非标自动化厂家浅谈汽车冲压自动化生产线如何规划

一、实现冲压自动化的意义

传统的人工生产线虽然投资初期较小，但随着市场需求的扩大，其固有的低效率、产品质量稳定性差等缺点日益影响企业的发展。自动化生产线恰好可以让这些问题得到解决。在大规模生产条件下，生产效率更高、产品质量稳定、单件生产成本更低是自动化冲压生产线的优势，特别是对于大规模车身覆盖件生产，这些优势更加突出。因此，今天的主机厂将直接考虑在大型冲压生产线的早期规划中采用自动化。

二、冲压自动线的组成

就设备组成而言，自动冲压生产线通常包括一台压机和一个自动系统。这里，主要讨论自动部分。冲压自动化系统通常包含拆垛系统、自动传输系统和线尾出料系统。

1.拆垛系统

一套完整的冲压自动卸垛系统主要由2台轨道移动式装载小车(每台装载小车配有4-8个可移动的可调磁力分配器，通常为永磁体，用于纸张分离)、卸垛手(机械手或机器人)、输送装置(主要是磁性带式输送机)、纸张清理机(选件)、纸张涂油机(选件)、纸张对中台和控制系统等组成。如图2所示。

在装载小车将堆(可能包括托盘)从堆更换位置装载回堆移除位置之后，片材由堆移除手从堆中拾取，并通过传送装置通过清洁机和涂油机传送到定心台。板料经过对中定位后，便可开始后序冲压生产。

2.自动传输系统

自动传输系统用于各工序间毛坯或工件搬运传输。传输机构主要有机械手和机器人两种。

随着冲压自动化技术的不断进步，机械手自动传输机构的形式也日新月异。不同形式的自动变速机构也是不同形式的自动冲压线的主要区别。上世纪末广泛应用的平行四边型机械手结构目前已经逐步淘汰，取而代之的是高速、稳定的单臂或双臂横杆式传送机构。瑞士Gudel的Robobeam、德国前MW的Speedbar以及日本Komatsu的H*TL系统中的传输机构均是现今高速冲压自动线传输机构的典型代表，如图3所示。

同时，机器人的运输方式具有独特的特点，在旧线改造速度低、投入少的生产线上还有一定的应用空间。

3.线尾出料系统

线尾出料系统由出料输送带、照明、工件检验台、人工或自动装箱机构及控制系统等构成。主要任务是将成品冲压件输送至合适的位置便于装箱（或自动装箱），并为冲压件检测提供条件。

三、冲压自动线的主要形式

目前冲压自动线的形式主要有以下几种：

1.“普通压力机+机器人传输”形式

机器人的传动形式灵活，使用方便，成本低，但稳定性差，速度相对慢，不适合大规模高速生产。

2.“普通压力机+单臂机械手”传输形式

单臂机械手传输形式由于成本相对较低、具有一定的灵活性，目前仍有一定的发展空间。

3.“高速压力机+横杆式”传输形式（高速线）

横杆式传输形式具有高速、高稳定性等特点，已经在大型覆盖件生产中得到广泛应用。

4.“多工位压力机+步进式”传输形式

该生产线已有多年历史，传动方式从最初的机械传动发展到今天的电控传动，整体结构也从单滑块发展到单滑块和多滑块并存。由于速度快、稳定性高，一直以来为各主机厂广泛使用。尤其多滑块多工位，其特性基本与高速线接近。

四、冲压生产线规划选型原则

你选择的生产线取决于你需要生产哪些冲压件。占车身10%的超大冲压件，一般采用总吨位超过6000吨的冲压线。大约25%的大中型冲压件是用4000吨左右的冲压生产线制造的。约25%的中型冲压件采用2500吨左右的冲压生产线。其余40%左右的中小件基本采用1000吨以下的生产线。

至于冲压线采用什么形式，则取决于需要生产的冲压件的种类及产量。小批量的小品种，通常采用普通人工线路，多品种大批量，适用于高速冲压自动线路。图4所示为冲压线选型参考原则。

五、冲压自动线产能核算

产能核算是自动冲压生产线规划中最关键的环节之一。产能核算的结果直接决定生产线的投入量，也直接影响投资。

根据生产线选择的结果，结合生产组织水平，参考前期和同行经验，可以得到常见的生产周期（spm）、综合故障率（设备和设备故障引起的停产时间比和生产组织问题）和单一变更时间。另外，根据工厂生产管理实际情况，可以知道标准批量（每批次生产件数）、每日工作时间、日用餐停线时间和年工作天数。

只要你知道年产量，结合给定的生产计划和冲压件的类型，你可以轻松计算所需的生产线数量。

六、冲压自动线规划需考虑的主要因素

冲压自动线规划是一个相对复杂的过程。除了上面提到的能力核算，还有许多因素需要考虑。

1.是否采用同步技术

同步技术在冲压自动化领域的应用已经得到广泛认可。提高生产节奏具有重要意义。

传统的冲压自动化生产过程中，压机始终采用“单次”运行模式，下料手（下料机械手/机器人）需等到压机完成整个冲压循环滑块回到上死点停止后才开始动作，上料手（上料机械手/机器人）需等下料手退出压机工作区域后开始启动，而压机滑块又需等下料手完全退出压机工作区域后再开始下行，每个循环周期较长，从而直接影响整线生产节拍。

同步技术是指印刷机在生产过程中采用的“连续”运行方式。通过计算，装卸手和压机滑块“同步”启动。滑块上升到一定角度后(返回上止点前)，卸料手开始捡料，滑块下降到一定角度前，装料手完成送料，完成捡料和送料动作，整个过程没有干涉。同时为了保证下料手在完成取件后有足够的时间将工件送入下道工序，相邻两台压机滑块运动过程中始终保持合理的相位差，从而让上下料手可以工作的周期相对加长。

特别是对于大型板材冲压生产，高速冲压自动线和同步技术比单滑块多工位等方法具有更明显的优势。

2.压机重点参数—滑块行程

生产线规划时，要考虑的压机参数很多，其中滑块行程直接影响自动化实现的可行性及难易程度，在规划时需重点关注。

滑块行程的选择，与需要生产的冲压件的拉延深度、端拾器的高度等直接有关。规划时所确定的滑块行程，必须保证上下料手抓取工件水平运动过程中端拾器与上模zui低点及下模zui高点保持足够的安全空间。

由于大型覆盖件的拉延深度大多超过200mm，所以，大型高速冲压自动线的压机滑块行程一般在1000mm以上。

3.模具及端拾器的结构形状

为了获得更合理的干涉曲线，除了压力机的固有参数或特性，如滑块行程和速度-加速度曲线，还应考虑模具和端部拾取器的结构形状。合理的模具及端拾器结构，能够有效弥补自动化方面存在的不足，从而提高冲压自动化生产的可行性。

此外，在设计模具时还应考虑以下内容:同一条生产线的合模高度差异不应太大；下模尽可能配备传感器，用于在适当位置制造零件。模具安装槽的位置尽可能统一(可以减少自动夹具的数量，降低成本)；废料可以平稳地排出工作台(一些难以排出的位置增加了冲压装置)；成型模具配有零件顶起装置(如顶出销或顶出缸)，避免使用大型楔形机构，并尽可能使用旋转楔形机构。

4.对钢板料垛的要求

与手动线相比，自动化冲压生产，对钢板毛坯料垛的规整程度有更为严格的要求。如果堆垛不够整齐，会造成磁选效果不佳(容易出现双料现象)，并且抓料板的拆垛手的位置不够准确。因此，自动线投入之前，为保证生产效率达到目标值，必须明确对钢板料垛的要求。

5.对冲压件工艺排布的要求

（1）同一件模具的送料中心与生产线中心对应关系尽量一致；

（2）尽量减少制件传输过程中的旋转，尤其高速冲压线及多工位，应避免制件绕Z轴旋转；

（3）同一件生产过程中送料面高度尽可能一致（能够有效较少节拍损失）。

6.对生产管理的要求

（1）及时做好模具线下保养，减少在线维护时间；

（2）相邻生产批次的模具闭合高度相差不大（可以减少装模高度调整时间）；

（3）毛坯及模具在生产批次切换前准备就绪；

（4）成品件及时转移；

（5）保持良好的环境清洁度；

（6）设备操作和维护保养的规范化。