目前，高速自動(dòng)化沖壓線的應(yīng)用正處于普及階段，但受成本影響，很多企業(yè)仍在使用較為傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備，雖配備了機(jī)械手、端拾器等自動(dòng)化設(shè)施，減少了人員投入，但生產(chǎn)效率的提升卻不是很顯著。本文主要圍繞壓機(jī)、模具、機(jī)械手三要素對(duì)沖壓自動(dòng)線效率提升的途徑進(jìn)行介紹。隨著市場(chǎng)對(duì)汽車需求量的不斷增加，對(duì)沖壓件的需求也在同步增加，但由于生產(chǎn)前準(zhǔn)備、模具調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)、機(jī)械手與壓機(jī)運(yùn)行匹配不協(xié)調(diào)、端拾器結(jié)構(gòu)缺陷等，致使生產(chǎn)效率不能有明顯提升。因此，縮短換模時(shí)間、優(yōu)化壓機(jī)與機(jī)械手動(dòng)作匹配、改善端拾器結(jié)構(gòu)等方法就顯得格外重要。下文以采用人工換模的傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)+六軸機(jī)械手所組成的沖壓生產(chǎn)線為例進(jìn)行介紹。
縮短換模時(shí)間
該壓力機(jī)換模過程包括：①工作臺(tái)開出→②頂桿更換→③模具定位安裝→④下模夾緊→⑤工作臺(tái)開入→⑥滑塊下行、微調(diào)至下死點(diǎn)→⑦上模夾緊→⑧調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)→⑨試壓、復(fù)檢夾緊→⑩正式生產(chǎn)。通過以上分析可發(fā)現(xiàn)，換模過程中用時(shí)較長(zhǎng)的工序主要為②、③、⑥、⑧。解決方案如下：針對(duì)工序②的問題，多數(shù)沖壓廠普遍采購(gòu)?fù)鈪f(xié)模具進(jìn)行生產(chǎn)，為方便生產(chǎn)使用，頂桿與拉伸墊都是分體結(jié)構(gòu)，哪個(gè)位置需要頂桿就在哪個(gè)位置上安裝，每次更換都需要耗費(fèi)較多時(shí)間；如果車間所使用沖壓模具均為自行開發(fā)，將頂桿與拉伸墊做成一體結(jié)構(gòu)或工作臺(tái)上插滿頂桿，模具上僅需做避空即可，此舉可大大縮短更換頂桿的時(shí)間。針對(duì)工序③的問題，可在模具本體同側(cè)增加兩個(gè)定位結(jié)構(gòu)（V形+平面定位或2個(gè)V形定位），方便模具安裝時(shí)僅用力一推便可完成定位工作，類似結(jié)構(gòu)如圖1所示。此結(jié)構(gòu)在使用時(shí)需確保設(shè)備工作臺(tái)面上有定位銷插入的銷孔，如臺(tái)面無銷孔，可對(duì)臺(tái)面進(jìn)行改造。
針對(duì)工序⑥、⑧問題，可通過編制現(xiàn)場(chǎng)工藝卡對(duì)所需參數(shù)（如裝模高度、閉合高度、平衡器風(fēng)壓、氣墊壓力等）及操作規(guī)范進(jìn)行詳細(xì)要求，并對(duì)所有生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，觀察參數(shù)變化并及時(shí)做出調(diào)整。
壓機(jī)、機(jī)械手、端拾器的優(yōu)化
壓機(jī)與機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)都是通過模具上安裝的接近開關(guān)輸出的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)的，但受模具結(jié)構(gòu)、壓機(jī)結(jié)構(gòu)、PLC程序、端拾器結(jié)構(gòu)、機(jī)械手偏轉(zhuǎn)角度及運(yùn)行軌跡等的綜合影響。為提升生產(chǎn)節(jié)拍，需從以下幾個(gè)方面著手。
增大上、下模間的安全距離
上、下模間的安全距離即將工序件從模具型面提升至可平移出下模的位置與上模最低點(diǎn)位置間的距離，如圖2所示。增大安全距離有利于機(jī)械手提前進(jìn)入模具抓取制件。
通常情況下，由于滑塊行程受設(shè)備結(jié)構(gòu)所限，僅能通過優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)的方法來實(shí)現(xiàn)。以圖2翻整模為例，上模F面有一把插刀用于驅(qū)動(dòng)下�；嚈C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，為增大安全距離，可考慮將插刀位置移動(dòng)到側(cè)面且避開機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡的位置。在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)速度最大的情況下，各工序間下模型面高度基本保持一致，可節(jié)省相鄰工序間的制件搬運(yùn)時(shí)間。通常在模具開發(fā)時(shí)，可對(duì)此處做出要求，且盡量將下模高度做低；如已是量產(chǎn)模具，當(dāng)工序間下模型面高度差偏大時(shí)，可對(duì)較低模具增加墊板。
沖壓角度的變化直接影響機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡的變化，通常情況下相鄰兩工序間沖壓角度越接近，機(jī)械手在取送料過程中，各軸的協(xié)同配合動(dòng)作就越少，運(yùn)行也越流暢。如制件為左右對(duì)稱件，各工序間沖壓角度變化均較大時(shí)，可考慮左右件合模開發(fā)。
優(yōu)化端拾器結(jié)構(gòu)
為方便端拾器在模具間活動(dòng)，端拾器結(jié)構(gòu)在滿足抓取件的條件下，主桿需靠近制件、主桿兩側(cè)的輔桿所成的夾角需盡量大；為確保抓取制件可靠，可再適量增加吸盤數(shù)量及加強(qiáng)桿。
縮短離合器啟動(dòng)等待時(shí)間
為確�；瑝K下行時(shí)與機(jī)械手不發(fā)生碰撞，在壓機(jī)的PLC程序內(nèi)，一般會(huì)在模具傳輸上料信號(hào)給壓機(jī)，促使離合器啟動(dòng)前，增加500～1000ms的延時(shí)。通過現(xiàn)場(chǎng)嘗試，逐步縮短延時(shí)時(shí)間。
調(diào)整設(shè)備安全參數(shù)
機(jī)械手控制端拾器在模具內(nèi)“進(jìn)”和“出”時(shí)，與設(shè)備參數(shù)“下料角度”、“模具保護(hù)角度”有聯(lián)系。當(dāng)滑塊回程至“下料角度”后，壓機(jī)傳輸給機(jī)械手信號(hào)，使其進(jìn)入模具內(nèi)進(jìn)行下料操作；當(dāng)滑塊由上死點(diǎn)運(yùn)行至“模具保護(hù)角度”，但機(jī)械手還未移出模具時(shí)，迫使壓機(jī)離合器進(jìn)行緊急制動(dòng)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀察，可通過逐步減小“下料角度”、增大“模具保護(hù)角度”數(shù)值，讓壓機(jī)、機(jī)械手提前運(yùn)行，縮短壓機(jī)和機(jī)械手單次運(yùn)行周期。機(jī)械手自動(dòng)線為確保運(yùn)行安全，多個(gè)機(jī)械手在系統(tǒng)坐標(biāo)內(nèi)運(yùn)行時(shí)，會(huì)設(shè)置防碰撞安全保護(hù)程序，通過修改機(jī)械手程序，促使機(jī)械手提前運(yùn)行。
自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)拍的估算
當(dāng)模具設(shè)計(jì)完成后，為初步評(píng)估自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)拍，可通過以下方式進(jìn)行估算，具體做法如下：⑴利用模具間安全距離X1、端拾器最高點(diǎn)到制件距離X2、滑塊行程X3，計(jì)算出端拾器抓取件后不與下模干涉且恰好可從模具內(nèi)平移出時(shí)，滑塊的位移量Y=X3－(X1－X2)（以滑塊下死點(diǎn)為基準(zhǔn)數(shù)值0）。⑵利用計(jì)算出來的Y值，分別在每臺(tái)設(shè)備滑塊運(yùn)行曲線圖上做一條直線與曲線相交，交點(diǎn)在橫軸上取得數(shù)值W1和W2（可作為“下料角度”和“模具保護(hù)角度”的參考數(shù)值）。⑶通過計(jì)算每臺(tái)設(shè)備W2減W1的差值U，取一個(gè)相同的倍數(shù)V可將U值整除；并利用倍數(shù)V值，將每臺(tái)設(shè)備滑塊運(yùn)行曲線圖的橫軸進(jìn)行等分，如圖3和圖4所示。
⑷繪制機(jī)械手運(yùn)行示意圖，如圖5所示。
