汽车冲压线自动化技术研究

冀利勇

（华晨宝马汽车有限公司，辽宁 沈阳 110044）

1 汽车冲压线自动化技术的现状

（1）冲压生产中线首上料的现状。目前，在汽车主机生产和冲压配件生产时，冲压生产线的线首上料方式垛通常采取叉车或者行车的上料方式，借助托盘将板坯料垛运输到冲压线的上料设备中，在生产的过程中，生产设备进行板坯料垛的分张拆垛作业，完成之后投入到下个加工工序中。通过上料方式的研究和分析，叉车上料的柔性比较高，但是在大型板坯料垛的上料中，需要使用高吨位的叉车，带来严重的环境污染问题。同时，叉车的运行安全管理是一项不可忽视的内容。行车上料方式在环境和安全方面有着一定的优势，但是其受到其他方面的限制，板坯料垛集中存放管理受到限制，无形中增加了行车的作业负担。

（2）冲压线线首上料自动化技术分析。随着信息化和科学化时代的来临，自动化技术在各个行业中普遍应用。目前国外采取AGV技术代替叉车或者行车完成冲压线线首的板坯料垛运送作业。AGV技术中，中控调度控制系统是技术的核心内容，根据冲压生产线的实际情况，实现自动化操作，获取指定的板坯料垛，运用现代化自动导航系统，按照设定好的运输线路完成运输作业。在到达冲压生产线之后，借助AGV技术，实现自动化信息的交流，完成材料的交付作业。调度系统发挥其指挥的作用，进入到下个循环周期。在运输作业时，板坯料垛通过这样的方式完成冲压自动化操作：板坯料垛库→ADV→冲压线线首。在整个过程中，想要实现自动化无缝对接，板坯料库和冲压线线首之间需要保证AGV接口的一致，实现自动化。板坯料库可以采取立体化仓储，有效提高库参量，并且借助料垛存取的自动化技术，对板坯料垛存放进行定位，在后期的取料作业中，精确取料，保证取料的作业效率。自动化技术应用时，借助立体仓库和AGV技术的融合，实现料垛存取的自动化。通过对自动化上料系统进行分析，AGV技术中除了中央控制系统以外，还包含冲压线、料垛等信息系统，保证各项工作全面开展，实现定位、导航、供给和识别的自动化。此系统能够实现操作的无人化，排放的无污染性。

2 汽车冲压线线间自动技术的应用以及发展

（1）压机间自动化技术以及发展。在生产作业中，压机间的生产产件生产线速达到12~18SPM，需要采取相应的自动化技术，如ABB/FANUC/KUKA等7轴机器人；SCHULER中的Crossbar feeder是其代表性技术，具有自动化柔性高的特点，速度比较快，技术比较领先。

（2）机器人技术。近几年来，六轴机器人在运输的过程中，板件抖动和效率问题逐渐明显，为了能够改善此情况，加强机器人系统的改进，采用更加先进的自动化运输系统。如七轴和端拾器技术。七轴技术的技术基础是机器人的第六轴，借助相应的伺服控制轴，实现工件的运输，能够避免工作出现旋转等操作，导致抖动或者脱落问题发生，保证自动化生产的效率。端拾器装置中，设置相应的自动更换技术，机器人可以根据控制系统指令，实现端拾器的更换操作。通过旋转台的旋转操作，原有的端拾器脱离工作范围，新的端拾器进入工作区域，实现端拾器的自动化更换。整个作业过程中，采取自动化转换模式，减少非生产的时间，提供整个生产线的效率。

（3）双臂Crossbar的自动化技术。在冲压线自动化技术中，德国的Speed bar、瑞士的Robo Beam和日本的SAT都是双臂式结构，两端持杆结构形式和原理是其重要的差异，但是它们都采取快速横杆运输零件技术。传统的自动冲压生产线中采取专业机械手和小车融合的方式，双臂Crossbar的自动化技术具有其特有的优势：借助直线式输送机，实现压力机的连接，不需要设置穿梭小车，在横杆上，结合工件形状，开展端拾器的安装工作，保证其作用范围能够覆盖两个压力机的工作台面。横杆上设置有调节装置，实现工件的任意变位，有效缩短冲压线整线的长度。

（4）单臂形式的自动化技术。SCHULER的Crossbar feeder等是单臂式自动化结构的代表技术，在横杆的中心位置进行端拾器和自动化的连接。从整体上来说，双臂式Crossbar结构，取放工件的自动化作业时，非常的稳定，同时其对同步摆臂有着严格的要求。横杆在进出的过程中，模具相关的部件会影响到自动化作业速度。单臂自动化技术具有更高的自由度和柔性，在端拾器末端实现七个轴的自动化作业。

（5）冲压线整线仿真技术。信息技术的发展，虚拟技术在工业生产中普遍应用，汽车冲压生产线的自动化技术中，应当重视仿真虚拟技术的应用。借助仿真虚拟技术，输入相关的参数信息，构建相应的生产模型，清晰的认识到自动化技术和模具的匹配关系，实现工件生产的方针模拟，进一步优化工件模具和自动化运行轨迹，自动化端拾器能够实现提前设计和验证。

3 汽车冲压线线末的自动质检技术应用

（1）冲压线线末质检技术。在传统的冲压生产线中，线末的质量检测和零部件的装框作业，主要是通过人工方式完成的。冲压件的质量检测时，需要对每个零部件进行在线检查，检查工作通常在线末收料皮带机上进行，零件下线到装框前的时间段内，完成质量检查工作，采取人工检测的方式，使用纱网和油石等工具进行打磨，检查工件表面的质量缺陷，如凸点、凹陷、褶皱、压痕、裂纹等，如果没有问题则进入下个装框工序中。人工质检工作具有动作柔性和调配柔性的的特点，克服零件运输中的抖动和摆动因素，但是人工检测受到经验和主观因素的影响，一些临界性和隐藏性的缺陷很难发现，影响到工作质量。

（2）线末的自动质量检测技术。在线末开展冲压件的质量检测时，以光栅检测和照相技术作为基础，借助机器人开展采集工作，对零件表面进行光栅投射，对其投射结果进行照相分析，得出相应的缺陷数据，将数据输入到相应的缺陷评价系统内，进行缺陷的判断。如果数据没有出现超标情况，系统则提示OK。如果关注点出现超标情况，则会指出质量超标的位置，在线末展示相应的信息，线末工艺采取相应的处理措施。自动化质量检测系统能够进行零件的凹凸缺陷、压痕、起皱、开裂等常见的缺陷有效检测。相关的研究证明，借助自动化检测技术，可以检测到不小于10um的隐伤，检查出不小于1,mm的表面缺陷，电磁拍照的范围较为广泛。在实际的检测过程中，对检测状态有一定的要求，因此，确保检测部分的稳定。和人工检测方式相比，自动化质量检测技术具有精确度高的优势，限制和约束条件较少，检测更加全面。借助自动化检测技术，开展线末质量检测工作，检测数据更加可靠真实并且能够形成相应的检测报告，使得部件缺陷能够一目了然，有利于数据的管理和存储。检测完成之后，进行多次检测数据的分析和对比，发现其中的缺陷规律，了解工件的缺陷趋势，有利于应对工作的开展，有效降低生产成本。

（3）线末自动化装框技术。在完成各项生产作业之后，需要进行工件的存放框作业，完成装框工作之后，运输到相对应的冲压件仓库存放。现阶段，我国汽车主机生产时，多数采取人工装框作业。随着冲压生产线自动化技术的应用，人工收料的方式已经无法满足生产效率的提升，因此，可以采用机器人开展收料装框工作，实现作业的自动化。在冲压生产线线末的装框作业中，借助机器人自动化技术代替人工作业，融入自动化质量检测技术，有效提高生产线的生产效率。

4 汽车冲压线线末料箱自动化驳运技术

（1）线末料箱驳运技术的现状。冲压线线末料框驳运是冲压生产线的最后作业环节，料框装满冲压件之后，运输到冲压件仓库的技术方式。通常来说，使用叉车完成冲压件的驳运作业，也可以使用牵引车和转运链。如果采取叉车驳运，如果往返的行程比较远，需要考虑增加叉车和工作人员数量，保证驳运工作的产量，导致生成成本的增加。

（2）线末料框的自动驳运技术。冲压生产线线末的驳运自动化技术中，借助AGV技术，开展满料框的拾取工作，并且完成新料框的输送作业。在系统中包含整套的调度控制系统，对AGV进行任务布置，借助无线网通信技术实现控制系统和AGV的连接。控制系统提前了解每个冲压线的生产计划，了解每种零件的生产效率，通过自动的核算，做好AGV的调度工作。AGV技术的应用，能够对料架进行身份的识别和核对工作，采用导航和定位技术，完成驳运作业。

5 结语

随着科学技术的发展，冲压线自动化技术逐渐发展成熟，并且普遍的应用。但是其在线首和线尾的应用中相对迟滞。文中结合自动化技术应用的薄弱环节，根据汽车冲压行业的发展现状，分析冲压生产线的自动化发展。本文分析国内外应用的相关工艺和技术，虽然应用的条件存在差异，其原理基本上是一致的。在企业的现代化发展中，安全、高效、质量优、成本低是重要的因素。借助冲压线自动化技术，能够提高生产线的生产效率，保证生产的安全稳定，降低生产的成本，有效提高企业的经济效益。在未来的发展中，应当不断研究冲压线的自动化技术，朝着智能化方向深入发展。