汽车保险杠精加工自动化设备的研究

王洪波 李金梁 程健伟

摘 要：该文介绍了对汽车保险杠精加工自动化设备的研究，通过对保险杠的自动化、柔性化抓取，实现了保险杠的自动化加工，同时冲切雷达空与去除水口功能一体化，满足了生产节拍，解决了国内目前保险杠行业手工加工的现状，减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率，同时还提高了产品的外观质量，为汽车行业实现自动化生产提供了可靠依据。

关键词：保险杠 自动化设备 智能 柔性 雷达孔 水口

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（b）-0183-03

随着中国经济的发展，中国的汽车业迅猛的发展起来，虽然受各种因素制约但根据“十一五”期间汽车产量的平均增长率来看，汽车产销量仍在持续增长。汽车行业的发展势必推动汽车保险杠的需求，同时也会对保险杠有更高的标准，从节约成本到提高生产效率，从降低劳动强度到外观质量都有更高的要求。针对以上的问题，目前许多汽车饰品公司都在研究开发保险杠精加工自动化加工设备，自动化精加工保险杠设备目前国内还没有实现，大都是人工辅助或半自动化设备。实现自动化精加工保险杠需要解决以下几个问题：一是机器人全程自动化抓取，智能选取最优路径，实现机器人与加工设备的自动化联机。二是要解决抓取保险杠的治具灵活，实现柔性抓取，多品种兼容。三是要解决切水口和冲雷达孔的时间问题，满足生产节拍。该文介绍了对汽车保险杠精加工设备的自动化研究，通过机器人及抓取器的合理设计实现了对保险杠的自动化、柔性化抓取，实现了自动化加工，同时将冲切雷达空与去除水口功能一体化节省了时间，满足了生产节拍，解决了国内目前保险杠行业手工加工的现状，减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率，同时还提高了产品的外观质量，为汽车行业实现自动化生产提供了可靠依据。

1 概述

汽车保险杠精加工自动化设备是依据汽车机器人取件项目设计的自动化生产线。机器人取件系统是在前后保险杠注塑成型后，利用机器人抓取注塑机上的工件，并将其放置在切水口及冲切雷达孔一体机上进行加工，加工完成后再由机器人取出保险杠到火焰处理系统上进行去毛刺处理，然后机器人将处理好的保险杠放置在输送机上，通过输送机输送到指定位置后下线。

2 设备总体布局及组成

汽车保险杠精加工自动化设备包括机器人、抓取器、切水口及冲雷达孔一体机，火焰处理系统及输送装置等。（如图1）

3 汽车保险杠精加工自动化设备构成

汽车保险杠精加工自动化设备由机器人、抓取器、切水口及冲雷达孔一体机，火焰处理系统及输送机等组成，整套设备通过计算机控制管理系统实现自动化控制，将机器人取件控制模块与冲切设备控制模块、火焰处理系统控制模块、输送系统控制模块通过工业以太网连接，进行集中控制。

3.1 机器人系统

取件机器人安装于每台注塑机的定模板顶部，在模具的动、定模侧均可方便取件，分别在注塑机的操作侧、反操作侧下件，输送装置、安全围栏等设备集成良好，形成一套完整的注塑机顶部取件系统，保证每个循环周期中取件机器人的一个循环动作在注塑机注塑成型设计生产节拍内。

3.2 保险杠抓取器

保险杠抓取器与机器人手臂前端联接，通过机器人预设轨迹将注塑机注塑成型的保险杠取下，放到设备上进行加工，加工后放置到输送机上下料。保险杠抓取器由抓取器机器人联接板总成、主杆、副杆、连接件、支撑杆及末端支撑、圆形吸盘联接组件、真空发生器总成、吸盘和管路、三通等组成。真空吸盘位置可调，保证与保险杠密封紧密。抓取器分成前保险杠抓取器和后保险杠抓取器。（如图2）

3.3 前后保险杠切水口及冲雷达孔一体机

该设备一共设置两个位置，为方便机器人的放置和抓取动作，将前后保险杠的治具设计成前后摆放，在每套治具上设置有工件到位传感器，机器人放置工件到任何一个工位设备就自动动作，将工件的水口冲切完成。完成后设备反馈信号给机器人，机器人自动将工件取出后放到下一道工序。设备具有独立的电气系统、机械系统、检测系统、检测夹具。设备具有自动检测和手动调试两种功能。设备结构如图3所示，主要由机体机架、气动系统、工作治具、控制系统组成。

设备充分考虑整体刚度、强度，防止设备长期受力变形后影响自身精度。冲切模具采用仿形结构形式制作，利用工件的特征位置进行定位导向。为保证工件能快速有效地冲切完成，冲孔位置采用气液增压缸来进行动作。为了满足加工精度，设备配有加热系统，可通过触摸屏来进行控制加热的温度。

3.4 火焰处理系统

火焰处理系统包括热源设备，天然气或自燃的气体，可以集成到自动化生产程序，以提供一个即时热源来完成保险杠的去毛刺工序。

火焰处理系统结构原理如图4所示。

3.5 输送装置

输送装置安装在注塑机里侧，输送装置的下位装置设置在安全围栏的出口，便于操作人员下件处理。输送装置两端的高度适宜机器人取件及操作人员下件处理，输送机成一定角度下行输送，便于调节输送装置末端高度适合人员操作。

4 汽车保险杠精加工自动化设备控制系统

汽车保险杠精加工自动化设备工作流程如图5所示，主要由五部分构成，分别是计算机管理控制系统，机器人取件控制系统，冲切设备控制系统，火焰去毛刺处理系统，输送装置控制系统等组成。系统通过工业以太网进行连接，进行计算机控制其他4部分的管理、信号采集、参数设定和数据存储等工作。

4.1 计算机管理控制系统

计算机管理控制系统主要对生产线上的设备进行集中控制，实施监控、信息采集、存储、统计和管理，方便操作工人和管理人员实时了解生产过程的数据。

4.2 机器人取件控制模块

机器人取件控制模块主要用来控制机器人通讯、信号采集以及抓取工件，智能选取最优路径；控制和检测抓取器正确抓取工件，保证工件安全抓取及在各工位运行过程中不脱落、不颤抖，做到柔性抓取精确定位。

4.3 冲切设备控制模块

冲切设备控制模块主要用来加工过程中精确定位及检测验证单元执行元件，根据PLC，模块的指令，按照程序控制执行元件执行工作，并判断执行结果。

4.4 火焰处理系统控制模块

火焰处理系统控制模块主要用来控制机器人抓取工件到位后，给定处理信号，进行初定为，选择给定路径，控制加热温度，根据PLC模块的指令，按照程序控制工件的定位、路径选取、温度加热等。

4.5 输送系统控制模块

输送系统控制模块主要用来控制输送系统的驱动电机，挡停器及上下料信号给定等。根据传感器发送给PLC的指令控制输送系统驱动电机的启停，实现工件的自动上料和自动下料功能。

5 结语

汽车保险杠精加工自动化设备控制系统研究过程中通过综合运用计算机控制技术、传感器技术、总线技术、柔性化夹具技术、智能路径选取技术等先进技术，成功解决了自动化精加工保险杠生产线的难题，填补了我国保险杠实现自动化加工的空白，为汽车行业自动化生产提供了良好的解决方案，具有重要的推广价值和示范意义。

参考文献

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