涂油及涂油位置可通过编程自行设定,板料涂油后,传送到对中台。

对中台采用机械对中台,可方便地进行移动和固定,同时使用重力对中或视觉对中系统,保证板料的重复定位快捷、准确与牢固;上料机器人根据每个零件的对中位置,改变运行轨迹,将板料准确地搬运到压力机内;对不同的冲压制件进行机器人的模拟示教,离线编程,以适应多种制件的共线生产;线尾输送采用皮带机,在生产线的末端放置皮带机,保证最后一台压力机的机器人直接将零件放置到皮带机上,达到出件效果。

通过软件使机器人跟踪压机的运动,实现压机与机器人同步功能,可以最大化上下料与压机运动之间的重合度,达到平稳切换其速度来缩短生产节拍及减少机械负荷的目的。

通过增加外部轴,做为机器人的第七轴进行伺服控制,使压力机间的间距布置更加自由;同时,机器人的传送范围和搬运速度得到提升,生产节拍更快。

2.2 控制系统

2.2.1 总体控制方案

本系统包括拆垛机、涂油机、对中台、上下料系统、线尾输送系统,各分系统间的电气控制按照集中监控、分散控制的原则。在各控制部分控制系统中,采用设备层和控制层的典型控制模式,每个层次中使用不同的网络结构及软硬件配置,以实现各自不同的功能。

2.2.2 控制层

各部分控制系统采用具有现场总线形式的PLC控制方式,具有单独控制及连线自动控制的功能。为保证系统稳定可靠地运行,可采用西门子S7-416-2DP的PLC,现场总线采用西门子Profibus总线及工业以太网控制系统。每个控制部分的PLC之间及各PLC与上位机之间的数据交换采用工业以太网方式,供监控系统联网使用。压力机控制系统需配备Ethernet card与机器人控制系统接口,控制系统与机器人系统间通过Profibus-DP现场总线形式实现信息交换和连锁对接。

2.2.3 设备层

设备层在整个控制系统中处于最底层,是整个控制系统的关键环节,主要包括现场操作站、现场设备检测单元(如接近开关、光电开关)、现场其他输入设备、现场执行机构(如电动机、电磁阀)等,直接或通过现场总线与控制层中的PLC相联系,将输入信号发送给PLC,并将PLC输出指令发送到现场设备。各种传感器和阀的接线盒通过现场总线(Profibus-DP)和相应控制单元通讯。

2.2.4 人机界面HMI

本系统HMI采用SIEMENS的触摸屏,在每个控制单元均配置一个触摸屏,采用Profibus总线通讯。单元触摸屏具有指示灯及操作按钮(或旋钮),可显示错误报警及自诊断等信息,本单元相关的I/O信号在HMI上显示,并以不同颜色区分。一旦有故障节点,系统将持续报警,HMI上将在当前画面显示故障点,以便工作人员查找。

2.3 安全系统

安全是自动化生产线的最大特点,本系统采用基于德国PILZ安全PLC的SafetyBus保护系统,并配置了完善的安全装置,实时控制显示安全区域状况,及时发出声光报警信号或停机,与主PLC系统通讯采用Profibus-DP总线。声光报警单元作为整线安全系统的辅助工具,能够在设备启停、设备故障、上下料故障以及安全系统中各安全监控点报警等异常状况发生时及时通知操作人员处理。

在拆垛系统前设有一升降门,该门为卷帘门。升降门的开闭与两个垛料台的转换互锁,当一个垛料台无料时,另一个垛料台进入前,升降门打开,垛料台开进;当前一个垛料台开出后,升降门落下。升降门是电动升降,并且由操作员从相应的操作台控制,在关闭时它们检测2个行程开关, 打开时用一个传感器检测。在保证工作单元安全的情况下, 一个光幕单元(发射器/接收器)允许相关的垛料台车的进出,也就是说冲压线自动运行。如果相关的垛料台车不是处于过渡阶段,而是人或者异物阻挡光幕,这个光幕单元的断开将导致整个冲压线机器人动力的切断(除了处于编程模式的机器人),并且拆垛单元的控制回路电源断开。

整个控制系统的所有紧急停止信号以及压机和机器人之间的安全连锁信号都连入安全PLC系统,通过PLC程序进行互锁控制。

2.4 仿真模拟

在虚拟环境中仿真冲压线的运行情况,避免到生产现场才发现诸如干涉、节拍不合理等错误;通过机器人离线编程,对机器人的运动轨迹和路线进行模拟,以缩短现场的调试周期。机器人运行轨迹如图4所示。

3 结语

机器人冲压加工自动化的应用,既改善了劳动条件,减轻了工人劳动强度,又可确保生产安全,提高劳动生产率和产品质量,还能降低能源及原材料消耗,节省辅助加工时间,降低产品成本。随着生产线的制作、调试周期逐步缩短,机器人自动化生产线越来越为汽车主机厂所接受,成为冲压自动化生产线的主流。

摘要：首先分析了机械手自动化生产线和机器人自动化生产线的区别及优劣。然后以机器人自动化冲压线为例,分析了其机械部分的结构及特点,并对其进行了总体布局设计和电气监控设计。结果表明,设计方案可同时实现单独控制和连线自动控制的功能,并可与安全总线一起构成安全防护系统,具有一定的实用性和参考价值。

关键词：工业机器人,冲压,自动化

参考文献

[1]陈峰,王震耀.操作机器人的机构研究综述[J].机械设计,2009,26(6):1-2,7.

[2]关学锋,王伟,胡明.基于运动控制卡的五自由度机器人控制系统的开发[J].机械设计与制造,2009(6):189-190.

[3]董鑫,高国琴,吕韫琦.六轴联动数控加工并联机器人的光滑滑模控制研究[J].机床与液压,2009,37(5):111-114.

[4]姜铭,孙钊,秦康生,等.混联机器人的分析与研究[J].制造业自动化,2009,31(1):61-65.

自动冲压生产线 第10篇

1 单动薄板冲压液压机生产线的相关概述

1.1 单动薄板冲压液压机生产线

动薄板冲压液压机生产线主要是将冲压生产形成生产线, 促使生产效率和生产水平可以得到全面的提升。单动薄板冲压液压机生产线可以广泛的使用到汽车行业、家电行业、厨具行业等。

1.2 单动薄板冲压液压机生产线中自动化技术的应用

在实际的单动薄板冲压液压机生产线运行过程中, 需要科学的对自动化技术进行应用, 并结合生产线的实际情况, 科学的展开自动化控制, 从而有效的提高生产的效率和生产水平, 促使其更加满足机械制造的实际需求。

(1) 人工机器人技术, 人工机器人技术应用到生产线中, 可以有效的冲压生产的精度, 降低人工操作的失误和误操, 从而有效的提高机械制造的生产准确性与可靠性。而且, 人工机器人技术可以完成诸多人工不能完成的工作, 从而有效的降低了生产线的安全隐患, 促使生产效率可以得到有效的提升。

(2) 仿真技术, 仿真技术的应用可以有效的推动生产线的自动化水平, 促使生产线的模具工业技术更加进步, 仿真技术的应用在推动生产效率的基础上, 还能有效的提高单动薄板冲压液压机生产线的自动化水平。

2 单动薄板冲压液压机生产线柔性线自动化

单动薄板冲压液压机生产线可以应用到诸多机械设备的制造和生产中, 具有良好的制造水平和制造精度, 促使生产的工件质量能够达到设计标准。

2.1 柔性自动化

柔性自动化主要是基于柔性技术的应用, 柔性技术主要是将自动化控制、机械制造等融合在一起, 从而形成具有极强控制能力和生产效率的柔性自动化控制系统, 从而使得生产线的生产可以得到有效的保障, 并使得单动薄板冲压液压机生产线可以实现可编程的自动化, 促使机械制造可以进一步的实现机电一体化, 提高生产线加工的灵活性。

2.2 单动薄板冲压液压机生产线柔性自动化的应用

(1) 系统构成, 在实际的生产线中, 为了实现对冲压原材料的加工和制作, 需要建立柔性自动化控制系统。系统主要是由拆垛装置、上下料机器人、传送装置组成: (1) 拆垛装置主要是对加工的原材料进行控制和加工, 促使原材料可以满足加工的需求, 需要对原材料进行拆垛处理, 促使原材料可以分为单个的片料, 并经过清洗促使其清洁干净, 还需要促使原材料被定到单动薄板冲压液压机生产线的工作台。 (2) 上下料机器人, 借由柔性自动化对上下料机器人进行控制, 并确保上下料机器人, 可以完成自主上下料、工件传输等工作。为了实现上下料机器人的运行的可靠性, 可以结合PLC与单片机的串行通信, 实现对机器人的控制, 促使机器人可以完成柔性自动化编程的动作, 促使机器人的上下料、工件传输等能力可以满足单动薄板冲压液压机生产线的实际需求。 (3) 传送装置, 传送装置是促使单动薄板冲压液压机生产线完成生产的重要部分, 柔性自动化的生产线, 需要具有穿梭传送装置与翻转传送装置, 并通过编程的控制, 促使传送装置完成不同的任务, 促使单动薄板冲压液压机生产线可以稳定运行, 并满足冲压加工的需求, 促使机械设备的加工质量和效率可以得到全面的提升。

(2) 柔性线自动化的特点和运行效果, 单动薄板冲压液压机生产线柔性自动化可以有效的对整个生产线进行覆盖, 并能够实现对生产线的全程控制, 并在上下料和运输全部采用自动化控制系统与机器人自动化技术, 有效的降低了人工的劳作强度, 而且, 机器人自动化技术的使用, 促使生产线的生产水平, 可以得到全面的提升。单动薄板冲压液压机生产线柔性自动化具有自动和手动两种操作模式, 可以最大限度的提高自动化的转变程度, 使得生产线的安全系数可以得到进一步的提升。柔性自动化还能有效的针对生产线上的各个设备的运行质量进行监控, 如果设备出现故障, 可以实现自动报警的能力和紧急停止的能力, 借由设备监控系统, 可以有效的完成设备的故障诊断, 促使生产的安全系数得到全面的提升。

3 单动薄板冲压液压机生产线柔性自动化的发展方向

随着单动薄板冲压液压机生产线柔性自动化的研究和发展, 其自动化控制技术得到更多的认可与应用。通过柔性自动化的应用, 可以有效的降低机械制造过程中的能源消耗, 降低人工劳动强度, 使得单动薄板冲压液压机生产线柔性自动化具有更加广阔的发展前景。

(1) 小型化、单元化, 为了满足不同类型的机械制造的类型, 柔性自动化技术更加符合小型企业的生产需求, 促使其逐渐朝向小型化、单元化的方向发展, 促使其更加符合生产的实际需求。

(2) 模块化, 针对单动薄板冲压液压机生产线的柔性自动化的实际应用情况, 促使其能够朝向模块化的方向发展, 通过对各个模块的控制, 促使单动薄板冲压液压机生产线的生产效率和生产质量能够得到全面的提升。而且, 集中化的形式, 使得系统控制水平可以得到提升, 完成对生产线中生产流程的控制。

(3) 智能化, 智能化是单动薄板冲压液压机生产线柔性自动化的重要发展方向, 智能化的上下料机器人、智能化的逻辑处理和判断系统, 从而使得单动薄板冲压液压机生产线可以结合实际的生产情况和故障情况, 做出科学的逻辑判断, 促使生产可以始终处于稳定运行状态, 提高单动薄板冲压液压机生产线的生产水平。

4 结束语

单动薄板冲压液压机生产线主要是完成对冲压制品的生产线, 在完成基本生产任务的基础上, 生产线的生产模式, 可以有效的提高生产水平和生产效率。而且科学的对柔性自动化进行应用, 从而形成符合单动薄板冲压液压机生产线的柔性自动化控制系统, 科学的对生产线的生产设备和生产流程进行控制, 降低人工的劳动强度, 促进生产效率和生产质量的提升, 推动机械制造企业的持续健康发展。

参考文献

[1]武迪.单动薄板冲压液压机液压系统故障分析与排除[J].科技创新与应用, 2014, 28:73~74.

[2]张晔.单动薄板冲压液压机生产线柔性自动化[J].机械管理开发, 2014, 05:68~69+79.