冲压零部件后智能摆版工装设计与研究

康芳 马建海

摘 要：目前冲压模具底部的接料盒只能承接从模具出料口自由落体落下的散乱的冲压零部件，在后续加工时需要一个个的单个加工，且在后续需要喷涂等加工时，单个喷涂比较浪费物料，成本较高，加工效率比较低下，不利于大批量生产，则需要对冲压后的零部件进行逐个摆版后再喷涂可以降低喷涂的成本，但是需要大量的人工进行逐个的摆放，这样虽然可以大批量生产，但是人工成本很高。这对于冲压成型行业的中小企业，对一些体积较小的冲压部件后加工时无疑成本更高。针对这种现状进行改进研究，针对具体工艺的非标工业自动化设备，引入自动化装置智能摆版代替人工操作，降低人工成本，提高效率。

关键词：冲压成型；人工摆版；非标工业；自动化装置；智能摆版

Abstract： Now stamping die at the bottom of the cartridge can only pick from the mold to undertake the discharge port freefall drop of scattered parts stamping，need one single process during subsequent processing，and the subsequent need for spraying and other processing，a single spraying more waste materials，high cost，relatively low processing efficiency，is not conducive to mass production，in this case，the need for spare parts after stamping by-swing version then sprayed coating can reduce the cost，but requires a lot of manually placed one by one，so although large quantities of production，but high labor costs.For small and medium metal forming industry，For small and medium metal forming industry.Improved view of this situation，the specific process for non-standard industrial automation equipment，the introduction of intelligent automation devices wobble plate instead of manual operation，reduce labor costs and improve efficiency.

Key words： Stamping； Artificial pendulum Edition； Nonstandard industray； equipment； Automation intelligent layout

一、 研究背景及意义

（一） 研究背景

针对冲压成型行业的中小企业，对一些体积较小的冲压部件后加工时，需要耗费大量的人力和物力将冲压完成的小部件摆版规整后再进行后续的加工，现在冲压模具底部的接料盒只能承接从模具出料口自由落体落下的散乱的冲压零部件，在后续加工时需要一个个的单个加工，则后续加工时需要喷涂等加工时，单个喷涂比较浪费物料，成本较高，而且加工效率也比较低，不利于大批量生产，在这种情况下，需要对冲压后的零部件进行逐个的摆版后再喷涂可以降低喷涂的成本，但是需要大量的人工进行逐个的摆放，这样虽然可以大批量的生产，但是人工成本很高。

（二） 课题研究的意义

近年来随着全国出现的用工荒和人工成本的逐年递增，企业的成本越来越高，企业利润被急剧压缩，尤其以中小企业更加明显。在这种局势下，在冲压成型行业的中小企业中，对一些体积较小的冲压部件进行后加工时，需要耗费大量的人力和物力将冲压完成的小部件进行摆版规整后再进行后续的加工时，成本无疑更高。虽然现在智能机器人的发展比较迅速，可以使用智能机器人来替代人工摆版操作。

但是在实际生产中，小的冲压加工件有些需要辨识方向，使用智能机器人操作时要达到理想的摆放效果，既要使用图像识别技术对零部件进行方向的判别纠正，同时要按照规定的路径进行摆放的指定位置，那么投入成本是相当的高。则需要研究一种既能达到智能机器人的功能又能有效地降低成本的方案进行实施，这样才能顺利的导入到中小企业中，此项目所研究的自动化装置智能摆版代替人工操作由此而生，因此市场潜力巨大。

二、 研究内容

（一） 工作任务分析

体积较小的冲压零件的摆版规整流程具体流程如图1所示。本课题主要是对红色虚线框内的加工工艺进行改善，使整个过程进行机械半自动化操作，节省人力操作，以降低人工成本并提高生产效率。

（二） 组成结构

该智能摆版设备包括冲压模具对接固定板、收集部件工装、机架、机架固定连接的传送带、旋转气缸、真空发生器若干，以及最后的裁切装置。

该设备四周使用全封闭式包围设计，箱体整体分为两部分。如图2所示。

上半部分为机械动作的空间，为前部对开门设计，可以进行物料的更换以及调试、检修用途，四周使用透明玻璃门体，以便在设备运行过程中，操作人员对设备是否能正常运行、运行步骤是否正确或者对物料的使用情况进行监视，出现异常情况及时停机进行操作更换，避免生产过程中不良品的出现；

下半部分为前后对开门设计，中间使用隔板分開，前面为气路部分的走线链接使用以及弱电的部分电路走向，后面为电气部分的布线、PLC的安装、主电源以及市电部分的零部件的安装

（三） 冲压摆放工装工作原理

利用新设计的产品收集弹夹，采用长的软弹簧链接承接冲压件的工装，使工件从冲压下模出来时用对接形状的工装进行承接，避免直接掉落进行自由落体后成散落状；使用气缸进行伸缩和旋转并配合电磁阀控制的真空发生器，利用真空吸附对冲压件进行整模吸取并进行破真空将其摆放到预定位置；地面使用传输带进行配合步进电机的控制，使工件全部整齐的摆放，以达到预定的要求。

三、 主要研究成果

1. 将冲压后的单个产品有规律的摆放到预定的胶条带上，使其进行正常的加工，机器设定节拍为4000EA/H。使用该设备后摆放的距离、间距以及整齐度比人工操作有很大的提高；

2. 从冲压模具中散落产品的收集排列，对产品进行规整的排序摆放整齐后堆集在固定工装中，在工装和胶条中间使用附带真空吸头的旋转气缸进行产品的搬运和摆放，使收集好的产品整齐的摆放到胶条上。摆放定位精度达到位置偏差小于1mm。

3. 該设备可吸附产品长度为45mm～70mm。

4. 该项目研究的设备只需要一人操作即可完成手工操作4～5人的工作量，预计节省人力75%～80%。

5. 实现从冲压冲床到后期加工的半自动记性，操作。

6. 可根据产品的形状和大小与冲压模具进行任意匹配。

四、 结论

该智能摆版工装完成后，通过对该设备进行量产反复操作发现每台机器可以替代人工4人，操作节拍3600EA/h；每天可摆放86400EA/day；模具增加模穴数量，按照一模5穴计算，每天可以工作40万工件。现进口1台同等功能的六轴机器人，大约花费38万元左右，该项实施后每台可降低购买成本90%，按照每年推广1000台计算，可实现节约成本 3.4 亿元，创收4千万元。

由以上研究可见，该智能摆版设备既达到了智能机器人的功能又有效地降低成本。为中小企业的发展起到至关重要的作用，该研究市场潜力巨大。

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作者简介：

康芳，中级讲师，山东省潍坊市，山东科技职业学院；

马建海，浙江省宁波市，宁波坤视电器有限公司。