《"黑科技"助力沖壓自動化：伺服沖壓自動化生產工藝與裝備的前世今生》
隨著科技的日新月異，我們的生活被越來越多的"黑科技"所包圍，而在制造業(yè)中，伺服沖壓自動化生產工藝與裝備正是其中的翹楚。那么，什么是伺服沖壓自動化生產工藝與裝備？它又是如何助力制造業(yè)實現(xiàn)生產力的飛躍的呢？
伺服沖壓自動化生產工藝與裝備，簡單來說，就是利用伺服電機驅動的沖壓設備，實現(xiàn)高精度、高效率的沖壓加工。這種工藝與裝備的出現(xiàn)，不僅大大提高了生產效率，降低了生產成本，還極大地提升了產品的質量。
回顧伺服沖壓自動化生產工藝與裝備的發(fā)展歷程，我們不難發(fā)現(xiàn)，其誕生并非偶然。隨著工業(yè)4.0的到來，制造業(yè)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機遇。傳統(tǒng)的沖壓設備已經(jīng)無法滿足市場對于高質量、高效率、低成本的需求，伺服沖壓自動化生產工藝與裝備便在這樣的背景下應運而生。
伺服沖壓自動化生產工藝與裝備的出現(xiàn)，徹底改變了傳統(tǒng)沖壓生產的模式。它通過高精度的伺服電機和優(yōu)化的控制算法，實現(xiàn)了對沖壓過程的精確控制，無論是速度、位置還是壓力，都可以進行精細調節(jié)。這不僅大大提高了沖壓的精度，還使得復雜形狀的沖壓成為可能。
此外，伺服沖壓自動化生產工藝與裝備還具有高度的靈活性。通過更換模具，它能夠快速適應不同的沖壓需求，無論是小型零件還是大型結構件，都能夠輕松應對。這使得企業(yè)在面對多品種、小批量的市場需求時，能夠迅速作出反應，極大地提高了企業(yè)的競爭力。
然而，伺服沖壓自動化生產工藝與裝備并非完美無缺。高昂的設備成本、對操作人員的技能要求以及對電力供應的依賴等問題，都是伺服沖壓自動化生產工藝與裝備亟待解決的問題。因此，未來的伺服沖壓自動化生產工藝與裝備，需要在保證高效率、高質量的同時，進一步提高設備的可靠性、降低設備成本，以及探索更加環(huán)保、節(jié)能的生產模式。
伺服沖壓自動化生產工藝與裝備
當前一些國內企業(yè)生產效率和經(jīng)濟效益低下，與一些發(fā)達國家相比，普遍存在著消耗大、成本高、效率低等問題。通過分析伺服沖壓自動化線的生產工藝及裝置，與傳統(tǒng)手工沖壓線進行比較，在產品質量、生產節(jié)拍、節(jié)能等方面體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。該沖壓方式亦為未來沖壓自動化線發(fā)展的方向。
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和進步，各汽車廠家對提高生產效率、材料利用率和產品質量等方面的需求越來越迫切，沖壓自動化線在汽車行業(yè)中的應用快速提高，為提高生產效率、降低成本和質量提升帶來直接的經(jīng)濟效益。
目前沖壓車間多為手工生產線，生產效率低，工人勞動強度高，沖壓件表面質量低，已經(jīng)不能滿足生產需求。
伺服沖壓自動化生產線是由伺服壓力機和自動化輸送系統(tǒng)組成?，F(xiàn)有的沖壓生產線，匹配的壓力機主要是多連桿機械壓力機，雖然實現(xiàn)了沖壓自動化生產，但是還沒有解決對高品質、高節(jié)拍、低成本生產的需求，而伺服沖壓自動化生產線的誕生即可解決上述難題，為未來汽車廠規(guī)劃沖壓線的主流方向。
生產工藝及裝置
拆垛
為沖壓自動化生產線首道工序，由拆垛小車和拆垛機器人組成，采用行車或叉車將需要生產的板料轉運至拆垛小車上，進行定位，由拆垛小車上的磁力分張器將板料分開，然后再通過拆垛機器人將板料放到上料皮帶機上，實現(xiàn)板料拆垛工序。如1所示為拆垛機器人示意。
1拆垛系統(tǒng)
清洗
輸送設備皮帶機將拆垛機器人抓來的板料輸送到清洗涂油設備處，經(jīng)過清洗機除去板料表面的灰塵油污，達到生產所需清潔度要求，目前主機廠主流清洗機為德國SMT清洗機，如2所示。
2德國SMT清洗機
涂油
經(jīng)過清洗后的板料由涂油設備噴涂一層薄的油膜，可選擇單面、雙面或不噴等方式，噴涂油膜面積可調，板料表面附著油膜有利于沖壓件成型，防止拉裂，提高產品質量，目前主機廠主流清洗機為德國SMT涂油機，如3所示。
3德國SMT涂油機
對中
對中系統(tǒng)一般分為機械對中和視覺對中兩大類，目前大部分主機廠采用視覺對中較多，此處特指視覺對中系統(tǒng)。通過清洗涂油后的板料，被輸送至對中系統(tǒng)正下方的過渡皮帶機上，通過拍照將板料的位置信息傳輸給上料機器人，機器人通過調整抓取位置，順利抓取板料，從而實現(xiàn)板料對中。對中系統(tǒng)如4所示。
4對中系統(tǒng)
成形
上料機器人抓取板料放置在首臺伺服壓力機上進行拉延，并通過調整伺服控制系統(tǒng)使伺服壓力機在任意位置停止，增加保壓時間，得到所需形狀的首序成形件，然后通過傳輸機器人抓取板料進行壓力機間的板料輸送；經(jīng)過后序伺服壓力機完成拉延、切邊、沖孔、翻邊整形等工序后得到所需要的沖壓件。
伺服壓力機數(shù)量根據(jù)生產模具工序數(shù)設定，一般按照4臺或5臺考慮，首臺伺服壓力機噸位可選為2500t，完成拉延工序，后序壓機噸位一般為1000t，完成切邊、沖孔、翻邊整形等工序。伺服壓力機采用伺服電機控制，直接驅動連桿機構，帶動滑塊上下往復直線運動，由于伺服電機的特點，滑塊可以在任意位置停止，工件成形保壓時間可控，同時匹配數(shù)控拉伸墊，壓邊力可調，能生產高品質沖壓件。伺服壓力機如5所示。
5伺服壓機
上下料及傳輸
與傳統(tǒng)機械壓力機自動化輸送線相比較，自動化部分基本類似，上下料機構基本上都采用六軸機器人較多，滿足設定的最大生產節(jié)拍上下料需求即可。壓力機間的板料傳輸，涉及到取件角度、壓力機行程以及壓力機自動化匹配信息等諸多因素，通常采用機械手或直線七軸[3]機器人設備，本文涉及內容主要是指七軸機器人，基本上可以滿足絕大多數(shù)國
內主機廠生產及后期節(jié)拍提升需求；對于高速沖壓線需要采用單臂或者雙臂機械手才能實現(xiàn)其所需生產節(jié)拍。六軸機器人如6所示，七軸機器人如7所示。
6六軸機器人
7七軸機器人
下料輸送、檢驗
下料輸送一般采用兩條并行的皮帶機進行，下料機器人將成品件抓取放置在皮帶機上，皮帶機輸送至人工裝箱處，輸送過程中及裝箱前對成品件進行人工檢驗，合格品直接裝入工位器具，不合格品轉入返修區(qū)進行修理。皮帶機如8所示。
8皮帶機
小結
由叉車或行車將板料運送到上料小車上，上料小車啟動運送到指定位置，拆垛機器人開始工作，將板料放到輸送設備上，經(jīng)過清洗機除去板料表面的灰塵油污，然后使用涂油設備噴涂上一層很薄的油膜，板料經(jīng)過視覺對中設備，拍照將板料位置尺寸信息輸送給上料機器人，通過整線控制系統(tǒng)調整上料機器人抓件角度抓取板料。上料機器人抓取板料放置在首臺2500t伺服壓力機上進行拉延工序，可以通過調整伺服控制系統(tǒng)使伺服壓力機在任意位置停止，增加保壓時間，得到所需形狀的首序成形件，然后再通過傳輸機器人抓取板料進行壓力機間的板料輸送，經(jīng)過后序3臺或4臺1000t壓力機完成拉延、切邊、沖孔、翻邊整形等工序后得到所需要的沖壓件，最后通過下料機器人將成品沖壓件放置到光檢帶上，由工人檢驗，合格產品放置到工位器具上，由叉車轉運到?jīng)_壓件庫存儲，不合格產品進入返修區(qū)，維修合格后再入庫。
伺服壓力機特點
數(shù)字伺服系統(tǒng)因其響應速度極快、精度極高且控制靈活方便而得到廣泛關注。生產中只要通過PLC修改伺服控制系統(tǒng)中伺服驅動器的位置和速度命令值就可方便地調整伺服壓力機的運動曲線軌跡。
與機械壓力機相比主要特點如下：
①無需離合器/制動器；
②無需飛輪、無需飛輪制動器；
?、蹮o需驅動皮帶；
?、軣o需滑塊平衡器；
?、萁Y構簡單，維護便利；
?、捱\動曲線軌跡可調，生產效率高；
?、吣芎牡停?/p>
?、鄾_壓件表面質量高。
伺服沖壓線優(yōu)勢
伺服沖壓自動化線相比傳統(tǒng)手工機械線有巨大優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾方面：
?、偎欧毫C可在任意位置停止，保壓時間長，沖壓件成形性好，產品品質好；
?、谒欧毫C具備能量回收功能，沖壓線能耗低；
③線首無人工涂油、手工上料等工序；
?、馨辶蟼鬏敓o需通過皮帶機輸送，通過倒掛機器人實現(xiàn)線性傳輸；
?、莅辶蟼鬏斶^程中相互間不會接觸，避免板料表面磕碰的發(fā)生；
?、薮蟠鬁p輕勞動強度，上下料不用人工搬運；
⑦伺服沖壓線人員投入少，人工成本低。
結語
結合目前汽車行業(yè)發(fā)展趨勢，新材料、高強鋼、新工藝不斷得到應用，這就要求沖壓線設備不斷改進發(fā)展，以適應汽車行業(yè)發(fā)展的新的需求。而伺服沖壓線的運用就可解決上述新產品成形需求，滿足對產品質量及冷庫產能、安全環(huán)保等的要求。
總的來說，伺服沖壓自動化生產工藝與裝備作為制造業(yè)的"黑科技"，正以前所未有的速度改變著我們的生活。它的出現(xiàn)，不僅極大地推動了制造業(yè)的發(fā)展，也為我們揭示了未來制造業(yè)的可能面貌。我們有理由相信，隨著科技的進步，伺服沖壓自動化生產工藝與裝備將會帶給我們更多的驚喜。
