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一、實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化的意義

傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)線，雖然在建設(shè)初期投入相對(duì)較小，但隨著市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，其固有的效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)越來(lái)越影響企業(yè)的發(fā)展。自動(dòng)化生產(chǎn)線恰好可以讓這些問(wèn)題得到解決。較高的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量以及規(guī)模生產(chǎn)條件下更低的單件生產(chǎn)成本，正是自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線的優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)大型車(chē)身覆蓋件生產(chǎn)而言，這些優(yōu)點(diǎn)更為突出。因而，現(xiàn)今主機(jī)廠一般在大型沖壓生產(chǎn)線規(guī)劃初期，就會(huì)直接考慮采用自動(dòng)化。

二、沖壓自動(dòng)線的組成

就設(shè)備組成而言，沖壓自動(dòng)線一般包括壓力機(jī)和自動(dòng)化系統(tǒng)，這里主要談?wù)勛詣?dòng)化部分。沖壓自動(dòng)化系統(tǒng)通常包含拆垛系統(tǒng)、自動(dòng)傳輸系統(tǒng)和線尾出料系統(tǒng)。

1.拆垛系統(tǒng)

一套完整的沖壓自動(dòng)化拆垛系統(tǒng)主要包括2臺(tái)軌道移動(dòng)式上料小車(chē)（每個(gè)上料小車(chē)上配備4～8個(gè)活動(dòng)可調(diào)磁力分張器通常為永磁鐵，用于板料的分離）、拆垛手（機(jī)械手或機(jī)器人）、傳送裝置（多為磁性皮帶機(jī)）、板料清洗機(jī)（選項(xiàng)）、板料涂油機(jī)（選項(xiàng)）、板料對(duì)中臺(tái)及控制系統(tǒng)等組成。

當(dāng)上料小車(chē)裝載料垛（可包括托盤(pán)）由換垛位置回到拆垛位置后，板料由拆垛手從料垛拾取，通過(guò)傳送裝置穿過(guò)清洗機(jī)、涂油機(jī)送到達(dá)對(duì)中臺(tái)。板料經(jīng)過(guò)對(duì)中定位后，便可開(kāi)始后序沖壓生產(chǎn)。

2.自動(dòng)傳輸系統(tǒng)

自動(dòng)傳輸系統(tǒng)用于各工序間毛坯或工件搬運(yùn)傳輸。傳輸機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械手和機(jī)器人兩種。

隨著沖壓自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械手自動(dòng)傳輸機(jī)構(gòu)的形式也日新月異。自動(dòng)傳輸機(jī)構(gòu)的形式差異，也是目前沖壓自動(dòng)線不同形式的主要區(qū)別所在。上世紀(jì)末廣泛應(yīng)用的平行四邊型機(jī)械手結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)逐步淘汰，取而代之的是高速、穩(wěn)定的單臂或雙臂橫桿式傳送機(jī)構(gòu)

另外機(jī)器人傳輸方式由于自身特點(diǎn)獨(dú)樹(shù)一幟，在老線改造及速度較低、投入較少的生產(chǎn)線中仍有一定的應(yīng)用空間。

3.線尾出料系統(tǒng)

線尾出料系統(tǒng)由出料輸送帶、照明、工件檢驗(yàn)臺(tái)、人工或自動(dòng)裝箱機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)等構(gòu)成。主要任務(wù)是將成品沖壓件輸送至合適的位置便于裝箱（或自動(dòng)裝箱），并為沖壓件檢測(cè)提供條件。

三、沖壓自動(dòng)線的主要形式

目前沖壓自動(dòng)線的形式主要有以下幾種：

1.“普通壓力機(jī)+機(jī)器人傳輸”形式

機(jī)器人傳輸形式柔性高，使用方便且成本較低，但穩(wěn)定性較差，速度相對(duì)較慢，不適合大批量高速生產(chǎn)。

2.“普通壓力機(jī)+單臂機(jī)械手”傳輸形式

單臂機(jī)械手傳輸形式由于成本相對(duì)較低、具有一定的靈活性，目前仍有一定的發(fā)展空間。

3.“高速壓力機(jī)+橫桿式”傳輸形式（高速線）

橫桿式傳輸形式具有高速、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，已經(jīng)在大型覆蓋件生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

4.“多工位壓力機(jī)+步進(jìn)式”傳輸形式

工位生產(chǎn)線已經(jīng)有多年的歷史，傳輸方式已經(jīng)由原來(lái)的機(jī)械式傳輸演變?yōu)榻裉斓碾娮涌刂剖絺鬏敚w結(jié)構(gòu)也由單一的單滑塊發(fā)展為單滑塊、多滑塊并存。由于速度快、穩(wěn)定性高，一直以來(lái)為各主機(jī)廠廣泛使用。尤其多滑塊多工位，其特性基本與高速線接近。

四、沖壓生產(chǎn)線規(guī)劃選型原則

選擇什么樣規(guī)模的生產(chǎn)線，取決于需要生產(chǎn)什么樣的沖壓件。對(duì)于占汽車(chē)車(chē)身10%的超大型沖壓件，一般采用總噸位t以上的沖壓線；25%左右的大中型沖壓件，采用t左右沖壓線；25%左右的中型沖壓件，采用t左右沖壓線；其余40%左右中小件，基本采用t以下生產(chǎn)線。

至于沖壓線采用什么形式，則取決于需要生產(chǎn)的沖壓件的種類及產(chǎn)量。少品種小批量，通常采用普通人工線，而多品種大批量，則適合采用高速?zèng)_壓自動(dòng)線。圖4所示為沖壓線選型參考原則。

五、沖壓自動(dòng)線產(chǎn)能核算

產(chǎn)能核算是沖壓自動(dòng)線規(guī)劃最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，產(chǎn)能核算結(jié)果直接決定生產(chǎn)線的投入數(shù)量，也就直接影響投資。

根據(jù)生產(chǎn)線選型結(jié)果，結(jié)合生產(chǎn)組織水平，參考前期及同行經(jīng)驗(yàn)，可以獲得生產(chǎn)線的常用生產(chǎn)節(jié)拍（spm）、綜合故障率（由設(shè)備工裝故障及生產(chǎn)組織等問(wèn)題造成的停線時(shí)間比例）和單次換模時(shí)間。另外，根據(jù)工廠生產(chǎn)管理實(shí)際情況，可以知道標(biāo)準(zhǔn)批量（每批次生產(chǎn)件數(shù)）、每日工作時(shí)間、日用餐停線時(shí)間和年工作天數(shù)。

只要知道年產(chǎn)能，結(jié)合規(guī)劃給定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和沖壓件種類，便能很容易計(jì)算出需求的生產(chǎn)線數(shù)量。

六、沖壓自動(dòng)線規(guī)劃需考慮的主要因素

沖壓自動(dòng)線規(guī)劃是個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，除了上面提到的產(chǎn)能核算，還有很多因素需要考慮。

1.是否采用同步技術(shù)

同步技術(shù)在沖壓自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可，它對(duì)提升生產(chǎn)節(jié)拍有著重要的意義。

傳統(tǒng)的沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，壓機(jī)始終采用“單次”運(yùn)行模式，下料手（下料機(jī)械手/機(jī)器人）需等到壓機(jī)完成整個(gè)沖壓循環(huán)滑塊回到上死點(diǎn)停止后才開(kāi)始動(dòng)作，上料手（上料機(jī)械手/機(jī)器人）需等下料手退出壓機(jī)工作區(qū)域后開(kāi)始啟動(dòng)，而壓機(jī)滑塊又需等下料手完全退出壓機(jī)工作區(qū)域后再開(kāi)始下行，每個(gè)循環(huán)周期較長(zhǎng)，從而直接影響整線生產(chǎn)節(jié)拍。

同步技術(shù)是指生產(chǎn)過(guò)程中，壓機(jī)采用“連續(xù)”運(yùn)行模式，通過(guò)精確的計(jì)算，讓上下料手和壓機(jī)滑塊“同步”啟動(dòng)，下料手在滑塊回程上行到一定角度（回到上死點(diǎn)前）后便開(kāi)始取件，上料手在滑塊下行到一定角度前完成送件，在保證整個(gè)過(guò)程不出現(xiàn)干涉的情況下完成取送件動(dòng)作。同時(shí)為了保證下料手在完成取件后有足夠的時(shí)間將工件送入下道工序，相鄰兩臺(tái)壓機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持合理的相位差，從而讓上下料手可以工作的周期相對(duì)加長(zhǎng)。

尤其對(duì)于大批量大型覆蓋件沖壓生產(chǎn)而言，高速?zèng)_壓自動(dòng)線加同步技術(shù)比包括單滑塊多工位在內(nèi)的其他方式有更為明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.壓機(jī)重點(diǎn)參數(shù)—滑塊行程

生產(chǎn)線規(guī)劃時(shí)，要考慮的壓機(jī)參數(shù)很多，其中滑塊行程直接影響自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的可行性及難易程度，在規(guī)劃時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注。

滑塊行程的選擇，與需要生產(chǎn)的沖壓件的拉延深度、端拾器的高度等直接有關(guān)。規(guī)劃時(shí)所確定的滑塊行程，必須保證上下料手抓取工件水平運(yùn)動(dòng)過(guò)程中端拾器與上模點(diǎn)及下模點(diǎn)保持足夠的安全空間。

由于大型覆蓋件的拉延深度大多超過(guò)200mm，所以，大型高速?zèng)_壓自動(dòng)線的壓機(jī)滑塊行程一般在mm以上。

3.模具及端拾器的結(jié)構(gòu)形狀

為了獲得理更為想的干涉曲線，除了滑塊行程、速度-加速度曲線等壓機(jī)固有參數(shù)或固有特性需要重點(diǎn)考慮外，模具及端拾器的結(jié)構(gòu)形狀，也應(yīng)納入考慮范疇。合理的模具及端拾器結(jié)構(gòu)，能夠有效彌補(bǔ)自動(dòng)化方面存在的不足，從而提高沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的可行性。

此外，模具設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮以下內(nèi)容：同一生產(chǎn)線模具閉合高度相差不宜過(guò)大（一致）；下模盡可能裝有制件到位傳感器；模具安裝槽的位置盡量統(tǒng)一（可以減少自動(dòng)夾緊器的數(shù)量，降低成本）；廢料能夠順利排出工作臺(tái)外（部分排料困難位置加沖頂裝置）；成型類模具配備制件頂松裝置（如彈頂銷(xiāo)或頂出氣缸）和避免出現(xiàn)較大的斜楔機(jī)構(gòu)，盡量多采用旋轉(zhuǎn)斜楔。

4.對(duì)鋼板料垛的要求

與手動(dòng)線相比，自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)，對(duì)鋼板毛坯料垛的規(guī)整程度有更為嚴(yán)格的要求。如果料垛不夠整齊，會(huì)造成磁力分張效果差（易產(chǎn)生雙料現(xiàn)象），拆垛手抓取板料位置不夠準(zhǔn)確等問(wèn)題。因此，自動(dòng)線投入之前，為保證生產(chǎn)效率達(dá)到目標(biāo)值，必須明確對(duì)鋼板料垛的要求。

5.對(duì)沖壓件工藝排布的要求

（1）同一件模具的送料中心與生產(chǎn)線中心對(duì)應(yīng)關(guān)系盡量一致；

（2）盡量減少制件傳輸過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)，尤其高速?zèng)_壓線及多工位，應(yīng)避免制件繞z軸旋轉(zhuǎn)；

（3）同一件生產(chǎn)過(guò)程中送料面高度盡可能一致（能夠有效較少節(jié)拍損失）。

6.對(duì)生產(chǎn)管理的要求

（1）及時(shí)做好模具線下保養(yǎng)，減少在線維護(hù)時(shí)間；

（2）相鄰生產(chǎn)批次的模具閉合高度相差不大（可以減少裝模高度調(diào)整時(shí)間）；

（3）毛坯及模具在生產(chǎn)批次切換前準(zhǔn)備就緒；

（4）成品件及時(shí)轉(zhuǎn)移；

（5）保持良好的環(huán)境清潔度；

（6）設(shè)備操作和維護(hù)保養(yǎng)的規(guī)范化。

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