沖壓自動化技術改造的升級方向

文/三哥

激烈的市場競爭使產品更新換代的速度明顯加快，用于加工單一品種的傳統剛性沖壓設備已不能適應市場多變的產品需求及多品種、中小批量的制造加工特征。沖壓制造企業要想省時省錢多辦事，就必須找到合理、高效的生產方式。結合實際生產需要，實現壓力機、自動送料系統與機器人搬運系統三大模塊的有效整合，是一大進步。

一、、壓力機現狀與發展趨勢

1、大型多連桿壓力機

沖壓件件拉延成形時，受材料性能的限制，普通低碳鋼允許的拉延速度為 18-24m／min ，壓機拉延速度超過此值，零件就會拉裂報廢，普通的曲柄壓力機滑塊運行速度曲線近似正弦曲線。只能完成70ram以下的簡單淺拉伸，不能滿足沖壓件的深拉伸(>250mm) ，因此沖壓生產線打頭設備均采用多連桿技術。多連桿壓機運動特性是快速下降，在進行拉伸區域 (300mm 左右)速度低而均勻，拉伸完成后，滑塊快速回程，既滿足了低速拉伸工藝的要求，又提高了壓力機的生產率。

2、大型多工位壓力機

大型多工位壓力機是目前世界上最先進、．最高效的板材沖壓設備，它代表了目前沖壓件沖壓成形的最高水平和發展方向。大型多工位壓力機一般由拆垛機、大型壓力機、自動送料系統和碼垛系統等組成。其生產節拍可達16~25/min ，是手工送料流水線的 4～5倍，是單機聯線自動化生產線的 2～3倍，具有生產效率高，制件質量高的特點，特別適合沖壓件大批量生產。

據美國精密鍛壓協會統計，美國680多條沖壓線中有 70％為多工位壓力機；日本在美國的 35條沖壓線中有 24臺多工位壓力機，占69％；日本國內的 250條沖壓線中，有 80多條多工位壓力機，占32％。在我國，由于大型多工位壓力機技術積累尚不足，目前能夠用于大型沖壓件沖壓的多工位壓力機還是空白，多采用國外進口設備（例如：德國Schuler等）。另一方面，大型多工位壓力機在我國的應用剛剛起步，諸多中小型沖壓企業，受資金有限、生產應用經驗不足、工廠場地面積受限等因素制約，依然傾向于采用相對成熟、可靠的單機聯線自動化沖壓線。

二、自動送料系統現狀與發展趨勢

壓力機之間使用多軸伺服傳送機構一次性在壓力機之間搬運零件，雖然不同生產廠商的壓力機機構各不相同，但大體上可以分為兩大類：

一種是在壓力機的縱軸線上安置多自由度搬運機器人，機器人可以沿壓力機軸線縱向移動；

另一種是在兩臺壓力機的立柱前后安置的平行機械手臂，通過一根橫桿形式的末端拾取器搬運零件。

1、機器人自動送料系統

在我國，在近年來的新建和傳統沖壓線聯線自動化改造中，多使用機器人自動化送料系統。機器人自動化生產線，通過更換端拾器，適合多種沖壓件的生產，柔性更高。其通常配置為 5～6臺壓力機，  拆垛 、上下料機械手 、穿梭翻轉小車和碼垛系統等  。全線長度60m 左右，具有沖壓質量穩定可靠、生產安全性高和柔性好的特點。由于上下工位壓力機的間距大，工件傳輸效率較低，生產節拍一般為  6～ 9 spm 。

2、機械手臂自動化送料系統

機械手臂自動化送料系統主要由板料拆垛系統、板料對中系統、壓機間快速送料傳送系統組成。由于能夠縮短壓力機的間距，工件傳輸效率較高，生產節拍一般為 8～15 spm 。近幾年來，國內外壓力機供應商在全自動關鍵技術上又取得很大進展并得到成熟應用，例如全自動換模系統、拉伸墊數字控制技術和功能完善的觸摸屏監控技術等，使單機聯線生產效率逐年提升。其中，全自動換模系統只需要操作人員在觸摸屏上設置好模具號，模具更換的全過程由壓力機自動完成，整個過程最多需要 5min 。

3、全自動換模系統的主要功能包括：

(1)平衡器與氣墊壓力自動調整功能；

(2)裝模高度、氣墊行程自動調整功能，定位調整精度達0．Imm：

(3)模具自動夾緊、放松功能；

(4)高速移動工作臺自動開進開出功能。

伴隨著電子技術的發展，聯機、聯線、聯網等技術得到了充分應用，我國沖壓設備自動化技術升級改造呈現出以下趨勢，總結如下：

(1)單機聯線自動化沖壓線與大型多工位壓力機  是當今大型沖壓設各自動化技術發展的兩大趨勢。但是用于大型覆蓋件沖壓的多工位壓力機在我國汽車工業中的應用幾乎是空白，這是我國沖壓裝備業與歐美發達國家的主要差距。

(2)經過近年來的新建和改造，部分生產線采用了單臂機械手、雙臂機械手等輸送系統，為國內沖壓生產技術與歐美工業接軌奠定了基礎。

(3)鑒于我國工業生產集中度較低，新車型換代越來越頻繁的客觀事實，在未來幾年，單機聯線自動化沖壓線仍然是發展主力。