自动冲压（共10篇）
自动冲压 篇1
摘要：文章介绍了全自动冲压生产线,是集机、电、液及信息技术于一体的大型全自动冲压生产线,由压力机主机、机械手等连线组成,具有高智能化、高精度、高可靠性、高效率、节能、节材等一系列优点,能够提高生产效率和产品质量,减少操作工人数量和占地面积,降低生产成本。阐述了全自动冲压生产线的组成、原理及应用,并对其发展前景进行了展望。
关键词：冲压,加工,生产线,金属零件
全自动冲压技术是降低金属零件冲压加工成本的必要技术手段。全自动冲压生产线，是三维一体的大型生产线，其在使用的过程中可以有效的提高金属零件加工的质量，使零件在加工的过程中实现全城自动化。提高了零件加工的工作效率高，减少了对原材料的需求，降低了工人的工作强度，使得厂家的生产金属零件所产生的利润得到了大幅度的提高。
1 全自动冲压的相关论述
冲压是一种常见的生产方式，在实际的生产过程中，常被用于汽修家电、IT行业等金属零件的制造工业当中。从目前的情况来看，我国零件加工厂使用的加工方法，依旧以传统的加工方法为主，即使用人工手动送料。这种方法在金属零件加工的过程中，不仅难以获得较高的生产效率，并存在一定的安全隐患，需要大量的工人共同协作才能将工作完成，因此这种方法需要的工人的工强度十分巨大。随着教育体制的不断改革，劳动力的文化水平也得到了显著的提高，劳动力的成本不断增加，工作能力强的专业人才更是屈指可数，因此，大量的人力资源浪费会增加厂家的成本消耗，使其获得的经济效益下降。
全自动冲压生产线的出现，完美的解决了传统的人工单机送料冲压生产中存在的问题，不仅减少了工人使用的数量，而且降低了厂家的生产成本，是金属另加冲压加工未来发展的必然趋势。近年来，由于自然科学与相关技术的不断发展与进步，工业机器人的技术已经越来越成熟。许多发达国家在生产的过程中已经实现了全自动冲压生产线在金属零件冲压加工中的有效运用。事实证明，全自动冲压生产线对于金属另加的冲压加工具有重要的意义与作用。
2 全自动冲压生产线介绍
全自动冲压生产线就是将各类技术集中与一体的大型自动冲压生产线，生产线上有多台精密压力机同时进行工作。原材料的加工与运输可以通过电机驱动的机械手来得以实现，而现场总线控制机械手和大型精密压力机则是对现场进行故障监控与诊断，在生产金属零件的过程中，实现全自动冲压的生产线。以下图中的两台主机连线金属零件冲压加工为例，机器人全自动冲压生产线主要由双积料自动交换以及送料装置、大型精密压力机、三维机械手送料装置、伺服驱动半送装置等组成（见图1）。
3 金属零件冲压加工实现全自动的原理及应用
3.1 双积料自动交换及送料装置
该装置的使用，是传统材料运输技术的突破，不仅实现了材料的自动交换与运输，还确保了材料运送的精准，使用工件、材料相互分离的方法，以便于三维送料系统将工件逐步移动到模具上去。在金属零件冲压加工的过程中，三维送料系统主要是由双积料自动交换装置以及送料装置两个部分所组成，可以实现三维空间内的各种动作。当其中一处的工件使用完毕以后，可以通过气缸或者是液压缸的作用，实现工件片料的自动更换，无需进行手动操作。
3.2 精密机械压力机
精密机械压力机也叫做主机。可以提前将金属零件的加工工艺以及生产工序等方面的数据录入其系统当中，并照零件制作加工的实际情况，选择合适的工序与速度。在更换加工材料的时候，可以使用中央控制系统进行协调，使三维机械手送料装置之间的动作始终保持一致，使零件在制造加工的过程中，每一道工序的质量都可以得到有效的保证。
3.3 三维机械手送料装置
三维机械手送料装置属于一项全自动的送料装置，其功能主要包括送料、夹料以及提升，可以实现横向、纵向等三个方向的动作，工作覆盖其可触碰到的整个空间。在金属零件冲压的实际工作中，三维机械手的主要功能就是对材料进行加持或搬运、搁置，通过这种方法把确保材料的精准运输，并依照零件加工工艺的差异，变更主机、三维机械手以及支撑座的数量。并根据金属零件加工的情况以及客户的需求，来调整送料的速度，改变零件加工的固有顺序，使得整个生产线的可调节性得到提高。
3.4 伺服驱动搬送装置
在金属零件加工的过程中，一旦出现需要同时加工的零件较多的情况下，只安装一台精密压力机，显然已经无法满足生产的需要。因此，应该使用伺服驱动搬送装置将短时间内无法冲压的金属零件运送到制定的位置，对送料装置潘松来的材料进行一一拾取，送到主机处进行逐一加工，不仅可以环节精密压力机所承受的压力，也可以提高金属零件加工的速度，直到金属零件加工完不，冲压的全部工序也就得以完成（见图2）。
由此看来，在冲压生产线上，使用一台精密压力机还是多台精密压力机连线进行工作，主要取决于被加工的金属零件所需要用到的加工工序。伺服驱动搬送装置使整条生产线的柔性可以随时进行调节，实现了金属零件冲压工艺中的充足，使加工出的金属零件质量更佳，在极大程度上提高了相关设备的应用范围以及使用寿命。
4 全自动冲压生产线的优势
在金属零件实际的加工过程中，使用全自动冲压线对其进行冲压加工，相较于传统的担任送料的加工方式来说，全自动冲压生产线的优势十分明显：(1)使用全自动冲压生产线进行金属零件的冲压加工，最高的生产节拍可以达到每分钟二十五次，使其生产效率得到了显著提高。全自动冲压生产线在金属零件冲压加工中的应用，可以提高产出零件的质量，减少金属零件在生产过程中消耗的成本，提高厂家的经济效益；(2)，全自动冲压生产线的使用，减少了传统生产技术中对人力资源的消耗，降低了土地资源的使用面积，大幅度的削弱了相关生产设备的作用与使用率。如此一来，也可以达到降低生产成本、减少操作工人的效果。从而，有效的提升厂家生产金属零件所获得的经济效益。
5 结束语
金属零件的加工，不仅关系到人类的日常生活，也关系到新时代下我国经济社会发展的需要，以及国家综合水平的提高。全自动冲压生产线在金属零件冲压加工中的应用，有助于金属零件加工产业生产水平的提高，有效的减少了工人的工作强度与厂家生产、加工时所需的材料与占地面积，增加了厂家的利润收入，可以在各大金属零件加工厂中进行推广与使用。
参考文献
[1]陈立新,郭文彦.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用[J].机械工程与自动化.2010,(3).
[2]张冠武.自动冲压生产线的发展趋势[J].金属加工:热加工.2012,(5).
[3]徐柏鸿.高强板车身零件热冲压成形技术[J].世界制造技术与装备市场.2015,(6).
自动冲压 篇2
动化试题
一、单项选择题（共 25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）
1、危险和可操作性研究方法可按__个步骤来完成。
A．4 B．2 C．3 D．5
2、在企业安全生产中，各管理机构之间、各种管理制度和方法之间，必须具有紧密的联系，形成相互制约的回路，才能有效。这一结论源于__。
A．反馈原则
B．封闭原则
C．整分合原则
D．动态相关性原则
3、依据《烟花爆竹安全管理条例》的规定，烟花爆竹工厂必须设置消火栓系统、固定式灭火装置、手抬机动泵等消防设施，并且消防用水量应不少于__m3。
A．27 B．54 C．108 D．216
4、常规安全检查通常是对作业人员的行为、作业场所的环境条件、生产设备设施等进行的检查。检查效果很大程度上取决于检查人员的个人经验和能力。为了尽量减小检查人员个人因素对检查结果的影响，常采用的方法是__。
A．作业条件危险性评价法
B．可靠性分析法
C．事故树分析法
D．安全检查表法
5、根据《安全生产法》的规定，重大危险源应进行登记、检测、评估、监控等工作，负责组织评估工作的是__。
A．生产经营单位
B．省级安全生产监督管理部门
C．中介机构
D．市级安全生产监督管理部门
6、从事安全生产工作的社会主体包括企业责任主体、中介服务主体、__和从事安全的从业人员。
A．政府监管主体
B．政府管理主体
C．政府机关及相关主管部门主体
D．政府主体
7、在石门向煤层至少打__个测压孔，测定煤层瓦斯压力，并在打钻过程中采样，测定煤的坚固性系数和瓦斯放散初速度，按综合指标进行预测。
A．2 B．3 C．4 D．5
8、法律通过授权职代会、职工和__的监督形成对矿山企业安全生产的内部管理机制。
A．矿山委员会
B．班会
C．工会
D．矿务局
9、注册安全工程师执业资格制度是一项新的__执业资格制度。
A．专业人员
B．专业技术人员
C．技术人员
D．特种技术人员
10、我国煤矿安全监察实行__的管理体制。
A．垂直管理，分级监察
B．横向管理，分级监察
C．属地管理，垂直监察
D．属地管理，分级监察
11、负责观察演练进展情况并予以记录的人员是__人员。
A．记录
B．模拟
C．评价
D．控制
12、审核范围是指受审核的职业安全健康管理体系所覆盖的活动、产品和服务的范围。确定审核范围实质上就是明确受审核方作出持续改进及遵守相关法律法规和其他要求的承诺，保证其职业安全健康管理体系实施和正常运行的__。
A．权力范围
B．义务范围
C．责任范围
D．实施范围
13、依据《注册安全工程师执业资格制度暂行规定》，注册安全工程师执业资格注册有效期满前__个月内，持证者应到原注册管理机构办理再次注册手续。
A．1 B．2 C．3 D．4
14、以下机械中，不属施工现场用于垂直运输机械的是__。
A．塔式起重机
B．龙门架
C．外用电梯 D．调直剪切机
15、粉尘的分散度是指粉尘整体组成中各种粒级的尘粒所占的百分比。粉尘组成中，小于__Pm的尘粒所占的百分数越大，对人的危害越大。
A．2 B．3 C．4 D．5
16、全国注册安全工程师的注册管理工作由__负责。
A．国务院
B．人事部
C．国家安全生产管理总局
D．煤矿安全监察机构
17、预警系统发出某事故警报，而该事故最终没有出现。下列有关原因分析，正确的是__。
A．安全区设计过宽，危险区设计过窄
B．指标设置不当，警报过严
C．小概率事件也有发生的可能
D．安全区和危险区设计都过宽
18、在甲烷浓度低于__的情况下，电桥输出的电压与瓦斯浓度基本上呈直线关系，因此可以根据测量电桥输出电压的大小测算出瓦斯浓度的数值。
A．3% B．4% C．7% D．8%
19、永久气体气瓶的充装量是指气瓶在单位容积内允许装入气体的__。
A．最大压力
B．最大体积
C．最大质量
D．最大密度
20、《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号）规定，生产安全事故一般分为__个等级。
A．二
B．三
C．四
D．五
21、行政处罚的实施机关主要是__。
A．行政机关
B．国家行政机关
C．人民政府
D．法院
22、根据我国国情，应由当地人民政府协调__，组织医院和急救中心，建立具有快速反应能力的交通事故紧急救援系统。
A．公安机关
B．保险公司 C．医院
D．公安机关及保险公司
23、__应当在劳动就业上给予特殊的保护。
A．女工和未成年工
B．有残疾的职工
C．女工怀孕期间
D．未成年工和有特殊情况的工人
24、依据《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》，对被责令停产整顿的煤矿，颁发证照的部门应当____其有关证照。
A：吊销B：注销C：暂扣D：废止
25、电压在__V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备和金属外壳、构架，铠装电缆的钢带(或钢丝)、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。主要有：保护接地网、主接地极、局部接地极、接地母线、连接导线与接地导线。
A．127 B．72 C．36 D．24
二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、某单位储存有0.5t氰化氢化学品及150t的电石危险物质（氰化氢和电石的重大危险源临界量分别是1t和100t），根据《危险化学品安全管理条例》，该企业应当将储存的危险化学品的数量、地点以及管理人员的情况报当地__。
A．公安部门备案
B．负责化学品登记的机构备案
C．安全监督管理部门登记
D．消防部门和安全监督管理部门备案
E．安全监督管理部门备案
2、事故统计工作一般分为__步骤。
A．资料搜集
B．资料整理
C．综合分析
D．资料汇总
E．统计分析
3、锅炉安全附件包括__。
A．安全阀
B．水位表
C．压力表
D．电表
E．温度测量装置
4、生产经营单位的决策机构及其主要负责人、个人经营的投资人未能保证安全生产所必需的资金投入，使生产经营单位不具备安全生产条件，应该__。
A．责令限期改正，提供必需的资金，并处罚金
B．逾期未改正的，责令停产停业整顿
C．有违法行为，导致发生安全生产事故、构成犯罪的，依照刑法有关规定追究刑事责任；尚不够刑事处罚的，对主要负责人给予撤职处分，对个人经营的投资人处以罚款
D．责令限期提供必需的资金
E．直接给予经济处罚
5、造成人的不安全行为和物的不安全状态的主要原因可归结为四个方面，即技术原因、教育原因、身体和态度原因、管理原因。针对这四种原因，可以采取三种防止对策，也就是所谓的“3E”原则。“3E”分别是指__。
A．工程技术对策
B．教育对策
C．管理对策
D．实施对策
E．法制对策
6、以低碳钢为例，得出金属材料受拉伸外力作用引起的变形可以分为__几个阶段。
A．弹性变形阶段
B．塑性变形阶段
C．屈服阶段
D．弯曲变形阶段
E．断裂变形阶段
7、下列各项关于车辆轮对基本限度描述正确的是__。
A．车辆轮对内侧距离为1353±3mm B．车轮轮厚度客车≥25mm，货车≥23mm C．车轮轮缘厚度≥23mm D．车轮轮缘垂直磨耗高度≥15mm E．车轮踏面圆周磨耗深度≤8mm
8、对新装、迁装和检修后的锅炉，启动之前要进行全面检查，检查内容主要有__。
A．检验锅炉是否加满水
B．检查安全附件是否齐全、完好
C．检查各种辅机特别是转动机械是否完好
D．看其是否处于可投入运行的良好状态
E．检查钢结构部分是否完好
9、根据《安全生产法》的规定，生产经营单位不具备__规定的安全生产条件，经责令停止停业整顿仍不具备安全生产条件的，安全生产监管监察部门应当提请有管辖权的人民政府予以关闭。
A．法律
B．行政法规
C．部门规章
D．国家标准
E．行业标准
10、工业生产过程中粉尘危害的控制措施有__。
A．屏蔽作业
B．湿式作业
C．采用密闭、通风、除尘系统 D．采用吸尘器
E．戴防尘口罩
11、施工单位应建立安全生产责任制度，对所承担的建设工程进行安全检查，并做好__安全检查记录。
A．定期
B．不定期
C．巡视
D．旁站
E．专项
12、眩光可使可见度下降，并引起视力的明显下降。眩光造成的主要危害有__。
A．破坏暗适应，产生视觉后像
B．降低视网膜上的照度
C．减弱被观察物体与背景的对比度
D．观察物体时产生模糊感觉
E．导致睫状肌萎缩，使其调节能量降低
13、特种作业的范围包括__。
A．电工作业
B．木工作业
C．金属焊接
D．锅炉作业
E．公交车司机
14、危险物品的生产、经营、储存单位以及__单位的主要负责人和安全生产管理人员，应当由有关主管部门对其安全生产知识和管理能力考核合格后方可任职。
A．环保
B．矿山
C．建筑施工
D．核能调研
E．办公用品生产
15、管理评审的目的是要求生产经营单位的最高管理者依据确定的时间间隔对职业安全健康管理体系进行评审，以确保体系的__。
A．准确性
B．科学性
C．充分性
D．有效性
E．持续适宜性
16、根据《煤矿安全监察条例》的规定，关于煤矿安全监察的主要内容的表述中，正确的有__。
A．煤矿安全监察机构发现煤矿未依法建立安全生产责任制的，煤矿安全监察机构协助建立安全生产责任制
B．煤矿安全监察机构对煤矿安全技术措施专项费用的提取和使用情况进行监督，对未依法提取或者使用的，应当责令限期改正
C．煤矿安全监察机构审查煤矿建设工程安全设施设计，应当自收到申请审查的设计资料之日起30日内审查完毕，签署同意或者不同意的意见，并书面答复
D．煤矿安全监察机构对煤矿建设工程安全设施和条件进行验收，应当自收到申请验收文件之日起30日内验收完毕，签署合格或者不合格的意见，并书面答复
E．煤矿安全监察机构发现煤矿矿井使用的设备、器材、仪器、仪表、防护用品不符合国家安全标准或者行业安全标准的，吊销煤矿安全生产许可证
17、《工伤保险条例》第十四条规定，职工有下列__情形之一的，应当认定为工伤。
A．在工作时间和工作场所内，因履行工作职责受到暴力等意外伤害的B．患职业病的
C．因工外出期间，由于工作原因受到伤害或者发生事故下落不明的D．在上下班途中，受到机动车事故伤害的
E．在工作时间和工作岗位，突发疾病死亡或者在48小时之内经抢救无效死亡的
18、安全生产监督检查的基本特征是__。
A．权威性
B．自愿性
C．强制性
D．创新性
E．普遍约束性
19、与生产过程有关的职业性危害因素包括__。
A．粉尘
B．病毒
C．劳动制度
D．辐射
E．振动
20、某工人在车间内操作冲压机，由于他带病作业，误按冲压机开关，导致事故的发生。其导致事故的直接原因有__。
A．作业环境不良
B．从事禁忌作业
C．接触有毒物质
D．操作错误
E．健康状况异常
21、为了对职业健康安全文件的识别、批准、发布和撤销以及职业健康安全有关资料进行控制，企业应制定书面程序，并应达到__要求。
A．明确体系运行中哪些是重要岗位以及这些岗位所需的文件，确保这些岗位得到现行有效版本的文件
B．在任何情况下，文件和资料都应便于使用和获取
C．职业健康安全管理体系文件应书写工整，便于使用者理解
D．传达到企业内所有相关人员或受其影响的人员
E．根据使用要求或为了保存知识而留存的档案性文件和资料，应予以适当标识
22、下列配电柜(箱)安装要求正确的有__。
A．触电危险性小的生产场所和办公室，可安装开启式的配电板
B．触电危险性大或作业环境较差的加工车间、铸造、锻造、热处理、锅炉房、木工房等场所，应安装封闭式箱柜 C．有导电性粉尘或产生易燃易爆气体的危险作业场所，必须安装密闭式或防爆型的电气设施
D．配电柜(箱)各电气元件、仪表、开关和线路应排列整齐，安装牢固，操作方便，柜(箱)内应无积尘、积水和杂物
E．落地安装的柜(箱)底面应高出地面50～100mm；操作手柄中心高度一般为1.2～1.5m；柜(箱)前方0.8～1.2m的范围内无障碍物
23、从事安全生产工作的社会主体包括__。
A．社会责任主体
B．企业责任主体
C．中介服务主体
D．政府监管主体
E．集体责任主体
24、职业安全健康管理体系认证审核中的文件审核的目的是__。
A．确定是否进行现场审核
B．对现场审核的补充
C．为现场审核做准备
D．收集充分的信息
E．提出体系存在的问题
25、《行政处罚法》要求行政机关必须依照本法规定的程序实施。法律规定实施行政处罚的程序主要有__。
A．简易程序
B．一般程序
C．听证程序
D．特殊程序
自动冲压 篇3
【关键词】工业机器人；冲压自动化；生产线；应用
一、冲压生产方式的比较
冲压生产方式主要有传统的人工生产方式（图1所示）与自动化生产方式（图2、图3所示）。就产品质量的稳定性、劳动力强度、安全生产和生产效率等各方面的比较分析，自动化生产方式具有独特优势，同时其也是冲压生产方式未来发展的主要趋势。冲压自动化生产线有机械手自动化生产线（图2所示）和机器人自动化生产线（图3所示）。而机械手自动化生产线和机器人自动化生产线的区别主要在于安装方式、使用特点、生产节拍和投资成本上。通过综合考虑分析，使用机器人自动化生产方式更加经济、实用。机械手自动化生产线则比较适合在大间距压力机生产线和已有生产线的自动化改造上使用。而机器人自动化生产线通过更换端拾器，更适合多种车型的生产，具有较高的柔性。
二、工业机器人在冲压自动化生产线中的应用
在汽车制造过程中，工业机器人自动化冲压生产线运行的循环方式是，机器人拆剁一板料传输一板料涂油一板料对中一上料机器人送货一首台压机冲压一下料机器人取货、送货一压机冲压一根据工序数量循环一下料机器人取货、送货一末端压机冲压一线尾机器人取货、放货一皮带机输送一人工码垛。
（一）拆剁系统
在冲压自动化生产线输送过程中，自动拆垛单元是必备的，其主要包括拆垛小车、自动涂油装置、磁性皮带机、中台和双料检测等设备。其中拆垛小车安置在上料区和停放的固定位置，以便于机器人取货。磁力皮带机则根据位置的不同主要分为导出式皮带机和导入式皮带机，导入式用于把初期取出的物料送到涂油机中，而导出式皮带机则是将板料按照一定速度送入对中台内。自动涂油机是在对板件拉延率较高时，在板料进行拉延工序时，安排涂油工序，利用自动涂油机在板料表面涂拉延油，消除生产地滑移线，以此确保冲压板件质量，且满足润滑性要求。对中台采用机械对中台，利于固定或移动，还可以使用视觉对中或重力对中，以此保证板料定位准确和快捷。机器人可以根据零件的对中位置，改变运行轨迹，从而将板料准确搬运到压力机内部。
（二）控制系统
1.设备层
控制系统最底层的设备层是最关键的环节，其中主要包括现场的操作站、输入设备、检测开关和执行机构等，通过现场总线或直接和控制层的PLC联系，传送输入信号，将PLC的输出指令传到现场设备，阀和传感器通过现场总线和相对应的控制单元进行通讯。
2.控制层
各部门的控制系统都是采用现场总线中的PLC进行控制，具有连线自控和独控等功能。采用现场总线和以太网控制系统，能够确保系统运行的稳定性和可靠性。各控制部门的PLC和上位机之间进行数据交换时，可以采用工业以太网方式，供监控系统联网使用。压力机控制系统应该配置Ethemet card，与工业机器人的控制系统相连接，PROFIBUS-DP现场总线将工业机器人的系统和控制系统连锁对接，以此实现信息互换。
3.人机界面
人机界面采用的是SIEMENS触摸屏，各控制单元均配有触摸屏，并通过Profibus总线进行通讯。控制单元中的触摸屏上都有指示灯和操作旋钮，能够自行诊断，显示错误信息，并报警。人机界面中控制单元I/O信号的显示颜色不同，以此进行区分。如果某节点出现故障，系统会自动报警，人机界面会将故障点显示出来，以便于及时维修，从而提高工作效率。
（三）安全系统
工业机器人在冲压自动化生产线中的应用具有很高的安全性，在系统中采用完善的安全保护系统和装置配置。通过健全安全装置，采用Profibus总线和PLC系统进行通讯，并实时监控，反映安全区域的情况，以便于及时发出警报或直接停机。安全系统中的辅助工具是声光警报单元，能够将各个监控点报警异常情况及时通知给工作人员进行处理，操作人员也能够及时启停设备，处理故障。冲压自动化生产线的拆垛系统有升降门，两个剁料台和升降门开闭相互转换，其中一个剁料台无料时，另一个剁料台进入，升降门会打开，有料剁料台代替无料剁料台，升降门再自动落下。操作人员对升降门进行控制和操作，在确保工作安全的基础上自动运行冲压线。控制系统中工业机器人和压机之间的安全信号以及所有紧急停止报警信号，都是连锁在安全的PLC系统中，并通过PLC程序转换互锁控制的。
（四）仿真模拟系统
在虚拟环境下，运行仿真冲压线，能够有效避免生产现场系统干涉和节拍不合理等错误，在冲压自动化生产线运行过程中，能够通过工业机器人进行离线编程，模拟机器人的运动路线和运动轨迹，从而有效缩短现场实验和调试工作时间，提高设备运行安全和可靠。
三、结语
综上所述，冲压生产线工业机器人的应用越来越广泛，其在一定程度上将工作人员从乏味的工作中解放了出来。而且工业机器人的成本相对较低，但投入生产线中不仅能够有效提高生产效率和生产质量，还能够为企业带来更多的经济效益和社会效益。在实际生产过程中工业机器人逐渐趋向自动化，对设备运行过程的安全隐患提高了防护意识，在确保工作人员人身安全的基础上，保障了机械和工业机器人的安全。
参考文献：
[1]卢泽旭.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用研究[J].机电信息.2012（12）.
[2]陈立新.工业机器人在冲压自动化生产线的应用[J].机械设计与制造.2010（10）.
[3]陈立新，郭文彦.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用[J].机械工程与自动化.2010（03）.
自动冲压 篇4
冲压成形是工业制造生产中普遍的生产方式, 冲压设备被广泛应用于汽车、家电、通讯、IT等行业金属零件制造。目前, 大多数冲压生产都采用传统的手工送料, 存在着生产效率低、不安全因素多、劳动强度大、操作工人过多等问题。随着人力劳动成本的增加, 人力资源的紧缺, 产品质量的要求不断提高, 自动冲压生产线将取代传统的单机人工送料冲压生产, 成为未来金属零件冲压加工的发展趋势[1,2,3]。近年来, 由于计算机控制技术、检测技术、电力电子技术及信息技术的发展进步, 工业机器人技术的日趋成熟, 越来越多的全自动冲压生产线已在金属零件冲压加工中得到应用, 成为冲压生产中提高生产效率、产品质量、经济效益的关键装备。
1 全自动冲压生产线的组成
全自动冲压生产线是集机、电、液及信息技术于一体的大型全自动冲压生产线, 由单台 (多台) 大台面精密压力机连线组成, 通过高速伺服电机驱动的机械手实现垛料、送料和工序间的自动转序, 并由现场总线控制机械手和大型精密压力机之间的动作同步协调、故障监控、诊断, 实现冲压过程的全自动化。
以2台主机连线金属零件冲压加工为例, 机器人全自动冲压生产线主要由双积料自动交换及送料装置、大型精密压力机、三维机械手送料装置、伺服驱动搬送装置等组成。
2 在冲压生产中的原理及应用
2.1 双积料自动交换及送料装置
双积料自动交换及送料装置是将工件 (片料) 分离, 运送到指定的位置, 以便三维送料系统将工件 (片料) 移送至模具上。其由双积料自动交换装置和送料装置两大部分组成, 可以实现X、Y、Z三个方向的动作。当其中一堆片料用完后, 通过气缸或液压缸自动换料, 不需人工操作。
2.2 精密机械压力机
主机 (大型精密压力机) 根据加工零件生产工艺, 设定好行程和速度, 由现场总线控制协调与三维机械手送料装置之间的动作同步, 进行金属零件的冲裁、拉伸、折弯等工序。
2.3 三维机械手送料装置
三维机械手送料装置主要包括送料装置、夹料装置、提升装置三部分, 可以同时实现X、Y、Z三个方向的动作, 主要功能是通过夹持---搬运----放置的运送轨迹把工件 (片料) 送到指定位置, 根据被加工零件生产工艺的不同, 主机、机械手及支撑座的数量可相应变化, 送料的速度、工位也可以根据加工零件的不同而调整, 整个生产线柔性可调。
2.4 伺服驱动搬送装置
如加工零件的工序较多, 一台主机 (大型精密压力机) 安装的模具工序不能完成冲压时, 将由伺服驱动搬送装置搬送到指定位置, 再由三维机械手送料装置将未完成冲压的零件搬送到主机进行冲压。直到零件的冲压工序全部完成。因此, 一条冲压生产线单机或者多机连线, 主要取决于冲压零件的冲压工序。
整条生产线柔性可调, 能实现冲压工艺的重组, 扩大装备的应用范围、延长生命周期。
3 全自动冲压生产线的优势
图2为传统的单机手工送料生产现场, 图3为全自动冲压生产线生产现场, 相比传统的单机人工送料生产全自动冲压生产线有着诸多优势:生产效率高, 最高生产节拍达到25次/每分钟、产品质量好、降低生产成本。大幅度减少操作工人数量和占地面积, 减少生产设备的使用, 达到降低生产成本的效果、减少操作工人。如完成一个零件冲压需要8个工序, 传统的单机冲压需要8个操作工人, 全自动冲压生产线只需要1~2个操作工人。很好的解决了目前招工难、用工成本高等问题。
随着新世纪经济、社会、国防发展的需要, 对锻压装备提出了更高的要求。自动化冲压生产线是一种必然的选择。自动化冲压生产线的使用将有助于提高行业的自动化水平, 大幅度减少操作工人数量和占地面积、提高产品质量, 对于劳动密集型的制造业的产业升级改造具有明显的示范作用[2]。
摘要：介绍了全自动冲压生产线, 是集机、电、液及信息技术于一体的大型全自动冲压生产线, 由压力机主机、机械手等连线组成, 具有高智能化、高精度、高可靠性、高效率、节能、节材等一系列优点, 能够提高生产效率和产品质量, 减少操作工人数量和占地面积, 降低生产成本。阐述了全自动冲压生产线的组成、原理及应用, 并对其发展前景进行了展望。
关键词：冲压生产线,金属零件冲压,应用
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实验冲压设备与冲压模认知教案 篇5
实验目的与要求：
1、了解冲压设备，感受冲压生产
2、了解曲柄压力机的结构，工作原理，掌握冲压生产安全知识及其他。
3、了解冲压模具分类及结构特点。实验用设备及其他：
1、实验设备
冷冲机、拉伸机及1mm厚的铝带。
2、实验工具
级进模、落料模各一套，压板、垫片一套。实验内容及步骤：
1、冲压设备认知
1）冷冲机结构 2）拉伸机结构 3）操作设备
2、冲压模认知
认识冲裁模、拉伸模、弯曲模，观察其结构特点。
3、教师评价总结
4、清扫实验室卫生 知识背景：
一、冲压加工安全操作规程 1．一般冲压工安全操作规程
（1）工作前应穿戴好劳动护具。
（2）开车前应详细检查机床各转动部位安全装置是否良好。主要紧固螺丝钉有无松动，模具有无裂纹，操作机构、自动停止装置、离合器、制动器是否正常，润滑系统有无堵塞或缺油，并进行空车试验，如有迟滞、连冲现象或其他故障要及时排除，禁止带病作业。
（3）安装模具，必须将滑块开到下死点，闭合高度必须正常，尽量避免偏心载荷，模具必须紧固，并通过试压检查。
（4）使用的工具零件要清理干净，冲压引伸工具应按规定使用。（5）工作中注意力要集中，严禁将手和工具等物伸进危险区域内，取放小工件要用专业的工具操作。
（6）工作中冲床的转动部位和模具不准用锤打或手去擦。工件如沾在模具上及模具上有脏物及往冲具上注油时，必须用专业工具进行。
（7）发现冲床运转或声响异常（如连击爆裂声）应停止送料，检查原因，如系冲具有毛病或零件堵塞在模具内需清理，或转动部件松动，操纵装置失灵等均应停车检修。
（8）每次冲完一个工件时，手和脚必须离开按钮或踏板，以防失误操作，凡有脚踏板的冲床，须有脚踏板垫铁，不操作或工作完毕时，一定要将垫铁垫在闸板上。
（9）如发现冲头有自动落下，或有连冲现象时，应立即停车检查修理，决不准带病运行。
（10）机床在运转过程中，严禁到转动部位检查与修理，需到机床顶部工作时，必须停车关闭电源，下边有人监护才可进行。
（11）两人以上操作时，应定人开车，要相互配合协调一致。（12）油压冲床的各种仪表要保持正确灵敏。
（13）大型曲轴压力机和油压机等，上部安全栏杆和手扶梯子，必须保持完整牢靠，如有操作损坏及时修理。
（14）工作完毕滑块应在落下位置，将模具落靠断开电源（或水源），并进行必要的清扫。
2、折弯机安全操作规程
1．工作时要穿好工作服，扎紧袖口，戴好工作帽；严禁嬉戏打闹，保持场地干净整洁。
2.折弯机需润滑部位要定期加油。
3.折弯前空转运行检查设备无异常后,方可进行操作。4.安装折弯模具时禁止开车。
5.正确选择弯模具，上、下模紧固位置要正确，安装上、下模操作时防止外伤。6.折弯时不准在上、下模之间堆放杂物和工量具。
7.多人操作时，要确认主操作者，并由主操作者控制脚踏开关的使用，其他人员不得使用。
8.大型制件折弯时，要防止板料上扬面伤人。
9．正确选择折弯压力，偏载时压力应小于最大压力的1/2。10．最大折弯压力折弯制件长度不得小于工作台长度的1/3。11．折弯机发生异常立即切断电源，停止操作，通知有关人员及时排除故障。
12．完工后，切断电源，清理工作场地。
3、剪板机安全操作培训
1、穿戴好安全防护用品，严禁戴手套，女工要戴工作帽。
2、使用前要检查机床各部是否正常，防护装置是否完整齐全，刀刃是否爆裂，脚踏操作部分是否灵活，再开空车检验正常后才能开始剪料，严禁突然起动。
3、禁止超长度和超厚度使用剪床，不得使用剪床剪切淬了火的钢、高碳钢、合金工具钢、铸铁及脆性材料，以免损坏刀口及机件。
4、开始工作前，将台面的一切工具清除，以防发生意外。
5、凡短于剪板上压具的材料，不准剪切。
6、送料时要注意手指安全，特别是一张板料剪到末了时，不要将手指垫在板料下送料或将手指送入刃口。严禁两人在同一剪床上同时剪两件材料。剪床后不准站人，接料。
7、校正材料时，不准将手放在材料下面，同时必须注意使脚离开踏板开关，切勿误碰发生危险。
8、多人操作，应由一个指挥。
9、刀片的刃口必须保持锐利。切薄板时，刀片必须紧贴。上下刀片需要保持平行，刀片间的间隙不得大于板料厚度的三分之一。
10、经常注意拉杆有无失灵现象，紧固螺钉有无松动。调整刀片（对刀）后，需要做用手板车的试验和开空车检验，调整和清扫必须停车进行。
11、工作完毕要立即切断电源，擦拭机床，零件堆放整齐，工作场地清理干净，认真做好交接班工作。
二、冲裁模的分类
简单模（单工序模）：在压力机的一次行程中，只能完成一道冲压工序的模具。单工序、单工位
级进模（连续模）：在压力机的一次行程中，在模具的不同工位上同时完成多道工序的模具。多工序、多工位
冲压自动化的对中方法比较 篇6
冲压自动化就是由工业机器人或机械手来代替人工,将板料在各个工艺段之间进行传递。主要的工艺流程如图1所示,分为线前、线中、线尾。线前包括拆垛、清洗、涂油、对中和上料;线中包括自动传输;线尾包括下料、检验和装箱。其中R代表机器人或机械手,P代表压力机。
以机器人自动化为例,对中就是为了能让机器人每次都能将板料送入固定的位置。板料生产过程如图2所示,整线由4台压力机组成。一张板料在经过了4道工序之后(冲压),最终形成了一个零件,如汽车的门板、侧围等。因此,板料在每台压机的模具上,必须有一个精确的固定位置(±2mm)。板料料垛的精度最高只能做到±5mm,再加上板料在皮带机上传输时的位置偏差,无法实现其在模具上±2mm的精度要求。所以,在板料进入第一台压机之前必须要有一个对中的步骤,使第一台上料机器人每次都能在同一个位置抓取板料。由于机器人的精度可达±0.5mm,因此对中一次之后,后续的工艺中,机器人抓取板料无需再进行对中。
2 对中的不同方法
从20世纪90年代初至今,运用在冲压自动化的对中方式主要有重力对中、机械对中和视觉对中。从制作价格、效率和柔性上分析,这3种对中方式各有利弊。
2.1 重力对中
重力对中就是利用板料本身的自重进行对中,如图3所示。重力对中台的台面有2个(上下、左右)倾斜的角度。当一张板料到达该对中台上后,自重导致板料会随着台面的倾斜,“掉落”到一个死角里,而且每次相同的板料都会落到一个相同的位置。机器人则每次都会在同一个位置对板料进行抓取,从而实现了精度控制。
按板料的种类和尺寸大小,重力对中台分有若干个区域,每个区域可以通过移动式的插销进行手动调整,使对中台能够适应不同尺寸的板料。在重力对中台的下方,安装有一个传感器,当板料到达对中台上后,会触发该传感器,经过延时后,机器人自动运行到预先设定好的固定位置,抓取板料。
2.2 机械对中
机械对中是通过对板料“夹紧”的方式实现对板料位置精度的控制。如图4所示,当板料到达机械对中台后,板料会触发安装在对中台底部的一个传感器,表明板料已经就位,此时,对中台两侧的气缸首先动作,从左右方向进行收紧,使板料在左右位置对中,之后,对中台后侧的气缸向前推板料,使板料在前后位置上对中,从而实现整个板料的位置控制。
机械对中台上的气缸必须使用同步气缸,而且是可进行位置编程的伺服气缸。因为,气缸必须同步,才能保证在左右夹紧时,板料处于左右气缸的中心;根据不同的板料,气缸夹紧的位置必须不同。所以,气缸需要“知道”自己在什么位置停止,伺服控制是为了保证其精度,编码控制是为了保证其位置。当气缸动作结束后,气缸会回到其初始位置,并通知机器人,此时,机器人会运行到之前预先设定的固定位置,对板料进行抓取,完成对中过程。
2.3 视觉对中
视觉对中是通过对板料进行照相,然后对该图像进行处理,从而实现位置确定,具体过程如图5所示。由于冲压板总是紧贴在传送带上,而传送带是一个固定平面,所以这实际上是一个典型的视觉系统上的二维定位问题:平面平移和绕垂直方向的旋转。以机器人的基坐标系作为参考坐标系,一个或多个摄像头(根据需要而定)垂直安装并分别经过标定。一个新的冲压板来时,通过机器人示教出合适的抓取姿态,定义并存储该冲压板的零位置。同时视觉系统为该冲压板定义一个工件坐标系,并计算出冲压板上的各个固有标记点在该坐标系下的坐标。根据外部送来的工件型号,选择相应的检测计划。通过一个或多个摄像头分别搜索识别出该冲压板引入时定义的各个固有特征标记点,即可计算出其相对于示教位置的偏差矢量:
机器人根据视觉系统所提供的偏差矢量,结合之前的工件坐标系进行矩阵变换计算,得到一个新的工件坐标系。然后根据新的工件坐标系对板料进行抓取,从而实现对中。不同的板料需要预先进行工件坐标系的设置。
3 3种对中方式的比较
3.1 成本
重力对中在成本上最低,因为其构造简单,只有一个对中台和一些插销。机械对中最为昂贵,除了一个基本的对中台之外,还需要若干个伺服编码气缸以及机械的拉杆。板材种类越多,需要用到的气缸就越多,其造价就越昂贵。视觉对中相对适中,除了类似的对中台之外,只额外增加了一套照相系统,包括2、3个照相头,一台PC机以及一套图像处理软件。随着软硬件的发展,视觉系统的成本会降低。
3.2 效率
效率也就是对中所需要的时间。重力对中需要2s左右的等待时间,确保板料已经落到位,而且不再运动。机械对中需要的时间则更长,伺服气缸的运动和回位,大致需要消耗3~4s。视觉对中是最快的,尤其是目前的PC技术,已经可以做到运行这一套图像处理软件所需要的时间不到1s。
3.3 柔性
柔性就是对中系统对板料的“要求”,要求越少,则柔性越高。如果遇到非几何规则板料(比如激光切割板,其板料的边缘是一条不规则的曲线),对于重力对中系统,该类板料每次落到的位置不确定,最终使定位精度偏差范围过大。机械对中系统需要依靠编码气缸的夹紧,板料种类越多,夹紧位置越多,而可安装气缸的数量受对中台空间位置的约束,导致新的板料来了,旧的板料必须放弃。视觉对中系统对板料的要求几乎为零。不管板料的形状、种类如何,只要预先对该板料进行图像设置,之后只需把当前板料与该板料的预设图像进行比对,就能得到该板料的工件新坐标。除此之外,如果有双件工艺,即每次需要同时抓取2件独立的板料放入模具,则只有视觉系统才能实现。因此,从柔性角度来说,视觉对中系统的柔性是最高的。
4 结语
随着冲压自动化的不断发展,冲压线的速度越来越快,处理的板料越来越多,要求对中系统的效率和柔性不断提高。重力对中与机械对中已经无法满足目前的需求,视觉对中系统才是最佳的对中方式。
摘要：在冲压制造工艺过程中,板料上下料的搬运一般由人工操作。要用工业机器人来替代人工操作,对板料进行对中是必不可少的关键步骤之一。对目前3种主要的对中方法进行比较,并结合当前的自动化技术,寻找出最佳的对中方式。
关键词：冲压自动化,对中,工业机器人
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自动冲压 篇7
近年来, 我国汽车行业发展迅猛, 汽车更新换代的速度日益加快, 由此竞争更为激烈, 这就要求汽车制造企业必须改进传统技术、缩短研发周期、降低制造成本、提高生产效率。
采用信息技术是现代制造业发展的必然趋势。汽车车身冲压自动化生产线 (简称冲压自动线) 的运动仿真是在虚拟的环境中对生产线的主要元素进行三维建模, 并装配成线, 然后驱动虚拟生产线, 模拟真实生产线的运行情况[1]。通过对冲压自动线进行运动仿真, 可以实现生产线在虚拟环境中的安装调试, 形象地展示生产线的三维布局, 演示生产线的预期动作, 检查各装备的运行干涉情况。冲压自动线的运动仿真能够避免实际生产中的干涉碰撞事故[2], 缩短生产线的设计周期和降低现场安装调试所造成的额外成本[3], 并可通过调整各装备的动作实现生产节拍的优化, 从而提高生产效率。
据统计, 在冲压生产中, 仅有不足10%的时间用于工件的冲压加工, 其余时间均用于工件搬运与等待搬运[4]。目前, 在我国机器人自动化冲压生产线中, 机器人与压力机的运动协调关系多为静态配合方式。在此配合方式下, 压力机滑块必须在上死点静止时, 机器人才能进行上下料操作, 因此导致生产效率低;且由于压力机必须等待机器人, 故压力机的运行时断时续, 增加了压力机离合器、抱闸的动作频率, 缩短了使用寿命[5]。
本文以汽车车身侧围板冲压自动线为对象, 设计了机器人与压力机动态配合方式的动作协调方案, 充分利用压力机滑块在上下料干涉高度以上的运行时间, 消除了传统静态配合方式中压力机的等待时间, 可显著提高生产效率, 并结合不同运动方案, 针对冲压线整体运动予以仿真, 为冲压线机器人运料过程稳定性的进一步改进提供依据。
1 冲压自动线基本构成与尺寸
本文研究对象为安徽江淮汽车车身的侧围板 (图1) 等大型冲压件, 它由1台2500t闭式四点伺服压力机、3台1000t曲柄压力机、5台ABB IRB 6660机器人 (配有柔性Crossbar) 以及辅助装备等组成。
汽车车身侧围板的坯料尺寸为3110mm×1560mm×0.7mm, 拉深深度为200mm, 材料为非时效性深冲冷轧碳钢薄板。各压力机间距及压力机外形尺寸如图2所示。
2 冲压自动线机器人运动学分析与轨迹规划
机器人的工作空间及其运动轨迹规划是进行冲压自动线运动仿真的前提。
2.1 ABB机器人运动学分析
采用Denavit-Hartenberg方法[6,7]可方便地建立ABB IRB 6660机器人的运动学方程, 其连杆坐标系如图3所示。
利用反正切表示的该机器人各关节运动学反解[8]如下:
其中, (px, py, pz) 表示机器人末端坐标系原点O6相对于基坐标系的位置, m=pxc1-a1+pys1, v=-axc1s2-azc2-ays1s2, u=axc1c2-azs2+ays1c2, , φ=atan2 (pz, m) 。为简便起见, 以上式子中运用如下简写符号:c1=cosθ1, c23=cos (θ2+θ3) , s1=sinθ1, s23=sin (θ2+θ3) , 其余类似。 (nx, ny, nz) T为机器人末端坐标系x轴的单位矢量; (ox, oy, oz) T为机器人末端坐标系y轴的单位矢量; (ax, ay, az) T为机器人末端坐标系z轴的单位矢量。
需要说明的是, 当θ5=0时, 操作臂处于奇异状态, 此时关节轴4和6重合在同一直线上, θ4可任意取值。而当θ5≠0时, 可以按式 (3) 求解θ4。
确定工作空间的方法通常可分为解析法和图解法[9]两类。图4所示即为利用图解法求出的ABB IRB 6660机器人工作空间与灵活工作空间。曲线C1之内为机器人灵活工作空间, 曲线C2为关节5可达空间的边界, 曲线C3为机器人末端可达空间的边界。
工作对象不同, 对机器人操作灵活性的要求也不一样。就本文所研究生产线中的上下料机器人而言, 对其末端姿态的要求并不非常严格, 因此, 机器人的轨迹可处于灵活性稍差的C2范围之内。
2.2 ABB IRB 6660机器人轨迹规划
根据冲压生产线的实际工况, 将机器人水平运料高度设定为1000mm。机器人的末端 (未包括柔性Crossbar) 轨迹规划如图5所示, 其中WV=3300mm, h=2200mm, 坯料提升高度为UV=200mm, 圆弧ST、PQ的半径均为50mm。由此亦可确定机器人在生产线中的安装位置。
机器人末端轨迹的俯视图参见图6 (线段WV) 。可见, 机器人末端轨迹位于其灵活工作空间中。
在机器人搬运工件过程中, 工件的姿态保持不变, 则在所规划轨迹上按一定间隔取点, 由运动学反解, 即可求出各点所对应的机器人各关节的关节变量。
3 冲压自动线动作方案的设计
结合重大专项任务要求, 冲压自动线的生产节拍定为每分钟10件, 伺服压力机与曲柄压力机的运动周期均为6s, 其升程分别为1200mm和1100mm。假设每台压力机的偏心主盘均为匀速转动, 生产线的上下料干涉高度为500mm。不妨将压力机的动作按时间等分为12份, 则伺服压力机与曲柄压力机的滑块运动曲线分别如图7和图8所示。
与压力机动作相对应, 如图9所示, 机器人的动作也按时间等分为12份, 即RL、LK、KP、PK、KL、LR、RM、MN、NU、UN、NM、MR。其中, 动作KP、PK为机器人送料动作, MN、NU、UN、NM为机器人取料动作。
压力机与机器人动作划分完成之后, 即可制订整条冲压线的动作方案 (方案1) , 参见表1。
结合图7~图9, 可见表1所示动作方案中机器人送料动作较快 (仅占用1s) , 运料速度起伏较大, 后4台机器人还有改善的余地, 由此可将放料动作由两份 (KP、PK) 改为4份 (占用2s) :LK、KP、PK和KL。改进后的动作方案 (方案2) 见表2。
注:Ri表示第i台机器人, Pi表示第i台压力机, 其中P1表示首台伺服压力机, P2~P4表示后三台曲柄压力机。表中加下划线的机器人动作表示机器人在压力机内的操作动作, 加下划线的压力机动作表示压力机滑块在干涉高度之上的动作。
4 冲压自动线运动仿真
首先, 提炼生产线中各设备的关键参数, 利用Solidworks建立其简化三维模型, 并根据轨迹规划中所确定的机器人位置和冲压线布局进行整线装配, 进而建立冲压自动线模型, 如图10所示。
其次, 根据先前所设计动作方案, 确定生产线中各个设备的初始位置, 并在Solidworks中进行调整。
再次, 将三维模型导入ADAMS中, 添加约束和驱动。
而后, 编制驱动函数, 调试虚拟样机。机器人各个关节的驱动函数均采用AKISPL函数。其中, 被引用的样条线性数据均为两列, 第一列为时间, 第二列为与时间对应的θi (i=1, 2, …, 6) 。驱动函数设置完成之后, 调试生产线虚拟样机, 使其按预定的动作运行。由于设备多, 调试较困难, 可将所有可能发生互锁的驱动赋值为0, 然后逐个设备调试, 依次排除设备的互锁, 进而完成整线调试。
最后, 驱动该冲压线进行运动仿真。分别对动作方案1、方案2进行了仿真, 实现了机器人与压力机的动态配合。图11所示为生产线中某台机器人工作时的末端轨迹。
利用ADAMS可方便地获得冲压线运行过程中各机器人末端位移与速度变化情况。图12所示即为对应动作方案1和方案2的冲压线后4台机器人末端运动曲线。
由图12a、图12b可见, 动作方案2改善了机器人水平方向的运动, 减缓了末端运动曲线的突变;由图12c、图12d可见, 动作方案2使得机器人末端的最高速度由6161mm/s降低至4804mm/s。
综合比较对应两个动作方案的冲压线仿真结果发现, 动作方案2充分利用了后3台压力机滑块在干涉高度之上的运行时间, 使得工件的搬运过程更加平稳。
5 结束语
本文所提出的冲压自动线机器人与压力机动作协调方案消除了传统静态配合方式的等待时间, 可加快生产节拍;仿真结果验证了所提出的机器人与压力机动态配合方式的可行性, 也为机器人运料过程中运动性能的改善提供了改进依据。
针对大型冲压自动线中机器人与压力机的动作协调及其运动仿真所进行的研究, 不仅形象地展示了生产线的总体布局, 还大为缩短了生产线的设计周期和现场安装调试周期, 还为类似系统的运动仿真提供了参考。
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自动冲压 篇8
其工艺流程如图2所示。垛料 (含托盘) 由叉车装载到上料台车上, 对托盘定位, 拆垛机构通过拆垛装置从垛料上吸取料片并把它输送到传送带。通过传送带将板料经过清洗和涂油送到对中台。经过对中定位后, 由上料装置取料将板料送入第一台压机第一道工序模具中。冲压后工件通过快速送料装置从第一台压机中取出并定位, 放置于下一台压机的模具中, 这一过程重复到最后一道工序。下料装置在最后一台压机完成冲压后取走工件放到传送皮带上, 最后检查、装箱。
电气控制系统满足设备所有控制要求和控制精度要求, 控制系统采用监控层、控制层和设备层的控制模式, 如图3所示。
监控层:通过工业以太网与车间MES系统交换信息。
控制层:系统控制采用Beckhoff的PC软PLC, 实现单元及设备的单独控制, 采用现场总线形式的控制方式, 通过Profinet、以太网等多种通讯方式集成压力机、机器人、清洗机、涂油机等控制系统, 实现整线控制。
设备层:主要包括现场操作站、现场设备检测单元 (接近开关、光电开关等) 、现场其他输入设备、现场执行机构 (如电动机、电磁阀) 等, 通过Ether CAT总线控制系统连接。
1 故障情况
本冲压车间共有4条基本相同的高速冲压自动化连续同步生产线, 其中冲压自动化生产线1#线在高速自动化生产过程中R2和R3自动化机器人 (如图1所示) 伺服控制柜电源模块报F2026故障, 设备紧急停机, 设备复位后生产3分钟左右设备故障重现。
其他冲压自动化生产线2#、3#、4#线在高速自动化生产过程中没有该故障情况。
监控1#生产线, 发现F2026故障报警时, 直流母线电压短时间内下降比较严重。
2 故障原因分析
Rexroth驱动故障手册显示, F2026动力部分低压原因如表1所示。
根据Rexroth驱动故障手册, 运用5Y分析方法对故障问题进行分析, 如图4所示。
对以上问题原因进行逐项排查, 结果如下:
(A) 在去掉驱动器使能之前关闭电源
错误排除:检查激活驱动器的逻辑, 与另外三条相同且没有F2026故障报警的线体与故障线体核对检查, 故障线体驱动参数以及逻辑结构与另外一条线体完全一样, 排除存在逻辑错误。
(B) 电网本身质量不达标
在生产线停止状态下对电网电压进行测量, 数值如表2所示。
在生产线同步连续模式运行状态下对电网电压进行测量, 数值如表3所示。
根据表3数据, 得到折线图如图5所示。
电网电压变化最低221.7V, 最高229.8V, 振动幅度为3.7%, 低于国家电网B级标准 (±7%) 。且满足设备对电网波动要求范围。
错误排除:两条相同的冲压自动化线体分别由两组相同的变压器开关柜接入, 将开关柜接线互相交换, 并监测电源质量, 电网电压振动幅度符合标准要求±7%, 但是互换变压器后1#生产线F2026故障再现, 问题原因排除电网本身质量不达标因素。
(C) 电抗器故障
压力机主电机和机器人运行时会产生大量的高次谐波, 而高次谐波会对设备造成很大的影响。分析高次谐波产生的来源可能有:①电网本身质量不好;电网波动较大, L1相电压明显偏低且降幅偏大, 导致三相电压不平衡;②压机主驱动采用Siemens带能量回馈功能, 回馈到电网的能量含有高次谐波, 单独运行压机确实产生高次谐波;③机器人运行时反馈电网大量高次谐波:单独运行机器人确实也产生了大量高次谐波。
电抗器具有限制电网电压突变和过电压引起的电流冲击, 平滑电源电压中包含的尖峰脉冲, 有效保护变频器和改善功率因数, 阻止电网的干扰, 减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。
综合考虑后, 更换1#线电抗器。但是更换电抗器后, F2026问题没有消除, 排除电抗器问题。
(D) 驱动电源模块故障
将两相同线体的电柜内驱动电源模块进行互换, 问题没有随电源模块转移而转移, 所以可以排除是驱动电源模块故障引起的问题。
(E) 机器人运行过程中力矩超限
通过监控报低电压故障的1#线体机器人运行过程曲线, 1#生产线机器人单独运行 (图6) 和生产线同步连续运行时 (图7) 的曲线情况, 可以发现仅在线体同步运行时机器人扭矩超限, 且与机器人单独运行正常的扭矩曲线进行比较, 可以明显看出在生产线同步连续运行时曲线的异常。
监控没有报低电压故障的2#线体机器人运行过程中曲线, 2#线体正常情况下生产线同步连续运行与机器人单独运行曲线基本一致。
通过上述可以看出, 1#线机器人仅在连续同步运行过程中扭矩超限。是否是因为扭矩异常引起的F2026故障报警, 需要进一步分析确认。
机器人运行过程中力矩超限原因分析如图8所示。
通过以上原因分析, 机器人运行过程中力矩超限主要有三方面原因: (1) 机器人本身存在质量缺陷; (2) 编码器故障; (3) 编码器接口振动过大。
(1) 机器人本身存在质量缺陷
对机器人本身存在的质量缺陷进行排查。为排除编码器数据波动过大对机器人扭矩影响, 将压力机停止运行, 仅将机器人同步运行, 观察1#机器人单独运行扭矩曲线, 通过图6曲线, 并与2#生产线机器人在同工况下曲线对比, 可以看出1#机器人在单独运行工况下扭矩基本正常, 因而可以排除自动化机器人本身因设计、加工、装配、安装过程中存在质量问题的嫌疑。
(2) 编码器数据波动过大
通过图6、图7曲线可以看出, 机器人仅在连续同步运行过程中扭矩有明显异常, 生产线连续同步运行与断续模式区别在于:同步模式下压力机采用连续运行模式, 离合器无动作, 自动化系统通过编码器采集压力机滑块曲线, 并自动跟随压力机滑块位置自动化运行, 完成自动化上下料工艺动作。如果编码器数据波动过大, 自动化机器人在自动跟随压力机连续运行过程中, 会因为编码器波动导致自动化机器人伺服电机曲线波动。
在同步运行时读取1#线和其他生产线编码器信号曲线, 分别如图9、10所示。
通过可以看出, 1#线体编码器曲线毛糙, 曲线波动不平稳。
对编码器进行检查, 发现如下问题:自动化编码器安装固定支架底座焊接不实, 处于悬空状态, 如图11所示, 从而导致设备运行过程中编码器发生振动。
排查编码器齿轮啮合情况, 齿侧、尺顶间隙比图纸要求过小, 导致编码器运行过程中每运转一周编码器齿轮及壳体向上进行窜动, 如图12所示。
针对此情况, 对编码器支架及编码器传动齿轮进行调整。对编码器及其传动安装精度进行修复, 修复后编码器壳体窜动及编码器振动消失, 编码器运行平稳。
读取编码器曲线, 编码器曲线恢复平滑。观察机器人同步运行扭矩, 扭矩曲线异常消失, 扭矩无超限情况。进一步对生产线进行同步生产验证3天, 系统F2026报警未出现。
综上所述, 同步冲压自动化生产线F2026报警是因为压力机与自动化编码器接口安装精度超差引起自动化机器人运行扭矩超限, 导致电源模块输出电压不够, 最终引发F2026故障报警。
3 结论
对于大型复杂的自动化设备疑难故障处理时可以采用5Y原因分析方法, 将复杂问题分解为简单、具体的原因。利用5Y分析方法并不急于立即解决问题, 而是立足于揭示问题根源, 多问5个为什么。在问题处理中要现实、现场、现物调查事故情况, 充分分析各种可能引发设备故障的因素, 并逐一排查分析, 最终发现问题真相。
参考文献
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[2]GUDEL AG自动化说明书.
[3]JIER压力机说明书.
自动冲压 篇9
随着科学的不断进步, 工业技术的不断发展, 工业机器人作为工业中主要的自动化装备也已经广泛应用到汽车的生产制造中, 在汽车生产的过程中, 汽车车身的钣金冲压线是生产过程中的主要设备, 生产效率和生产质量直接影响着汽车制造业的生产效率和汽车的生产质量, 冲压自动化技术是提高生产质量和生产效率主要的措施。工业机器人作为可靠性强、灵活性高、安全性好, 并且运行方便的一种新型的机械设备在冲压自动线上的运用, 对汽车制造具有重要的作用。
1 工业机器人的结构及其特点
工业机器人是一种工业领域的多自由度和多关节的机械手, 工业机器人是自动执行工业的机器装置, 主要是靠设备控制能力和自身的动力进行实现各种功能的新型机械。工业机器人能够接受人的指挥, 也可以按照预先设置好的程序进行运行, 并且现代工业机器人还可以根据人工智能技术进行制定原则的纲领行动。
1.1 工业机器人的结构
工业机器人主要有主体、控制系统以及驱动系统这几个基本的结构组成, 机器人主体主要有机座和执行机构组成, 具有和人相似的动作功能, 可以在空间抓放物体或者进行其他的操作, 包括手部、腕部和臂部, 大多数的工业机器人具有3~6个自由度, 其中机器人的腕部通常有1~3个自由度。控制系统主要是按照预先输入的程序对驱动系统以及执行机构发出信号, 从而达到控制的目的[1]。驱动系统的作用是使执行机构产生相应的动作, 驱动系统一般包括传动机构和动力装置。
冲压机器人是工业机器人在冲压生产线中的特殊应用, 冲压机器人控制系统主要有冲压控制系统和基本的控制系统组成, 冲压控制系统主要是根据冲压机器人在实际生产应用的过程中开发的专用的功能模块, 最主要用于实现冲压生产中特殊功能。
1.2 工业机械人的特点
工业机器人主要有三个特点:
(1) 具有类人的功能, 比如工业机器人具备感知功能、作业功能、行走功能, 并且还可以完成很多的动作要求。
(2) 可以根据人预先设置的编程系统进行自动的工作, 或者通过程序改变动作、工作中的要求以及工作对象。
(3) 使用特点:工业机器人能够通过端拾器的切换和机器人的动作轨迹的调整, 从而使设备更加柔性化[2]。
工业机器人的生产成本低, 机器人线的投资比较低, 在冲压自动化生产性中应用机器人不仅经济、适用, 还可以适用于生产线的自动化改造, 并且机器人自动化生产线可以适用于多种车型的生产, 柔性化更加高。
2 工业机器人在冲压自动化生产线中的应用
在汽车制造的过程中, 工业机器人在冲压自动化生产线运行的循环方式为:机器人拆剁 (剁料拆垛) →板料传输→板料涂油→板料对中→上料机器人送货→首台压机冲压→下料机器人取货、送货→压机冲压→根据工序数量循环→下料机器人取货、送货→末端压机冲压→线尾机器人取货、放货→皮带机输送→人工码垛。具体如图1所示。
2.1 拆剁系统
在冲压自动化生产线输送的过程中, 自动拆剁单元是必备的系统, 并且拆剁单元主要包括拆剁小车、自动涂油装置、磁性皮带机以及对中台和双料检测等设备。拆剁小车主要应用在上料区和上料后停放的固定位置, 可以为机器人取料提供方便。磁力皮带机根据位置不同可以分为导出式皮带机和导入式皮带机, 导入式皮带机主要应用于将机器人从拆剁机初取出的物料送到涂油机中, 而导出式皮带机主要将板料按照一定的速度送入到对中台内, 但是其基本原理是相同的。自动涂油机主要是对于板件拉延率较大时, 在板料进行拉延工序时, 进行安排涂油工序, 从而可以通过自动涂油机在板料的表面上涂上拉延油, 消除冷轧钢板上的生产地滑移线。从而可以保证冲压成型的板件的表面质量良好以及满足润滑性要求, 而且还可以增加冲压钢板的防锈能力[3]。对中台主要采用机械对中台, 可以方便地进行固定或者移动, 而且还可以使用视觉对中或者重力对中, 从而可以有效保证板料的定位准确、快捷以及牢固。机器人可以根据零件的对中位置, 改变运行的运动轨迹, 从而能够将板料准确地搬运到压力机内。
2.2 控制系统
在冲压自动化生产线中控制系统是机器人的核心部位, 控制系统保证生产线各种组成部分的协调工作, 控制系统技术的可靠性、先进性以及完善性, 控制方法的有效性、灵活性直接影响着冲压自动化生产线的生产效率和自动化的程度。机器人的冲压自动线的控制系统主要有监控控制系统、连线控制系统以及安全防护系统三部分组成[4]。连线控制系统主要应用于整条自动化生产流程的控制, 主要采用的是现场总线构成的分层控制架构。监控系统主要是用于整个冲压生产线的流程监控, 安全防护系统则应用于整个生产线的安全系统控制。
2.3 仿真模拟系统
在虚拟环境中进行仿真冲压线的运行, 可以有效避免生产现场的系统干涉、节拍不合理以及其他系统的错误, 在冲压自动化生产线运行的过程中, 可以通过工业机器人进行离线编程, 对机器人的运动路线以及运动轨迹进行模拟, 从而可以有效缩短现场的实验以及调试工作, 提高设备运行的安全性和可靠性[5]。
3 结语
随着科学技术的不断发展, 冲压技术的不断进步, 工业机器人在冲压自动化生产线中广泛的应用, 代替了工人单调重复的劳动条件, 提高了生产效率和工作效率, 对产品的生产质量也有很大的提高, 工业机器人已经成为提高生产效率、生产质量以及经济效益的重要设备, 是汽车制造中必不可少的设备。采用工业机器人形成的冲压自动化生产线不仅提高了自动化水平, 降低了生产成本, 而且极大地提高了生产效率和生产效益。
摘要：简要阐述了工业机器人的结构及其特点, 并就工业机器人在冲压自动化化生产线中的应用进行了分析探讨。
关键词：工业机器人,冲压,自动化生产线,应用
参考文献
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[3]陈皓.冲压自动化的对中方法比较[J].自动化应用, 2011 (8)
[4]陈立新, 郭文彦.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用[J].机械工程与自动化, 2010 (3)
自动冲压 篇10
1自动化机械手的概况
气动机械手在自动化冲压生产线设计中应用,关键点在于如何满足实际生产需要,并能够提升生产效率和产品质量[1]。这一过程中,需要综合考虑气动机械手的性能。本文在对该问题研究过程中,从传动方式机械手选择,保证机械手在冲压生产线设计中,能够发挥有效作用。关于本文研究的集中机械手性能,我们可以从表1中看出。
根据表1中可知,机械传动、液压传动、电气传动方式的自动化机械手有着各自的特点,在对其进行应用过程中,应结合自动化冲压生产线的实际特征,以此保证气动机械手作用的充分发挥。
2自动化冲压生产线的设计
在设计自动化冲压生产线过程中,应从结构设计、整体布局角度出发,该生产线的油压机共3台,送料系统共7台,具体构成如图1。
如图1所示,在进行生产线布局设计过程中,需要考虑到切边、一次、二次拉伸、机械手取料、传送带、拆垛等环节的设计。在进行取料机械手和上料机械手设计时,要求拆垛装置应具备3个功能,分别为分离、送料与检测、清除双料,其中送料机构是由丝杆升降机构及送料机械手构成的;同时自动化生产线上传送物料时,主要是利用传输带及穿梭小车实现的,其中的传输带应为三相异步电机传动;再者,机械手应为门式结构,具体包括无杆气缸、气缸直线导轨及其他部件,其中机械手手部应为气抓与真空吸盘。在此基础上才能够满足生产的实际需求,同时也可以保证生产的质量和效率。
3气动机械手在自动化冲压生产线设计中的应用分析
在将气动机械手应用于自动化冲压生产线设计中,需要对控制系统进行有效设计,之后根据系统实际情况,对各部分的功能进行实现。关于其实际应用情况,我们可以从下面分析中得出以下结论。
3.1对控制器进行有效选择
气动机械手在自动化冲压生产线设计中应用,需要对控制器进行有效设计,保证控制器具有较好的性能[3]。这一过程中,需要遵循“稳定、简便”的设计原则,对PLC、工控机以及单片机的特征进行把握,确保控制器具有较好的性能。
3.2送料系统功能的实现
在进行送料系统设计时,主要以“自动”操作系统为主,具体操作方式为手动调试与自动运行,当设备启动自动运行后,气动机械手将物料送入机器设备中,实现生产。在进行自动系统设计时,还需要设置相应的手动系统,能够实现自动系统与手动系统之间的有效结合。
3.3保证系统具有可靠的功能
气动机械手在自动化冲压生产线设计中应用,系统需要保证具有较高的可靠性。在设计过程中,需要考虑到报警功能、停止功能、运行状态显示功能,这3种功能能够更好地满足生产需要,并且对突发事件进行较好的处理。
3.3.1报警系统
报警系统在应用过程中,当自动机械手出现运行故障时,能够进行报警,从而保证机械设备停止运行,避免引发安全事故[4]。在实际运行阶段,如果PLC输出信号后,一定时间内,动作未完成,则认定为故障。
3.3.2停止功能
在设计实践中应将急停按钮、遥控开关设计在控制面板上,一旦出现突发事件,启动“停止功能”,能够使设备立即停止运行。
3.3.3状态显示功能
运行状态显示功能的设计,主要是在系统运行过程中,能够对系统各个部分的运行状态进行反应,如果出现故障,便可借助其状态,以此明确故障的位置,进而便于有效处理。
4结论
气动机械手在自动化冲压生产线设计中的应用,能够很好地满足工业生产需要,并且自动化的系统设计,保证生产过程中,能够具有较高的自动化和智能化发展特征。随着现代化工业生产的发展和进步,自动化机械手的应用范围不断扩大,并且技术水平显著提升。在未来应用过程中,要注重对气动机械手自身的性能进行把握,并能够结合自动化冲压生产线实际情况,通过气动机械手作用的充分发挥,进而利于促进工业生产的进步。
摘要：自动化冲压生产线在当下工业发展过程中,得到了较为广泛的应用,在实际生产过程中,气动机械手对于满足生产工艺需求,具有重要作用。本文分析了气动机械手的概况,探讨了自动化冲压生产线的设计,重点阐述了其在自动化冲压生产线设计中的应用,旨在充分发挥气动机械手的作用,为现代化工业企业发展提供可靠的保障。
关键词：气动机械手,自动化,冲压生产线
参考文献
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