冲压机器人工艺排布的注意事项

机器人直线七轴技术是冲压机器人运输系统软件的新发展成果。根据对汽车企业冲压生产车间选择的机器人直线七轴技术的分析，探讨了该技术应用的优势和优势。

随着我国汽车工业生产的快速发展，金属板材料冲压自动化控制取得了巨大进展，特别是工业生产机器人运输系统软件在自动化技术冲压生产线中的广泛应用，为高软、高效的冲压生产线带来了良好的解决方案。

当代汽车工业生产具有生产制造产业化、汽车系统批量小、类型变化快、多车系统共线生产的特点。这一发展趋势规定了冲压自动化控制的持续发展趋势，具有较高的软性和效率。系列单机版连线自动化技术冲压线是我国汽车厂冲压生产线选择的流行方案。采用机器人运输系统软件的系列单机版本连接自动化技术冲压生产线具有投资低、效率高、韧性高等优点。此外，由于工业生产机器人技术的快速发展，冲压机器人运输系统软件的功能仍在不断提高。

机器人运送系统软件在冲压自动化流水线里的应用

在选择机器人运输系统软件的自动化技术冲压生产线时，机器人关键进行板材拆卸、压力机中间冲压产品工件传输、线尾产品工件导出等工作。根据PLC控制系统软件的和谐、机器人与压力机的中间、给料机器人的中间、机器人与输送机械设备的协调关系准确稳定。每个机器人的功能布局如下图1所示。

图1 冲压机器人运输系统软件功能布局

详细介绍机器人直线七轴技术

从我国已建成投产的自动化技术冲压生产线来看，绝大多数用于冲压生产线的工业生产机器人都是标准化的六轴工业生产机器人点取决于产品成本低、柔性生产水平高、后期维护简单。然而，由于健身姿势的限制，六轴工业生产机器人在从上一台压力机传输到下一台压力机的过程中，冲压产品工件必须进行180度以上的水平旋转，导致机器人轨迹复杂，冲压产品工件旋转时容易掉落，限制了机器人的运行速度，从而限制了生产节奏的提高。冲压产品工件的旋转姿势必须有很大的空间，尤其是在运输车身侧等大中型冲压件时。这导致前后左右工艺压力机之间的间隔过大，增加了生产线的总面积，从而增加了工业厂房基础设施的投资。

机器人直线七轴技术是为了摆脱上述规范六轴工业生产机器人的情况而开发设计的。其基本概念是在机器人第六轴轴移动设备，设备配备独立的步进电机和伺服电机，根据机器人控制柜的电缆连接，由机器人自动控制系统和机器人其他六轴，如下图2所示。

图2 工业生产机器人配备直线七轴设备

根据机器人第六轴上直线七轴设备的改造，建立产品工件前后左右压力机中间的平行运动，大大简化了机器人的运输轨迹，不仅提高了生产效率，而且节省了空间，如下图3所示。

图3 冲压产品工件在前后左右压力机中间运输时平行移动

选择直线七轴技术机器人冲压生产线总体规划中的常见问题

在几个冲压自动化装配线项目的建设中，采用了配备直线七轴技术的工业生产机器人运输系统软件，积累了一些工作经验。总体规划期的关键经验总结如下：

① 如何选择前后左右压力机中间的核心间隔；

② 若选择压力机滚轮行程安排和模具开口度；

③ 合理的防碰撞对策。

选择前后左右压力机的中心距离

工业生产机器人采用直线七轴技术，对操作室内空间要求不高。当第一台压力机吨数不小于2000吨时，压力机操作台的总宽度设置为2500吨mm前后左右压力机中间的较小间隔可设置在5800左右mm，间隔越小，节奏的提高无疑就越强，但在具体的整体规划中，也要综合分析以下三个要素。

如果生产线还配备了机器人自动拆卸和更换未端电动执行机构的功能，当压力机中心距离钟时，必然会导致前后左右压力机杆中间没有很大的室内空间，不能完成机器人到机器人基础拆卸和更换未端电动执行机构，这只配备未端电动执行机构移载汽车，将增加土建工程和设备投资，并减少机器设备的运转可靠性。

配备未端电动执行机构移载汽车时，机器人基座必须拆除并更换为门基座，这将导致前压力机左后立杆和后压力机左前立杆非常接近机器人基座，压力机立杆中的维修门卫难以打开。

压力机中心距离太小，压力机底座前后没有足够的区域配备维护平台，难以维修安排在压力机底座下的操作台，降低压力机后的维护方便性。

压力机滚轮行程安排和模具开口度的选择

生产线采用直线七轴技术时，可按以下标准设置滚轮行程安排和模具开口度。

图4 设置模具开口度提示

如下图4所示：G = A B C D

A 零件薄厚 （企业 mm）

B 上模间距：50mm

C 直线七轴设备 端拾器 薄厚 ：250mm

D 下模间距：50mm

合理的模具张口相对高度必须超过G，机器人可以成功地从模具中输送或取下冲压件。

当模具的合理开口相对高度低于G时，必须对模具和冲压件进行深入分析，以确定冲压件是否可以在冲压网上生产。

合理的防碰撞对策

直线七轴工业生产机器人，在冲压生产过程中，直线七轴设备进入模具凹模进行上下材料，因此需要采取以下有效措施降低硬件软件系统软件冲击的风险。

① 在压力机自动控制系统中，设置有效的保证视角，并空出足够的滚轮制动减速；

② 当压力机滚轮运作的行程安排频次产生变化时，全自动撤销“开料机器人的提早进到上料”和“压力机滚轮提早下滑”的改进姿势 ；

③ 当进料机器人的速度设置小于100%时，进料机器人提前进入进料的改进姿自动撤销；

④ 当送料机器人的速度设置小于100%时，压力机滚轮提前下降的改进姿势将自动取消；

⑤ 当压力机滚轮突然停止上升时，切割机器人的操作将立即自动终止；

⑥ 如果因常见故障突然停止进料机器人在模腔进料全过程中，应立即停止进料机器人的运行。故障排除后，必须手动清除开口机器人，重新启动生产制造循环系统。

⑦ 全程自动换模时，第一步必须是所有机器人先返回HOME然后允许压力机操作台启动。

⑧ 当整个过程自动更换模具时，必须在压力机的所有更换步骤完成后。人工确定后，按下生产线循环系统启动按钮，允许机器人运行到等待切割部分。

⑨ 在压力机上增加一个绝对值的编码器来检查滚轮部分，并立即与压力机本身的滚轮角度编码器数据信号进行比较。如有误差，滚轮和机器人的操作将立即终止；

⑩ 塑料防撞块配备在直线七轴设备的两侧。当发生轻微冲击时，确保七轴本身不易损坏 。

根据机器人直线七轴技术在许多新项目中的实际应用，技术优势总结如下：

（1）产品工件在生产过程中保持平行移动，无需旋转。这有利于提高左右工艺压力机中产品工件的传输速度，提高生产线的效率，特别是在生产车身侧等大中型覆盖时。

（2）当产品工件在左右工艺流程压力机中间传输时，保持平行移动方式，可使大中型产品工件在较小的室内空间内传输，减少压力机中间的间隔，减少工业厂房冲压线的总面积，降低工业厂房的建设成本。

(3)直线七轴技术机器人运输系统软件适应性强，柔性生产高，从侧面到车身整体侧面，可自动高效生产。

(4)配合大中型机器人，直线七轴设备承载能力合理。比如配备直线七轴技术性的机器人采用是指ABB IRB7600 325/3.直线七轴设备顶部的1型机器人负载能力可超过90Kg。减少未端电动执行机构和未端电动执行机构快速更换工具夹具的质量，至少可以给予60个Kg冲压产品工件的负载能力已经远远超过了普通汽车和SUV侧冲压件的整体质量。

机器人直线七轴技术存在的局限性

（1）根据承载力，直线七轴设备的长度有限，限制了前、后、左、右压力机的大中心距离。一般来说，前、后、左、右压力机中心线之间的间隔不得超过8.5m。如果旧的手动冲压生产线更新改造，前后左右压力机的中心距离超过上述标值，则不能选择机器人直线七轴技术。

（2）在冲压生产过程中，直线七轴设备必须延伸到压力机模腔内。如果机器人与机器人、机器人与模具发生冲击，很可能导致七轴设备损坏，直线七轴设备难以维修。

随着我国汽车行业竞争的不断加剧，汽车原材料成本和质量已成为汽车制造商争夺销售市场的前提。因此，选择机器人运输系统软件进行冲压生产是降低汽车原材料成本、提高车身生产质量的关键技术手段。机器人直线七轴技术也充分利用了冲压机器人运输系统软件的优势，进一步提升了高软、高效、低投资的特点。

60%的汽车生产和制造~70%的金属材料零件需要冲压生产加工。据调查，普通汽车的平均值必须在1500个左右。冲压是较基本、较传统、较重要的金属材料激光切割加工方法之一，各种覆盖、汽车支撑、结构升降，也有许多汽车部件，如发动机排气管弯头和消音器、空心发动机凸轮轴、发动机油底壳、发动机支架、框架剪力墙部件、侧梁属于冲压部件。

冲压模具是冲压过程中非常重要的工作服。简单地说，冲压模具是冲压过程中使用的模板。模板只冲压一个冲压件。根据所需冲压件的不同规格、原材料和外观，需要选择不同类型的冲压模具。

近年来，我国冲压模具水平有了很大提高。大中型冲压模具已经能够制造出一套价值超过50吨的模具。中国也可以生产国产微型车配套设施的覆盖模具。精密度做到1~2μm，使用寿命2亿个上下的多工位冲压模具中国可以生产加工。做到外观粗糙度Ra≦1.5μm精冲压模具，大规格(Φ≧300mm)中国的精冲模和中板精冲模也达到了很强的水平。

在我国模具领域，经过多年的发展趋势，整体水平和综合竞争力显著提高，汽车、摩托车、电子设备、家用电器服务能力大大提高，领域产生了一定数量和实力的龙头企业，模具产品质量和工艺水平大大提高。

目前，我国模具产业链的重点集中在珠三角、长三角、环勃海三个大中型集聚区及其成都-重庆、武汉-威海两个中等水平集聚区。上述五个地区的模具生产能力占全国各地的90%以上。在这样一个大中型集群地区，也形成了许多具有较强集群水平的城市、区、县、镇特色模具生产场所我国模具领域的产业链集群效应正在逐步呈现。

在区域分布方面，东南沿海城市的模具产业发展规划快于西部地区，南部地区的模具产业发展规划快于北部地区。目前，广东省和浙江省的发展趋势较快，模具生产制造更集中。

在国外、法国和日本的汽车加工制造资本主义国家，汽车模具行业的产值占整个模具行业产值的40%以上。中国不到三分之一的模具产品是为汽车加工制造服务的。一般来说，一辆普通汽车的生产和制造必须有1000到1500套昆虫模具，约占所有模具年产值的40%。汽车冲压模具尺寸大，工作中型面复杂，标准规范高，属于技术密集型商品。随着科学技术的进步和武器装备水平的提高，可以控制成本、提高生产效率的多站模具和冲压模具逐渐应用于汽车冲压模具的设计和制造，成为汽车冲压模具生产制造技术的发展方向。

近些年来汽车工业生产、电子信息技术、家用电器、建筑材料及机械制造业等的高速发展，在我国模具产业链也实现了持续增长。中国商业集团产业研究院发布的《2017-2022年中国模具行业前景调查及投资机会调查报告》预测分析显示，2018年中国模具行业总营业额将超过2000亿美元。到2021年，中国汽车产量将达到近3575万辆，年平均增长率为6.5%左右，对汽车模具的需求将达到386吨。

冲压模具的发展趋势将根据市场需求、发展趋势和现阶段情况来确定。

（1）冲压模具产品开发的关键。汽车覆盖模具的发展重点是技术标准强的大、中、小型汽车覆盖模具，特别是外性板和不同厚钢板的冲压模具及大中型多工位冲压模具、连续模将来将会出现迅速的发展趋势。多用途、多工位冲压模具中发展重点是高精密、效率高和大中型、高使用寿命的冲压模具。精冲压模具中发展重点是厚钢板精冲压模具大中型精冲压模具，并不断提升其精密度。

冲压模具一共有7小项，并有一些按其服务对象来叫法的一些类别。现阶段急缺发展趋势是指汽车覆盖件模具，多用途、多工位冲压模具和精冲模。这种模具如今产需分歧大，发展前景好。

（2）冲压模具技术发展关键。模具技术性行业发展趋势目的是为了朝信息化管理、高效运转生产制造与高精密发展。因而从设计技术而言，进步关键取决于大力推广CAD/CAE/CAM技术应用的运用，并不断提高工作效率，尤其是板才成形历程的计算机模拟分析技术。模具CAD、CAM技术性需向怡人化、一体化、智能化系统和智能化角度发展趋势，并提升模具CAD、CAM系统软件专用化水平。

模具CAD/CAM技术性能明显减少模具设计方案与生产周期时间，降低成本成本费，提高产品质量，已变成大家的的共识。在冲压成形CAE手机软件层面，除开引入的手机软件外，华科大、吉大、湖南师范大学等早已产品研发了较高质量的具备自主知识产权的手机软件，并已在生活实践中取得取得成功运用，产生了优良的经济效益。

围绕着汽车车体研发、大中型覆盖件模具的快速制造，近几年来也出现一些一个新的快速成型技术方式，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。

（3）提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模具技术发展重点之一。 对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模具技术发展的重点。