全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線在金屬零件沖壓加工中的應(yīng)用

王 凱

（廣東鍛壓機(jī)床廠有限公司，廣東佛山 528300）

0 引言

沖壓成形是工業(yè)制造生產(chǎn)中普遍的生產(chǎn)方式，沖壓設(shè)備被廣泛應(yīng)用于汽車、家電、通訊、IT等行業(yè)金屬零件制造。目前，大多數(shù)沖壓生產(chǎn)都采用傳統(tǒng)的手工送料，存在著生產(chǎn)效率低、不安全因素多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作工人過多等問題。隨著人力勞動(dòng)成本的增加，人力資源的緊缺，產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線將取代傳統(tǒng)的單機(jī)人工送料沖壓生產(chǎn)，成為未來金屬零件沖壓加工的發(fā)展趨勢[1-3]。近年來，由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的日趨成熟，越來越多的全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線已在金屬零件沖壓加工中得到應(yīng)用，成為沖壓生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵裝備。

1 全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線的組成

全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線是集機(jī)、電、液及信息技術(shù)于一體的大型全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，由單臺(tái)（多臺(tái)）大臺(tái)面精密壓力機(jī)連線組成，通過高速伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)垛料、送料和工序間的自動(dòng)轉(zhuǎn)序，并由現(xiàn)場總線控制機(jī)械手和大型精密壓力機(jī)之間的動(dòng)作同步協(xié)調(diào)、故障監(jiān)控、診斷，實(shí)現(xiàn)沖壓過程的全自動(dòng)化。

以2臺(tái)主機(jī)連線金屬零件沖壓加工為例，機(jī)器人全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線主要由雙積料自動(dòng)交換及送料裝置、大型精密壓力機(jī)、三維機(jī)械手送料裝置、伺服驅(qū)動(dòng)搬送裝置等組成。

圖1 全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線

2 在沖壓生產(chǎn)中的原理及應(yīng)用

2.1 雙積料自動(dòng)交換及送料裝置

雙積料自動(dòng)交換及送料裝置是將工件（片料）分離，運(yùn)送到指定的位置，以便三維送料系統(tǒng)將工件（片料）移送至模具上。其由雙積料自動(dòng)交換裝置和送料裝置兩大部分組成，可以實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三個(gè)方向的動(dòng)作。當(dāng)其中一堆片料用完后，通過氣缸或液壓缸自動(dòng)換料，不需人工操作。

2.2 精密機(jī)械壓力機(jī)

主機(jī)（大型精密壓力機(jī)）根據(jù)加工零件生產(chǎn)工藝，設(shè)定好行程和速度，由現(xiàn)場總線控制協(xié)調(diào)與三維機(jī)械手送料裝置之間的動(dòng)作同步，進(jìn)行金屬零件的沖裁、拉伸、折彎等工序。

2.3 三維機(jī)械手送料裝置

三維機(jī)械手送料裝置主要包括送料裝置、夾料裝置、提升裝置三部分，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三個(gè)方向的動(dòng)作，主要功能是通過夾持---搬運(yùn)----放置的運(yùn)送軌跡把工件（片料）送到指定位置，根據(jù)被加工零件生產(chǎn)工藝的不同，主機(jī)、機(jī)械手及支撐座的數(shù)量可相應(yīng)變化，送料的速度、工位也可以根據(jù)加工零件的不同而調(diào)整，整個(gè)生產(chǎn)線柔性可調(diào)。

2.4 伺服驅(qū)動(dòng)搬送裝置

如加工零件的工序較多，一臺(tái)主機(jī)（大型精密壓力機(jī)）安裝的模具工序不能完成沖壓時(shí)，將由伺服驅(qū)動(dòng)搬送裝置搬送到指定位置，再由三維機(jī)械手送料裝置將未完成沖壓的零件搬送到主機(jī)進(jìn)行沖壓。直到零件的沖壓工序全部完成。因此，一條沖壓生產(chǎn)線單機(jī)或者多機(jī)連線，主要取決于沖壓零件的沖壓工序。

整條生產(chǎn)線柔性可調(diào)，能實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的重組，擴(kuò)大裝備的應(yīng)用范圍、延長生命周期。

3 全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線的優(yōu)勢

圖2 傳統(tǒng)的單機(jī)手工送料生產(chǎn)現(xiàn)場

圖3 全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線生產(chǎn)現(xiàn)場

圖2為傳統(tǒng)的單機(jī)手工送料生產(chǎn)現(xiàn)場，圖3為全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線生產(chǎn)現(xiàn)場，相比傳統(tǒng)的單機(jī)人工送料生產(chǎn)全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線有著諸多優(yōu)勢：生產(chǎn)效率高，最高生產(chǎn)節(jié)拍達(dá)到25次/每分鐘、產(chǎn)品質(zhì)量好、降低生產(chǎn)成本。大幅度減少操作工人數(shù)量和占地面積，減少生產(chǎn)設(shè)備的使用，達(dá)到降低生產(chǎn)成本的效果、減少操作工人。如完成一個(gè)零件沖壓需要8個(gè)工序，傳統(tǒng)的單機(jī)沖壓需要8個(gè)操作工人，全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線只需要1～2個(gè)操作工人。很好的解決了目前招工難、用工成本高等問題。

隨著新世紀(jì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、國防發(fā)展的需要，對鍛壓裝備提出了更高的要求。自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線是一種必然的選擇。自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線的使用將有助于提高行業(yè)的自動(dòng)化水平，大幅度減少操作工人數(shù)量和占地面積、提高產(chǎn)品質(zhì)量，對于勞動(dòng)密集型的制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造具有明顯的示范作用[2]。

［1］孫培明，陳樹欽.沖壓機(jī)床碟形彈簧振動(dòng)緩沖器的研究開發(fā)［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2012（8）：107-109，231.

［2］桂方亮，桂方才，趙濤，等.金屬板材沖壓裝備自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009（11）：229-235.

［3］袁華，孫友松，肖小亭.塑性成形技術(shù)與汽車工業(yè)發(fā)展［J］.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2005（3）：21-24.