擴(kuò)展汽車覆蓋件沖壓線功能

 汽車覆蓋件沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線由純單件生產(chǎn)改造為能夠適應(yīng)孿生件和單件生產(chǎn)的系統(tǒng)配置及設(shè)計(jì)，并針對(duì)遇到的技術(shù)問題進(jìn)行攻關(guān)，采取合理有效的解決辦法擴(kuò)展自動(dòng)化沖壓線的功能和使用范圍。 

    目前，國內(nèi)的汽車覆蓋件沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線全部為單件生產(chǎn)，即每工作一次生產(chǎn)出一個(gè)工件，生產(chǎn)效率相對(duì)低下，隨著汽車行業(yè)國內(nèi)、國際競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，合理有效的汽車生產(chǎn)解決方案能夠加快企業(yè)的發(fā)展步伐，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 
基于以上原因研制開發(fā)了本項(xiàng)應(yīng)用工程，實(shí)現(xiàn)孿生件生產(chǎn)功能，主要適應(yīng)各種汽車覆蓋件自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線，并能夠?qū)崿F(xiàn)各種不規(guī)則板料的自動(dòng)生產(chǎn)，進(jìn)而降低物耗、降低成本、節(jié)約投資，消除了操作人員的危險(xiǎn)性、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率。 

    自動(dòng)化沖壓線改造的原則 

    根據(jù)沖壓線的實(shí)際使用功能要求及其作業(yè)的安全性和可靠性，從當(dāng)今國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀與市場(chǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略出發(fā)，提出設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想與原則：在充分吸收當(dāng)今國際先進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地進(jìn)行沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)的集成與設(shè)計(jì)，并把機(jī)械系統(tǒng)與電控系統(tǒng)的品質(zhì)與可靠性視為成功的關(guān)鍵，研制當(dāng)今國內(nèi)唯一，接近國際領(lǐng)先水平的自動(dòng)化沖壓線系統(tǒng)，進(jìn)一步提高汽車覆蓋件自動(dòng)化沖壓線的功能要求。 

    沖壓線改造系統(tǒng) 

    通過對(duì)汽車覆蓋件自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線進(jìn)行孿生件的改造，在保留原來單件生產(chǎn)的所有功能的基礎(chǔ)上，使其能夠適應(yīng)孿生件和單件生產(chǎn)，并且使兩個(gè)功能可以自由切換；在孿生件生產(chǎn)時(shí)，通過原設(shè)備的操作設(shè)定參數(shù)和代碼，啟動(dòng)改造系統(tǒng)和原有定位功能配合，進(jìn)行協(xié)調(diào)生產(chǎn)；滿足所有與部品類別有關(guān)的工藝參數(shù)設(shè)定均與零件代碼發(fā)生聯(lián)系，方便實(shí)施統(tǒng)一工件號(hào)管理原則的要求；上料端拾器吸盤要求通過觸摸屏界面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選取，改變?cè)�有系統(tǒng)的手動(dòng)選擇方式。 

    沖壓線改造系統(tǒng)配置 

    根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求，結(jié)合原有系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置，增加前對(duì)中定位器2套（1軸交流伺服單元驅(qū)動(dòng)）,左右向外側(cè)向?qū)χ卸ㄎ黄?套（2軸氣動(dòng)、1軸交流伺服單元驅(qū)動(dòng)），后正向?qū)χ卸ㄎ黄?套（1軸氣動(dòng)、1軸交流伺服單元驅(qū)動(dòng)）,雙料檢測(cè)系統(tǒng)6套，電氣、氣動(dòng)控制系統(tǒng)1組套，拆垛區(qū)增加各種檢測(cè)傳感器，觸摸屏操作界面，改造原側(cè)向?qū)χ衅?套, 改造上料端拾器2套，改造原板料對(duì)中區(qū)結(jié)構(gòu)部分，以及系統(tǒng)的油路、氣路、電路。

    整個(gè)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(jī)構(gòu)將垛料舉起，磁力分層機(jī)構(gòu)將整垛板料進(jìn)行分層，拆垛吸盤開始下降拆垛，并將板料移動(dòng)到傳送皮帶上，通過靜止?fàn)顟B(tài)的雙料檢測(cè)（板料的停止由傳感器控制），檢測(cè)為不合格時(shí)（檢測(cè)吸附有兩張板料重疊），皮帶將板料送回，拆垛吸盤沖下抖動(dòng)，然后將板料再送到檢測(cè)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(cè)合格（為單層板料），板料將通過清洗涂油設(shè)備和動(dòng)態(tài)雙料檢測(cè)器，到達(dá)對(duì)中區(qū)，前端對(duì)中定位器上的接近開關(guān)感應(yīng)到有料到位，所有設(shè)定的對(duì)中定位器開始對(duì)中板料，上料端拾器將板料拾取送到?jīng)_壓模具中，然后返回，完成整個(gè)動(dòng)作，其中所涉及的位置檢測(cè)通過傳感器來實(shí)現(xiàn)。 

    孿生件和單件生產(chǎn)及相互轉(zhuǎn)換生產(chǎn) 

    新增加的控制系統(tǒng)和原系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)控制所有伺服軸和氣動(dòng)軸的任意位置運(yùn)動(dòng)，各個(gè)氣動(dòng)軸采用閥島集中控制。通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置及實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，完成系統(tǒng)針對(duì)PLC、位控模塊、伺服包故障進(jìn)行故障查詢及復(fù)位處理。 

    動(dòng)作功能的實(shí)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(duì)伺服軸和氣動(dòng)軸進(jìn)行正向、負(fù)向的手動(dòng)操作，完成對(duì)伺服軸的參考點(diǎn)設(shè)置，然后根據(jù)不同的生產(chǎn)工件，示教不同工件孿生件生產(chǎn)時(shí)所利用到的各個(gè)伺服軸所在的位置，并記憶，通過外置的控制開關(guān)轉(zhuǎn)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(dòng)軸的初始工作狀態(tài)準(zhǔn)備工作。對(duì)中器的自動(dòng)工作的實(shí)現(xiàn)，由后正向?qū)χ卸ㄎ黄髌痤^，側(cè)向?qū)χ衅鲾[臂向外運(yùn)動(dòng)，并組合原系統(tǒng)的對(duì)中定位器起頭動(dòng)作共同完成。 

    對(duì)中定位器的設(shè)計(jì)與分析 

    對(duì)中定位器是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，合理地安排對(duì)中定位器的位置和動(dòng)作順序及良好的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和保證系統(tǒng)可靠性是設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵，必須綜合考慮系統(tǒng)的抗疲勞性能及運(yùn)行可靠性、工件對(duì)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(jìn)口元件，電機(jī)采用MITSUBISHI伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)中位置的任意可調(diào)性，各伺服系統(tǒng)的調(diào)整范圍為450mm，氣動(dòng)元件采用德國FESTO產(chǎn)品，導(dǎo)軌、絲杠采用臺(tái)灣HIWIN產(chǎn)品。 

    后對(duì)中定位器：伺服軸實(shí)現(xiàn)任意位置示教，氣動(dòng)軸通過凸輪軌跡來實(shí)現(xiàn)拍打頭的水平和垂直方向的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)中功能。 
    側(cè)向?qū)χ卸ㄎ黄鳎核欧�軸實(shí)現(xiàn)任意位置示教，氣動(dòng)軸是由擺動(dòng)氣缸帶動(dòng)齒輪和花鍵齒輪完成擺臂動(dòng)作，直線氣缸帶動(dòng)花鍵軸在花鍵齒輪中滑動(dòng)，完成直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)中功能，此機(jī)構(gòu)為復(fù)合運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，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(duì)系統(tǒng)可靠性的提高及設(shè)備和人員的安全性因素，除了解決設(shè)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(hù)，硬行程極限和軟行程極限. 
    氣缸保護(hù)，在旋轉(zhuǎn)氣缸旋轉(zhuǎn)后，垂直氣缸才能動(dòng)作，伸或縮，這樣以避免與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的干涉。 
    在觸摸屏中設(shè)置密碼等級(jí)，對(duì)一些重要數(shù)據(jù)只有在一定的安全級(jí)別范圍內(nèi)方能進(jìn)行操作。 
    系統(tǒng)安全防護(hù)與現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換開關(guān)等數(shù)字信號(hào)共同完成安全互鎖。 

    主要操作說明 

    手動(dòng)操作：伺服系統(tǒng)的手動(dòng)正、負(fù)操作，垂直氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸的手動(dòng)操作。 
    參考點(diǎn)操作：對(duì)伺服系統(tǒng)的原始參考點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。 
    自動(dòng)操作：?jiǎn)渭�與雙件的相互轉(zhuǎn)換完畢后，設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行。 
    單件、雙件生產(chǎn)時(shí)自動(dòng)狀態(tài)切換：扳動(dòng)鑰匙開關(guān)，按自動(dòng)起動(dòng)按鈕，各伺服系統(tǒng)及氣缸運(yùn)動(dòng)到事先示教位置，完成系統(tǒng)準(zhǔn)備工作，之后，整套設(shè)備即可進(jìn)行自動(dòng)生產(chǎn)。 
    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(chǎn)位置。 
    故障查尋：針對(duì)PLC、位控模塊、伺服包故障進(jìn)行故障查詢及復(fù)位，且當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，觸摸屏彈出幫助窗口。 

    工程設(shè)計(jì)的技術(shù)攻關(guān) 

    由于該工程屬于在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，風(fēng)險(xiǎn)大，必須充分考慮設(shè)備運(yùn)行的安全性，即各個(gè)運(yùn)動(dòng)單元的干涉問題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際安裝尺寸，采用PLC程序控制動(dòng)作順序和巧妙的機(jī)械結(jié)構(gòu)共同來解決干涉問題。 

    新改造部分PLC控制系統(tǒng)與原設(shè)備PLC及數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊及兼容性，通過Ⅱ網(wǎng)連接，與原控制系統(tǒng)形成包含關(guān)系。 

    上料端拾器真空控制系統(tǒng)根據(jù)所要生產(chǎn)工件的大小需要完成上料吸盤的自動(dòng)選取，采用負(fù)壓閥島集中控制方式，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制上完成此項(xiàng)功能，從實(shí)際使用上優(yōu)化控制。 

    現(xiàn)場(chǎng)改造中涉及原有設(shè)備的改動(dòng)，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(yùn)轉(zhuǎn)。 

    本系統(tǒng)已經(jīng)成功地應(yīng)用到汽車生產(chǎn)廠家，由于系統(tǒng)的關(guān)鍵元部件采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，充分發(fā)揮國內(nèi)技術(shù)與服務(wù)等綜合優(yōu)勢(shì)，即保證了系統(tǒng)品質(zhì)與可靠性，又降低了成本，經(jīng)過實(shí)際的使用，生產(chǎn)效率提高了1.8倍，有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。