上海圣起包裝機械有限公司,是集研發(fā)、設(shè)計、制造、銷售服務(wù)于一體的高新科技自動化企業(yè),已獲得上海市專精特新企業(yè)稱號和國家頒布的高新技術(shù)企業(yè)證書。公司成立于2004年,占地面積8000平米,注冊資金1000萬,擁有各類自動化專業(yè)高端人才。先后獲得自動化專利、ISO9001質(zhì)量管理體系認證、電子商務(wù)等各類榮譽。企業(yè)發(fā)展近二十年來,一直專注于自動化設(shè)備這一朝陽行業(yè),立足于制藥、化工、醫(yī)療器械、食品、文具等領(lǐng)域,服務(wù)用戶覆蓋全國省市,產(chǎn)品遠銷東南亞、歐洲、美洲、大洋洲、非洲等。
機器人直線七軸技術(shù)是沖壓機器人運輸系統(tǒng)軟件的新發(fā)展成果。根據(jù)對汽車企業(yè)沖壓生產(chǎn)車間選擇的機器人直線七軸技術(shù)的分析,探討了該技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢和優(yōu)勢。
隨著我國汽車工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展,金屬板材料沖壓自動化控制取得了巨大進展,特別是工業(yè)生產(chǎn)機器人運輸系統(tǒng)軟件在自動化技術(shù)沖壓生產(chǎn)線中的廣泛應(yīng)用,為高軟、高效的沖壓生產(chǎn)線帶來了良好的解決方案。
當代汽車工業(yè)生產(chǎn)具有生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)化、汽車系統(tǒng)批量小、類型變化快、多車系統(tǒng)共線生產(chǎn)的特點。這一發(fā)展趨勢規(guī)定了沖壓自動化控制的持續(xù)發(fā)展趨勢,具有較高的軟性和效率。系列單機版連線自動化技術(shù)沖壓線是我國汽車廠沖壓生產(chǎn)線選擇的流行方案。采用機器人運輸系統(tǒng)軟件的系列單機版本連接自動化技術(shù)沖壓生產(chǎn)線具有投資低、效率高、韌性高等優(yōu)點。此外,由于工業(yè)生產(chǎn)機器人技術(shù)的快速發(fā)展,沖壓機器人運輸系統(tǒng)軟件的功能仍在不斷提高。
機器人運送系統(tǒng)軟件在沖壓自動化流水線里的應(yīng)用
在選擇機器人運輸系統(tǒng)軟件的自動化技術(shù)沖壓生產(chǎn)線時,機器人關(guān)鍵進行板材拆卸、壓力機中間沖壓產(chǎn)品工件傳輸、線尾產(chǎn)品工件導(dǎo)出等工作。根據(jù)PLC控制系統(tǒng)軟件的和諧、機器人與壓力機的中間、給料機器人的中間、機器人與輸送機械設(shè)備的協(xié)調(diào)關(guān)系準確穩(wěn)定。每個機器人的功能布局如下圖1所示。
圖1 沖壓機器人運輸系統(tǒng)軟件功能布局
詳細介紹機器人直線七軸技術(shù)
從我國已建成投產(chǎn)的自動化技術(shù)沖壓生產(chǎn)線來看,絕大多數(shù)用于沖壓生產(chǎn)線的工業(yè)生產(chǎn)機器人都是標準化的六軸工業(yè)生產(chǎn)機器人點取決于產(chǎn)品成本低、柔性生產(chǎn)水平高、后期維護簡單。然而,由于健身姿勢的限制,六軸工業(yè)生產(chǎn)機器人在從上一臺壓力機傳輸?shù)较乱慌_壓力機的過程中,沖壓產(chǎn)品工件必須進行180度以上的水平旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致機器人軌跡復(fù)雜,沖壓產(chǎn)品工件旋轉(zhuǎn)時容易掉落,限制了機器人的運行速度,從而限制了生產(chǎn)節(jié)奏的提高。沖壓產(chǎn)品工件的旋轉(zhuǎn)姿勢必須有很大的空間,尤其是在運輸車身側(cè)等大中型沖壓件時。這導(dǎo)致前后左右工藝壓力機之間的間隔過大,增加了生產(chǎn)線的總面積,從而增加了工業(yè)廠房基礎(chǔ)設(shè)施的投資。
機器人直線七軸技術(shù)是為了擺脫上述規(guī)范六軸工業(yè)生產(chǎn)機器人的情況而開發(fā)設(shè)計的。其基本概念是在機器人第六軸軸移動設(shè)備,設(shè)備配備獨立的步進電機和伺服電機,根據(jù)機器人控制柜的電纜連接,由機器人自動控制系統(tǒng)和機器人其他六軸,如下圖2所示。
圖2 工業(yè)生產(chǎn)機器人配備直線七軸設(shè)備
根據(jù)機器人第六軸上直線七軸設(shè)備的改造,建立產(chǎn)品工件前后左右壓力機中間的平行運動,大大簡化了機器人的運輸軌跡,不僅提高了生產(chǎn)效率,而且節(jié)省了空間,如下圖3所示。
圖3 沖壓產(chǎn)品工件在前后左右壓力機中間運輸時平行移動
選擇直線七軸技術(shù)機器人沖壓生產(chǎn)線總體規(guī)劃中的常見問題
在幾個沖壓自動化裝配線項目的建設(shè)中,采用了配備直線七軸技術(shù)的工業(yè)生產(chǎn)機器人運輸系統(tǒng)軟件,積累了一些工作經(jīng)驗??傮w規(guī)劃期的關(guān)鍵經(jīng)驗總結(jié)如下:
① 如何選擇前后左右壓力機中間的核心間隔;
② 若選擇壓力機滾輪行程安排和模具開口度;
③ 合理的防碰撞對策。
選擇前后左右壓力機的中心距離
工業(yè)生產(chǎn)機器人采用直線七軸技術(shù),對操作室內(nèi)空間要求不高。當?shù)谝慌_壓力機噸數(shù)不小于2000噸時,壓力機操作臺的總寬度設(shè)置為2500噸mm前后左右壓力機中間的較小間隔可設(shè)置在5800左右mm,間隔越小,節(jié)奏的提高無疑就越強,但在具體的整體規(guī)劃中,也要綜合分析以下三個要素。
如果生產(chǎn)線還配備了機器人自動拆卸和更換未端電動執(zhí)行機構(gòu)的功能,當壓力機中心距離鐘時,必然會導(dǎo)致前后左右壓力機桿中間沒有很大的室內(nèi)空間,不能完成機器人到機器人基礎(chǔ)拆卸和更換未端電動執(zhí)行機構(gòu),這只配備未端電動執(zhí)行機構(gòu)移載汽車,將增加土建工程和設(shè)備投資,并減少機器設(shè)備的運轉(zhuǎn)可靠性。
配備未端電動執(zhí)行機構(gòu)移載汽車時,機器人基座必須拆除并更換為門基座,這將導(dǎo)致前壓力機左后立桿和后壓力機左前立桿非常接近機器人基座,壓力機立桿中的維修門衛(wèi)難以打開。
壓力機中心距離太小,壓力機底座前后沒有足夠的區(qū)域配備維護平臺,難以維修安排在壓力機底座下的操作臺,降低壓力機后的維護方便性。
壓力機滾輪行程安排和模具開口度的選擇
生產(chǎn)線采用直線七軸技術(shù)時,可按以下標準設(shè)置滾輪行程安排和模具開口度。
圖4 設(shè)置模具開口度提示
如下圖4所示:G = A B C D
A 零件薄厚 (企業(yè) mm)
B 上模間距:50mm
C 直線七軸設(shè)備 端拾器 薄厚 :250mm
D 下模間距:50mm
合理的模具張口相對高度必須超過G,機器人可以成功地從模具中輸送或取下沖壓件。
當模具的合理開口相對高度低于G時,必須對模具和沖壓件進行深入分析,以確定沖壓件是否可以在沖壓網(wǎng)上生產(chǎn)。
合理的防碰撞對策
直線七軸工業(yè)生產(chǎn)機器人,在沖壓生產(chǎn)過程中,直線七軸設(shè)備進入模具凹模進行上下材料,因此需要采取以下有效措施降低硬件軟件系統(tǒng)軟件沖擊的風險。
① 在壓力機自動控制系統(tǒng)中,設(shè)置有效的保證視角,并空出足夠的滾輪制動減速;
② 當壓力機滾輪運作的行程安排頻次產(chǎn)生變化時,全自動撤銷“開料機器人的提早進到上料”和“壓力機滾輪提早下滑”的改進姿勢 ;
③ 當進料機器人的速度設(shè)置小于100%時,進料機器人提前進入進料的改進姿自動撤銷;
④ 當送料機器人的速度設(shè)置小于100%時,壓力機滾輪提前下降的改進姿勢將自動取消;
⑤ 當壓力機滾輪突然停止上升時,切割機器人的操作將立即自動終止;
⑥ 如果因常見故障突然停止進料機器人在模腔進料全過程中,應(yīng)立即停止進料機器人的運行。故障排除后,必須手動清除開口機器人,重新啟動生產(chǎn)制造循環(huán)系統(tǒng)。
⑦ 全程自動換模時,第一步必須是所有機器人先返回HOME然后允許壓力機操作臺啟動。
⑧ 當整個過程自動更換模具時,必須在壓力機的所有更換步驟完成后。人工確定后,按下生產(chǎn)線循環(huán)系統(tǒng)啟動按鈕,允許機器人運行到等待切割部分。
⑨ 在壓力機上增加一個絕對值的編碼器來檢查滾輪部分,并立即與壓力機本身的滾輪角度編碼器數(shù)據(jù)信號進行比較。如有誤差,滾輪和機器人的操作將立即終止;
⑩ 塑料防撞塊配備在直線七軸設(shè)備的兩側(cè)。當發(fā)生輕微沖擊時,確保七軸本身不易損壞 。
根據(jù)機器人直線七軸技術(shù)在許多新項目中的實際應(yīng)用,技術(shù)優(yōu)勢總結(jié)如下:
(1)產(chǎn)品工件在生產(chǎn)過程中保持平行移動,無需旋轉(zhuǎn)。這有利于提高左右工藝壓力機中產(chǎn)品工件的傳輸速度,提高生產(chǎn)線的效率,特別是在生產(chǎn)車身側(cè)等大中型覆蓋時。
(2)當產(chǎn)品工件在左右工藝流程壓力機中間傳輸時,保持平行移動方式,可使大中型產(chǎn)品工件在較小的室內(nèi)空間內(nèi)傳輸,減少壓力機中間的間隔,減少工業(yè)廠房沖壓線的總面積,降低工業(yè)廠房的建設(shè)成本。
(3)直線七軸技術(shù)機器人運輸系統(tǒng)軟件適應(yīng)性強,柔性生產(chǎn)高,從側(cè)面到車身整體側(cè)面,可自動高效生產(chǎn)。
(4)配合大中型機器人,直線七軸設(shè)備承載能力合理。比如配備直線七軸技術(shù)性的機器人采用是指ABB IRB7600 325/3.直線七軸設(shè)備頂部的1型機器人負載能力可超過90Kg。減少未端電動執(zhí)行機構(gòu)和未端電動執(zhí)行機構(gòu)快速更換工具夾具的質(zhì)量,至少可以給予60個Kg沖壓產(chǎn)品工件的負載能力已經(jīng)遠遠超過了普通汽車和SUV側(cè)沖壓件的整體質(zhì)量。
機器人直線七軸技術(shù)存在的局限性
(1)根據(jù)承載力,直線七軸設(shè)備的長度有限,限制了前、后、左、右壓力機的大中心距離。一般來說,前、后、左、右壓力機中心線之間的間隔不得超過8.5m。如果舊的手動沖壓生產(chǎn)線更新改造,前后左右壓力機的中心距離超過上述標值,則不能選擇機器人直線七軸技術(shù)。
(2)在沖壓生產(chǎn)過程中,直線七軸設(shè)備必須延伸到壓力機模腔內(nèi)。如果機器人與機器人、機器人與模具發(fā)生沖擊,很可能導(dǎo)致七軸設(shè)備損壞,直線七軸設(shè)備難以維修。
隨著我國汽車行業(yè)競爭的不斷加劇,汽車原材料成本和質(zhì)量已成為汽車制造商爭奪銷售市場的前提。因此,選擇機器人運輸系統(tǒng)軟件進行沖壓生產(chǎn)是降低汽車原材料成本、提高車身生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)手段。機器人直線七軸技術(shù)也充分利用了沖壓機器人運輸系統(tǒng)軟件的優(yōu)勢,進一步提升了高軟、高效、低投資的特點。
60%的汽車生產(chǎn)和制造~70%的金屬材料零件需要沖壓生產(chǎn)加工。據(jù)調(diào)查,普通汽車的平均值必須在1500個左右。沖壓是較基本、較傳統(tǒng)、較重要的金屬材料激光切割加工方法之一,各種覆蓋、汽車支撐、結(jié)構(gòu)升降,也有許多汽車部件,如發(fā)動機排氣管彎頭和消音器、空心發(fā)動機凸輪軸、發(fā)動機油底殼、發(fā)動機支架、框架剪力墻部件、側(cè)梁屬于沖壓部件。
沖壓模具是沖壓過程中非常重要的工作服。簡單地說,沖壓模具是沖壓過程中使用的模板。模板只沖壓一個沖壓件。根據(jù)所需沖壓件的不同規(guī)格、原材料和外觀,需要選擇不同類型的沖壓模具。
近年來,我國沖壓模具水平有了很大提高。大中型沖壓模具已經(jīng)能夠制造出一套價值超過50噸的模具。中國也可以生產(chǎn)國產(chǎn)微型車配套設(shè)施的覆蓋模具。精密度做到1~2μm,使用壽命2億個上下的多工位沖壓模具中國可以生產(chǎn)加工。做到外觀粗糙度Ra≦1.5μm精沖壓模具,大規(guī)格(Φ≧300mm)中國的精沖模和中板精沖模也達到了很強的水平。
在我國模具領(lǐng)域,經(jīng)過多年的發(fā)展趨勢,整體水平和綜合競爭力顯著提高,汽車、摩托車、電子設(shè)備、家用電器服務(wù)能力大大提高,領(lǐng)域產(chǎn)生了一定數(shù)量和實力的龍頭企業(yè),模具產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平大大提高。
目前,我國模具產(chǎn)業(yè)鏈的重點集中在珠三角、長三角、環(huán)勃海三個大中型集聚區(qū)及其成都-重慶、武漢-威海兩個中等水平集聚區(qū)。上述五個地區(qū)的模具生產(chǎn)能力占全國各地的90%以上。在這樣一個大中型集群地區(qū),也形成了許多具有較強集群水平的城市、區(qū)、縣、鎮(zhèn)特色模具生產(chǎn)場所我國模具領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈集群效應(yīng)正在逐步呈現(xiàn)。
在區(qū)域分布方面,東南沿海城市的模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃快于西部地區(qū),南部地區(qū)的模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃快于北部地區(qū)。目前,廣東省和浙江省的發(fā)展趨勢較快,模具生產(chǎn)制造更集中。
在國外、法國和日本的汽車加工制造資本主義國家,汽車模具行業(yè)的產(chǎn)值占整個模具行業(yè)產(chǎn)值的40%以上。中國不到三分之一的模具產(chǎn)品是為汽車加工制造服務(wù)的。一般來說,一輛普通汽車的生產(chǎn)和制造必須有1000到1500套昆蟲模具,約占所有模具年產(chǎn)值的40%。汽車沖壓模具尺寸大,工作中型面復(fù)雜,標準規(guī)范高,屬于技術(shù)密集型商品。隨著科學技術(shù)的進步和武器裝備水平的提高,可以控制成本、提高生產(chǎn)效率的多站模具和沖壓模具逐漸應(yīng)用于汽車沖壓模具的設(shè)計和制造,成為汽車沖壓模具生產(chǎn)制造技術(shù)的發(fā)展方向。
近些年來汽車工業(yè)生產(chǎn)、電子信息技術(shù)、家用電器、建筑材料及機械制造業(yè)等的高速發(fā)展,在我國模具產(chǎn)業(yè)鏈也實現(xiàn)了持續(xù)增長。中國商業(yè)集團產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2017-2022年中國模具行業(yè)前景調(diào)查及投資機會調(diào)查報告》預(yù)測分析顯示,2018年中國模具行業(yè)總營業(yè)額將超過2000億美元。到2021年,中國汽車產(chǎn)量將達到近3575萬輛,年平均增長率為6.5%左右,對汽車模具的需求將達到386噸。
沖壓模具的發(fā)展趨勢將根據(jù)市場需求、發(fā)展趨勢和現(xiàn)階段情況來確定。
(1)沖壓模具產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵。汽車覆蓋模具的發(fā)展重點是技術(shù)標準強的大、中、小型汽車覆蓋模具,特別是外性板和不同厚鋼板的沖壓模具及大中型多工位沖壓模具、連續(xù)模將來將會出現(xiàn)迅速的發(fā)展趨勢。多用途、多工位沖壓模具中發(fā)展重點是高精密、效率高和大中型、高使用壽命的沖壓模具。精沖壓模具中發(fā)展重點是厚鋼板精沖壓模具大中型精沖壓模具,并不斷提升其精密度。
沖壓模具一共有7小項,并有一些按其服務(wù)對象來叫法的一些類別。現(xiàn)階段急缺發(fā)展趨勢是指汽車覆蓋件模具,多用途、多工位沖壓模具和精沖模。這種模具如今產(chǎn)需分歧大,發(fā)展前景好。
(2)沖壓模具技術(shù)發(fā)展關(guān)鍵。模具技術(shù)性行業(yè)發(fā)展趨勢目的是為了朝信息化管理、高效運轉(zhuǎn)生產(chǎn)制造與高精密發(fā)展。因而從設(shè)計技術(shù)而言,進步關(guān)鍵取決于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)應(yīng)用的運用,并不斷提高工作效率,尤其是板才成形歷程的計算機模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)性需向怡人化、一體化、智能化系統(tǒng)和智能化角度發(fā)展趨勢,并提升模具CAD、CAM系統(tǒng)軟件專用化水平。
模具CAD/CAM技術(shù)性能明顯減少模具設(shè)計方案與生產(chǎn)周期時間,降低成本成本費,提高產(chǎn)品質(zhì)量,已變成大家的的共識。在沖壓成形CAE手機軟件層面,除開引入的手機軟件外,華科大、吉大、湖南師范大學等早已產(chǎn)品研發(fā)了較高質(zhì)量的具備自主知識產(chǎn)權(quán)的手機軟件,并已在生活實踐中取得取得成功運用,產(chǎn)生了優(yōu)良的經(jīng)濟效益。
圍繞著汽車車體研發(fā)、大中型覆蓋件模具的快速制造,近幾年來也出現(xiàn)一些一個新的快速成型技術(shù)方式,例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。
(3)提高模具標準化程度,搞好模具標準件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點之一。 對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計算機輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案,提供模具開發(fā)與工程服務(wù),全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量,這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點。
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