《"黑科技"助力沖壓自動化：伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備的前世今生》
隨著科技的日新月異,，我們的生活被越來越多的"黑科技"所包圍，而在制造業(yè)中,，伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備正是其中的翹楚,。那么，什么是伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備,？它又是如何助力制造業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)力的飛躍的呢,？
伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備，簡單來說,，就是利用伺服電機(jī)驅(qū)動的沖壓設(shè)備,，實現(xiàn)高精度,、高效率的沖壓加工,。這種工藝與裝備的出現(xiàn)，不僅大大提高了生產(chǎn)效率,，降低了生產(chǎn)成本,，還極大地提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。
回顧伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備的發(fā)展歷程,，我們不難發(fā)現(xiàn),，其誕生并非偶然。隨著工業(yè)4.0的到來,，制造業(yè)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇,。傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備已經(jīng)無法滿足市場對于高質(zhì)量、高效率,、低成本的需求，伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備便在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生,。
伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備的出現(xiàn),，徹底改變了傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)的模式。它通過高精度的伺服電機(jī)和優(yōu)化的控制算法,，實現(xiàn)了對沖壓過程的精確控制,，無論是速度、位置還是壓力，都可以進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié),。這不僅大大提高了沖壓的精度,，還使得復(fù)雜形狀的沖壓成為可能。
此外,，伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備還具有高度的靈活性,。通過更換模具，它能夠快速適應(yīng)不同的沖壓需求,，無論是小型零件還是大型結(jié)構(gòu)件,，都能夠輕松應(yīng)對。這使得企業(yè)在面對多品種,、小批量的市場需求時,，能夠迅速作出反應(yīng)，極大地提高了企業(yè)的競爭力,。
然而,，伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備并非完美無缺。高昂的設(shè)備成本,、對操作人員的技能要求以及對電力供應(yīng)的依賴等問題,，都是伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備亟待解決的問題。因此,，未來的伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備,，需要在保證高效率、高質(zhì)量的同時,，進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性、降低設(shè)備成本,，以及探索更加環(huán)保,、節(jié)能的生產(chǎn)模式。
伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備
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,。
伺服沖壓自動化生產(chǎn)線是由伺服壓力機(jī)和自動化輸送系統(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),，雖然實現(xiàn)了沖壓自動化生產(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，實現(xiàn)板料拆垛工序,。如1所示為拆垛機(jī)器人示意,。
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2所示,。
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3所示。
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,，從而實現(xiàn)板料對中。對中系統(tǒng)如4所示,。
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)動連桿機(jī)構(gòu),，帶動滑塊上下往復(fù)直線運(yùn)動，由于伺服電機(jī)的特點(diǎn),，滑塊可以在任意位置停止,，工件成形保壓時間可控,，同時匹配數(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5所示。
上下料及傳輸
與傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)自動化輸送線相比較,，自動化部分基本類似,，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,；對于高速沖壓線需要采用單臂或者雙臂機(jī)械手才能實現(xiàn)其所需生產(chǎn)節(jié)拍,。六軸機(jī)器人如6所示，七軸機(jī)器人如7所示,。
6六軸機(jī)器人
7七軸機(jī)器人
下料輸送,、檢驗
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，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8所示。
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,，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,，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)動曲線軌跡。
與機(jī)械壓力機(jī)相比主要特點(diǎn)如下：
?、贌o需離合器/制動器,；
②無需飛輪,、無需飛輪制動器；
?、蹮o需驅(qū)動皮帶,；
④無需滑塊平衡器,；
?、萁Y(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)便利,；
?、捱\(yùn)動曲線軌跡可調(diào)，生產(chǎn)效率高,；
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?、鄾_壓件表面質(zhì)量高,。
伺服沖壓線優(yōu)勢
伺服沖壓自動化線相比傳統(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,，保壓時間長，沖壓件成形性好,，產(chǎn)品品質(zhì)好,；
②伺服壓力機(jī)具備能量回收功能,，沖壓線能耗低,；
③線首無人工涂油,、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)器人實現(xiàn)線性傳輸；
?、莅辶蟼鬏斶^程中相互間不會接觸,，避免板料表面磕碰的發(fā)生,；
⑥大大減輕勞動強(qiáng)度,，上下料不用人工搬運(yùn),；
⑦伺服沖壓線人員投入少,，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)量及冷庫產(chǎn)能、安全環(huán)保等的要求,。
總的來說,，伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備作為制造業(yè)的"黑科技",，正以前所未有的速度改變著我們的生活。它的出現(xiàn),，不僅極大地推動了制造業(yè)的發(fā)展,，也為我們揭示了未來制造業(yè)的可能面貌,。我們有理由相信,，隨著科技的進(jìn)步，伺服沖壓自動化生產(chǎn)工藝與裝備將會帶給我們更多的驚喜,。
