伺服沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線技術(shù)及優(yōu)勢
當(dāng)前一些國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益低下,，與一些發(fā)達(dá)國家相比，普遍存在著消耗大,、成本高,、效率低等問題。通過分析伺服沖壓自動(dòng)化線的生產(chǎn)工藝及裝置,，與傳統(tǒng)手工沖壓線進(jìn)行比較,，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)節(jié)拍,、節(jié)能等方面體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。該沖壓方式亦為未來沖壓自動(dòng)化線發(fā)展的方向,。
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步,，各汽車廠家對提高生產(chǎn)效率、材料利用率和產(chǎn)品質(zhì)量等方面的需求越來越迫切,，沖壓自動(dòng)化線在汽車行業(yè)中的應(yīng)用快速提高,，為提高生產(chǎn)效率,、降低成本和質(zhì)量提升帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益。
目前沖壓車間多為手工生產(chǎn)線,，生產(chǎn)效率低,，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，沖壓件表面質(zhì)量低,，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需求,。
伺服沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線是由伺服壓力機(jī)和自動(dòng)化輸送系統(tǒng)組成。
現(xiàn)有的沖壓生產(chǎn)線,，匹配的壓力機(jī)主要是多連桿機(jī)械壓力機(jī),，雖然實(shí)現(xiàn)了沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)，但是還沒有解決對高品質(zhì),、高節(jié)拍,、低成本生產(chǎn)的需求，而伺服沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的誕生即可解決上述難題,，為未來汽車廠規(guī)劃沖壓線的主流方向,。
生產(chǎn)工藝及裝置
拆垛
為沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線首道工序，由拆垛小車和拆垛機(jī)器人組成,，采用行車或叉車將需要生產(chǎn)的板料轉(zhuǎn)運(yùn)至拆垛小車上,，進(jìn)行定位，由拆垛小車上的磁力分張器將板料分開,，然后再通過拆垛機(jī)器人將板料放到上料皮帶機(jī)上,，實(shí)現(xiàn)板料拆垛工序。如圖1所示為拆垛機(jī)器人示意圖,。
圖1拆垛系統(tǒng)
清洗
輸送設(shè)備皮帶機(jī)將拆垛機(jī)器人抓來的板料輸送到清洗涂油設(shè)備處,，經(jīng)過清洗機(jī)除去板料表面的灰塵油污，達(dá)到生產(chǎn)所需清潔度要求,，目前主機(jī)廠主流清洗機(jī)為德國SMT清洗機(jī),，如圖2所示。
圖2德國SMT清洗機(jī)
涂油
經(jīng)過清洗后的板料由涂油設(shè)備噴涂一層薄的油膜,，可選擇單面,、雙面或不噴等方式，噴涂油膜面積可調(diào),，板料表面附著油膜有利于沖壓件成型,，防止拉裂，提高產(chǎn)品質(zhì)量,，目前主機(jī)廠主流清洗機(jī)為德國SMT涂油機(jī),，如圖3所示。
圖3德國SMT涂油機(jī)
對中
對中系統(tǒng)一般分為機(jī)械對中和視覺對中兩大類,，目前大部分主機(jī)廠采用視覺對中較多,，此處特指視覺對中系統(tǒng),。通過清洗涂油后的板料，被輸送至對中系統(tǒng)正下方的過渡皮帶機(jī)上,，通過拍照將板料的位置信息傳輸給上料機(jī)器人,，機(jī)器人通過調(diào)整抓取位置，順利抓取板料,，從而實(shí)現(xiàn)板料對中,。對中系統(tǒng)如圖4所示。
圖4對中系統(tǒng)
成形
上料機(jī)器人抓取板料放置在首臺伺服壓力機(jī)上進(jìn)行拉延,，并通過調(diào)整伺服控制系統(tǒng)使伺服壓力機(jī)在任意位置停止,，增加保壓時(shí)間，得到所需形狀的首序成形件,，然后通過傳輸機(jī)器人抓取板料進(jìn)行壓力機(jī)間的板料輸送,；經(jīng)過后序伺服壓力機(jī)完成拉延、切邊,、沖孔,、翻邊整形等工序后得到所需要的沖壓件。
伺服壓力機(jī)數(shù)量根據(jù)生產(chǎn)模具工序數(shù)設(shè)定,，一般按照4臺或5臺考慮,，首臺伺服壓力機(jī)噸位可選為2500t，完成拉延工序,，后序壓機(jī)噸位一般為1000t,，完成切邊、沖孔,、翻邊整形等工序,。伺服壓力機(jī)采用伺服電機(jī)控制，直接驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu),，帶動(dòng)滑塊上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),，由于伺服電機(jī)的特點(diǎn)，滑塊可以在任意位置停止,，工件成形保壓時(shí)間可控,，同時(shí)匹配數(shù)控拉伸墊，壓邊力可調(diào),，能生產(chǎn)高品質(zhì)沖壓件,。伺服壓力機(jī)如圖5所示。
圖5伺服壓機(jī)
上下料及傳輸
與傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)自動(dòng)化輸送線相比較,，自動(dòng)化部分基本類似,，上下料機(jī)構(gòu)基本上都采用六軸機(jī)器人較多，滿足設(shè)定的最大生產(chǎn)節(jié)拍上下料需求即可,。壓力機(jī)間的板料傳輸,，涉及到取件角度、壓力機(jī)行程以及壓力機(jī)自動(dòng)化匹配信息等諸多因素,，通常采用機(jī)械手或直線七軸[3]機(jī)器人設(shè)備,，本文涉及內(nèi)容主要是指七軸機(jī)器人，基本上可以滿足絕大多數(shù)國內(nèi)主機(jī)廠生產(chǎn)及后期節(jié)拍提升需求,；對于高速?zèng)_壓線需要采用單臂或者雙臂機(jī)械手才能實(shí)現(xiàn)其所需生產(chǎn)節(jié)拍,。六軸機(jī)器人如圖6所示，七軸機(jī)器人如圖7所示,。
圖6六軸機(jī)器人
圖7七軸機(jī)器人
下料輸送,、檢驗(yàn)
下料輸送一般采用兩條并行的皮帶機(jī)進(jìn)行，下料機(jī)器人將成品件抓取放置在皮帶機(jī)上,，皮帶機(jī)輸送至人工裝箱處,，輸送過程中及裝箱前對成品件進(jìn)行人工檢驗(yàn)，合格品直接裝入工位器具,，不合格品轉(zhuǎn)入返修區(qū)進(jìn)行修理,。皮帶機(jī)如圖8所示。
圖8皮帶機(jī)
小結(jié)
由叉車或行車將板料運(yùn)送到上料小車上,，上料小車啟動(dòng)運(yùn)送到指定位置,，拆垛機(jī)器人開始工作，將板料放到輸送設(shè)備上,，經(jīng)過清洗機(jī)除去板料表面的灰塵油污,，然后使用涂油設(shè)備噴涂上一層很薄的油膜，板料經(jīng)過視覺對中設(shè)備,，拍照將板料位置尺寸信息輸送給上料機(jī)器人,，通過整線控制系統(tǒng)調(diào)整上料機(jī)器人抓件角度抓取板料。上料機(jī)器人抓取板料放置在首臺2500t伺服壓力機(jī)上進(jìn)行拉延工序,，可以通過調(diào)整伺服控制系統(tǒng)使伺服壓力機(jī)在任意位置停止,，增加保壓時(shí)間，得到所需形狀的首序成形件,，然后再通過傳輸機(jī)器人抓取板料進(jìn)行壓力機(jī)間的板料輸送,，經(jīng)過后序3臺或4臺1000t壓力機(jī)完成拉延、切邊,、沖孔,、翻邊整形等工序后得到所需要的沖壓件，最后通過下料機(jī)器人將成品沖壓件放置到光檢帶上,，由工人檢驗(yàn),，合格產(chǎn)品放置到工位器具上，由叉車轉(zhuǎn)運(yùn)到?jīng)_壓件庫存儲(chǔ),，不合格產(chǎn)品進(jìn)入返修區(qū),，維修合格后再入庫,。
伺服壓力機(jī)特點(diǎn)
數(shù)字伺服系統(tǒng)因其響應(yīng)速度極快、精度極高且控制靈活方便而得到廣泛關(guān)注,。生產(chǎn)中只要通過PLC修改伺服控制系統(tǒng)中伺服驅(qū)動(dòng)器的位置和速度命令值就可方便地調(diào)整伺服壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)曲線軌跡,。
與機(jī)械壓力機(jī)相比主要特點(diǎn)如下：
①無需離合器/制動(dòng)器,；
?、跓o需飛輪、無需飛輪制動(dòng)器,；
?、蹮o需驅(qū)動(dòng)皮帶；
?、軣o需滑塊平衡器,；
⑤結(jié)構(gòu)簡單,，維護(hù)便利,；
⑥運(yùn)動(dòng)曲線軌跡可調(diào),，生產(chǎn)效率高,；
⑦能耗低,；
?、鄾_壓件表面質(zhì)量高。
伺服沖壓線優(yōu)勢
伺服沖壓自動(dòng)化線相比傳統(tǒng)手工機(jī)械線有巨大優(yōu)勢,，主要體現(xiàn)在以下幾方面：
?、偎欧毫C(jī)可在任意位置停止，保壓時(shí)間長,，沖壓件成形性好,，產(chǎn)品品質(zhì)好；
?、谒欧毫C(jī)具備能量回收功能,，沖壓線能耗低；
?、劬€首無人工涂油,、手工上料等工序；
?、馨辶蟼鬏敓o需通過皮帶機(jī)輸送,，通過倒掛機(jī)器人實(shí)現(xiàn)線性傳輸；
⑤板料傳輸過程中相互間不會(huì)接觸,，避免板料表面磕碰的發(fā)生,；
⑥大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,，上下料不用人工搬運(yùn),；
?、咚欧_壓線人員投入少,，人工成本低。
結(jié)語
結(jié)合目前汽車行業(yè)發(fā)展趨勢,，新材料,、高強(qiáng)鋼、新工藝不斷得到應(yīng)用,，這就要求沖壓線設(shè)備不斷改進(jìn)發(fā)展,，以適應(yīng)汽車行業(yè)發(fā)展的新的需求。而伺服沖壓線的運(yùn)用就可解決上述新產(chǎn)品成形需求,，滿足對產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)能,、安全環(huán)保等的要求。
