擴展汽車覆蓋件沖壓線功能

 汽車覆蓋件沖壓自動化生產線由純單件生產改造為能夠適應孿生件和單件生產的系統(tǒng)配置及設計，并針對遇到的技術問題進行攻關，采取合理有效的解決辦法擴展自動化沖壓線的功能和使用范圍。 

    目前，國內的汽車覆蓋件沖壓自動化生產線全部為單件生產，即每工作一次生產出一個工件，生產效率相對低下，隨著汽車行業(yè)國內、國際競爭的日益加劇，合理有效的汽車生產解決方案能夠加快企業(yè)的發(fā)展步伐，提高市場競爭力。 
基于以上原因研制開發(fā)了本項應用工程，實現(xiàn)孿生件生產功能，主要適應各種汽車覆蓋件自動化沖壓生產線，并能夠實現(xiàn)各種不規(guī)則板料的自動生產，進而降低物耗、降低成本、節(jié)約投資，消除了操作人員的危險性、減輕勞動強度、提高工作效率。 

    自動化沖壓線改造的原則 

    根據(jù)沖壓線的實際使用功能要求及其作業(yè)的安全性和可靠性，從當今國內外技術現(xiàn)狀與市場發(fā)展的戰(zhàn)略出發(fā)，提出設計指導思想與原則：在充分吸收當今國際先進技術與產品的基礎上，創(chuàng)新性地進行沖壓自動化生產線系統(tǒng)的集成與設計，并把機械系統(tǒng)與電控系統(tǒng)的品質與可靠性視為成功的關鍵，研制當今國內唯一，接近國際領先水平的自動化沖壓線系統(tǒng)，進一步提高汽車覆蓋件自動化沖壓線的功能要求。 

    沖壓線改造系統(tǒng) 

    通過對汽車覆蓋件自動化沖壓生產線進行孿生件的改造，在保留原來單件生產的所有功能的基礎上，使其能夠適應孿生件和單件生產，并且使兩個功能可以自由切換；在孿生件生產時，通過原設備的操作設定參數(shù)和代碼，啟動改造系統(tǒng)和原有定位功能配合，進行協(xié)調生產；滿足所有與部品類別有關的工藝參數(shù)設定均與零件代碼發(fā)生聯(lián)系，方便實施統(tǒng)一工件號管理原則的要求；上料端拾器吸盤要求通過觸摸屏界面實現(xiàn)自動選取，改變原有系統(tǒng)的手動選擇方式。 

    沖壓線改造系統(tǒng)配置 

    根據(jù)系統(tǒng)的技術要求，結合原有系統(tǒng)的標準配置，增加前對中定位器2套（1軸交流伺服單元驅動）,左右向外側向對中定位器4套（2軸氣動、1軸交流伺服單元驅動），后正向對中定位器4套（1軸氣動、1軸交流伺服單元驅動）,雙料檢測系統(tǒng)6套，電氣、氣動控制系統(tǒng)1組套，拆垛區(qū)增加各種檢測傳感器，觸摸屏操作界面，改造原側向對中器4套, 改造上料端拾器2套，改造原板料對中區(qū)結構部分，以及系統(tǒng)的油路、氣路、電路。

    整個系統(tǒng)的工作過程 

    在原有控制系統(tǒng)和新增加系統(tǒng)的控制下，上料小車將整垛板料送到拆垛區(qū)，舉升機構將垛料舉起，磁力分層機構將整垛板料進行分層，拆垛吸盤開始下降拆垛，并將板料移動到傳送皮帶上，通過靜止狀態(tài)的雙料檢測（板料的停止由傳感器控制），檢測為不合格時（檢測吸附有兩張板料重疊），皮帶將板料送回，拆垛吸盤沖下抖動，然后將板料再送到檢測雙料的位置，若再不合格，皮帶將板料送到工作區(qū)域以外的排廢料區(qū)，若檢測合格（為單層板料），板料將通過清洗涂油設備和動態(tài)雙料檢測器，到達對中區(qū)，前端對中定位器上的接近開關感應到有料到位，所有設定的對中定位器開始對中板料，上料端拾器將板料拾取送到沖壓模具中，然后返回，完成整個動作，其中所涉及的位置檢測通過傳感器來實現(xiàn)。 

    孿生件和單件生產及相互轉換生產 

    新增加的控制系統(tǒng)和原系統(tǒng)聯(lián)網，同時控制所有伺服軸和氣動軸的任意位置運動，各個氣動軸采用閥島集中控制。通過觸摸屏實現(xiàn)參數(shù)設置及實時顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，完成系統(tǒng)針對PLC、位控模塊、伺服包故障進行故障查詢及復位處理。 

    動作功能的實現(xiàn)，首先通過觸摸屏界面在PLC和伺服控制系統(tǒng)的作用下對伺服軸和氣動軸進行正向、負向的手動操作，完成對伺服軸的參考點設置，然后根據(jù)不同的生產工件，示教不同工件孿生件生產時所利用到的各個伺服軸所在的位置，并記憶，通過外置的控制開關轉換和系統(tǒng)PLC控制，完成從單件到孿生件、孿生件到單件伺服軸和氣動軸的初始工作狀態(tài)準備工作。對中器的自動工作的實現(xiàn)，由后正向對中定位器起頭，側向對中器擺臂向外運動，并組合原系統(tǒng)的對中定位器起頭動作共同完成。 

    對中定位器的設計與分析 

    對中定位器是本系統(tǒng)的關鍵部件，合理地安排對中定位器的位置和動作順序及良好的機構設計和保證系統(tǒng)可靠性是設計成功的關鍵，必須綜合考慮系統(tǒng)的抗疲勞性能及運行可靠性、工件對中過程中摩擦力和系統(tǒng)自身的阻力等因素，基于此，外購件全部采用國外進口元件，電機采用MITSUBISHI伺服電機實現(xiàn)對中位置的任意可調性，各伺服系統(tǒng)的調整范圍為450mm，氣動元件采用德國FESTO產品，導軌、絲杠采用臺灣HIWIN產品。 

    后對中定位器：伺服軸實現(xiàn)任意位置示教，氣動軸通過凸輪軌跡來實現(xiàn)拍打頭的水平和垂直方向的運動，實現(xiàn)對中功能。 
    側向對中定位器：伺服軸實現(xiàn)任意位置示教，氣動軸是由擺動氣缸帶動齒輪和花鍵齒輪完成擺臂動作，直線氣缸帶動花鍵軸在花鍵齒輪中滑動，完成直線運動，實現(xiàn)對中功能，此機構為復合運動結構，充分考慮了氣缸接受外力的的疲勞程度，將徑向載荷卸在固定座上。 

    安全性 

    針對系統(tǒng)可靠性的提高及設備和人員的安全性因素，除了解決設備安裝位置干涉以外，在控制系統(tǒng)上采取了以下措施。 

    伺服系統(tǒng)有兩層保護，硬行程極限和軟行程極限. 
    氣缸保護，在旋轉氣缸旋轉后，垂直氣缸才能動作，伸或縮，這樣以避免與現(xiàn)場設備的干涉。 
    在觸摸屏中設置密碼等級，對一些重要數(shù)據(jù)只有在一定的安全級別范圍內方能進行操作。 
    系統(tǒng)安全防護與現(xiàn)場轉換開關等數(shù)字信號共同完成安全互鎖。 

    主要操作說明 

    手動操作：伺服系統(tǒng)的手動正、負操作，垂直氣缸、旋轉氣缸的手動操作。 
    參考點操作：對伺服系統(tǒng)的原始參考點進行設置。 
    自動操作：單件與雙件的相互轉換完畢后，設備自動運行。 
    單件、雙件生產時自動狀態(tài)切換：扳動鑰匙開關，按自動起動按鈕，各伺服系統(tǒng)及氣缸運動到事先示教位置，完成系統(tǒng)準備工作，之后，整套設備即可進行自動生產。 
    示教操作：根據(jù)不同的工件，示教不同工件伺服系統(tǒng)的雙件生產位置。 
    故障查尋：針對PLC、位控模塊、伺服包故障進行故障查詢及復位，且當故障發(fā)生時，觸摸屏彈出幫助窗口。 

    工程設計的技術攻關 

    由于該工程屬于在原有系統(tǒng)的基礎上的改進，風險大，必須充分考慮設備運行的安全性，即各個運動單元的干涉問題，根據(jù)現(xiàn)場的實際安裝尺寸，采用PLC程序控制動作順序和巧妙的機械結構共同來解決干涉問題。 

    新改造部分PLC控制系統(tǒng)與原設備PLC及數(shù)控系統(tǒng)網絡通訊及兼容性，通過Ⅱ網連接，與原控制系統(tǒng)形成包含關系。 

    上料端拾器真空控制系統(tǒng)根據(jù)所要生產工件的大小需要完成上料吸盤的自動選取，采用負壓閥島集中控制方式，通過機械結構和電氣控制上完成此項功能，從實際使用上優(yōu)化控制。 

    現(xiàn)場改造中涉及原有設備的改動，充分考慮系統(tǒng)的油路、氣路、電路、可靠性等因素，保證改造后的系統(tǒng)穩(wěn)定運轉。 

    本系統(tǒng)已經成功地應用到汽車生產廠家，由于系統(tǒng)的關鍵元部件采用進口優(yōu)質產品，充分發(fā)揮國內技術與服務等綜合優(yōu)勢，即保證了系統(tǒng)品質與可靠性，又降低了成本，經過實際的使用，生產效率提高了1.8倍，有很強的市場競爭能力。