随着國内汽車制造業的快速發展，行業内的競争、企業降本壓力逐年加劇，在提高産品質量穩定性、生産效率方面，采用自動化生産方式的優勢愈加明顯。許多企業在投建新沖壓線時會根據本企業的産品特性選用多台壓機串（并）聯自動線，或單台多工位壓機沖壓自動線、連續模開卷成形沖壓自動線、開卷落料多工位壓機沖壓自動線，或對早期的人工沖壓線進行自動化或半自動改造，以提高産品質量、生産效率，實現減員增效的目的。本文僅探讨早期多台壓機串聯人工沖壓線的自動化改造方法。

早期多台壓機串聯的人工沖壓線

串聯沖壓線一般是指由4～6台壓機以工作台前後相鄰的方式沿生産線物流方向排列，早期沖壓線設備安裝基礎有獨立式、帶式（地溝式）兩種，帶式基礎可以在地溝内安裝廢料傳送鍊以實現廢料的自動收集。壓機種類有機械式、液壓式兩種，機械式壓機前期所需投資多，但生産效率高、維護成本低；液壓式壓機前期所需投資少，但生産效率低、使用維護成本高、對模具保護性能差。

早期壓機工作台安裝形式有固定工作台、移動工作台兩種形式。固定工作台換模不方便、停機時間長，設備利用率低。移動工作台從移動方向上可分為前後移動方式和側向移動方式兩種，從工作台數量上又分單移動工作台、雙移動工作台兩種形式。單移動工作台雖然換模方便，但由于不能提前做換模準備工作，縮短停機時間的效果不明顯，設備利用率依然不高；采用雙移動工作台形式時，可以提前做換模準備工作、生産線停機時間短、設備利用率高，20世紀90年代後制造的壓機設備（包括人工線、自動線）的工作台安裝多采用 “I” 形或“T”形雙移動工作台形式，這兩種形式相比，“T”形占用場地面積相對少些。　

線首拆垛系統

沖壓自動化拆垛系統主要包括上料小車（為保證生産線連續運行通常采用2台軌道移動式小車，每個上料小車上配備4?8個活動可調的磁力分張器，用于闆料的分離）、拆垛手（機械手或機器人）、傳送裝置（多為磁性皮帶機）、闆料清洗機（可選項）、闆料塗油機（可選項）、闆料對中台及控制系統等。

上料小車（可包括托盤，托盤在小車上設置有定位）裝載料垛由裝垛位置運行到拆垛位置後，闆料由拆垛手從料垛拾取，通過傳送裝置穿過清洗機、塗油機到達對中台；闆料經過對中定位後，便可開始後序沖壓生産。闆料從拆垛手到對中台位置需經過兩次雙料檢測，以保證壓機與模具的安全性，自動化生産線的各個環節在規劃階段應盡可能做到絕對的安全可靠。清洗機、塗油機也可設置為可離線式，不需要使用時可沿軌道開出，空位由皮帶機填補；通常，生産外覆蓋件時使用清洗機，生産内覆蓋件時使用塗油機。闆料對中通常采用的方式有機械拍打式、光學視覺（圖像掃描）對中式：機械拍打式結構簡單、工作穩定、成本低，但對闆料形狀的适應性差、調整費時麻煩；視覺對中速度快精度高、對闆料形狀适應性好、對中範圍寬對料垛整齊性要求低，但對生産環境要求高、成本略高。兩種對中方式各有一定的适用範圍，企業應根據自動線搬運系統（機械手或機器人）形式、産品種類（覆蓋件或結構件）的工藝規則（雙料片排列形式）謹慎選定。

線中自動傳輸系統

自動傳輸系統是指從生産線第一台壓機的上料手至最後一台壓機的下料手之間的搬運傳輸機構，用于各壓機（工序）間毛坯或工件的搬運傳輸，形式主要有機器人和機械手兩種。

随着沖壓自動化技術的不斷進步，傳輸機構的形式日新月異，但主要形式仍可劃分為機器人、機械手或兩者結合運用的生産線種類。專業生産沖壓自動化機器人的國際品牌有ABB、庫卡、發那科、安川等，單、雙臂機械手的國際品牌有固德爾、施特曼、舒勒、小松等。單臂或雙臂橫杆式機械手傳送機構速度高、穩定性好，可将多台高速壓機集成為SPM達12 ~ 15次/min的高速自動沖壓線，成為目前汽車行業新建沖壓線的首選。另外，随着機器人傳輸技術的發展和行業競争的促進，目前國外也出現了SPM達12 ~ 15次/min的雙臂機器人高速自動沖壓線。

機器人傳輸系統通常速度慢、臂長易抖動，穩定性差，但機器人系統柔性好、标準化程度高、投資與使用維護成本低，因此，在組建速度較低、投入較少的生産線及老線改造時通常采用這種方式。單臂機械手相對機器人形式來講有着較高的穩定性、較高的生産速度，對模具結構的要求與機器人系統基本相同，但國産化、标準化程度低，目前被國外品牌所壟斷，造價相對較高，可用于壓機狀況較好、滑塊行程次數高的人工線的自動化改造，其相對雙臂橫杆式系統又有着較低的投入成本、生産批次柔性更好、模具結構要求低的特點，所以單臂機械手在目前國内沖壓工廠新線的規劃中亦被廣泛采用。

線尾出件系統

線尾出件系統由出料輸送帶、照明、工件檢驗台、人工或自動裝箱機構及控制系統等構成，其主要任務是将成品沖壓件輸送至合适的位置以便于人工檢查、裝箱（或自動裝箱）。

安全控制系統

安全防護系統采用圍欄和光栅配合，對于高速、高危險的區域一律要安裝安全圍欄；而低速運行的區域如闆料小車退出的非工作區域需安裝安全光栅，若光栅被遮擋則安全系統中會有報警提示。

在安裝安全圍欄的封閉區域内安裝安全門，當生産或維修人員需要進入封閉單元時，首先需要向安全門控制盒發出進入的請求，此時單元内的設備将運行至安全位置并切斷電源供應，安全指示燈指示安全後人員方可進入作業。在每個封閉區域内還設置有逃生門，主要是當區域内出現意外情況時供人員緊急撤出使用。逃生門隻允許從單元内部打開，當逃生門在打開狀态時整線設備都處于安全狀态。為避免設備誤動作并方便生産人員操作，整線集成所有端拾器的光電傳感器和模具内安裝的工件到位檢測傳感器，對生産全過程進行有效跟蹤，當零件意外掉落或工件在模具内的位置不正确時，傳感器檢測出意外情況發生就會阻止系統繼續運行以保護設備或模具。

早期人工沖壓線自動化改造存在問題與解決措施

對早期人工沖壓線做自動化改造時，通常遇到的問題是壓機工作台形式、設備主要參數（滑塊行程、每分鐘沖次數）、廢料收集與傳輸形式三方面存在的不足。

壓機工作台形式

早期壓力機的工作台通常為固定式或前後移動的單工作台，這兩種形式在更換模具時停機時間長，設備利用率偏低；在後期做自動化改造時，自動化系統的布置不能占據換模區域或在更換模具時能夠移出換模區域。采用機器人傳輸系統時，機器人安裝底座需避開工作台移動區域；采用單臂機械手搬運系統時，單臂機械手單元應能沿設備左右側移動，移出換模區域。

設備主要參數

對人工線進行自動化改造時，需要重點關注的壓機參數主要有兩個：滑塊行程、每分鐘沖次數。

（1）滑塊行程。制定自動化改造方案時雖然要考慮的壓機參數會有很多，但其中壓機滑塊行程的大小直接影響自動化實現的可行性及難易程度而需重點關注。滑塊行程的大小與所生産沖壓件的拉深或成形高度，決定着傳輸機構手臂和端拾器的高度、壓機間工件的運轉形式（前後工序轉180°或平移）的選擇；确定手臂和端拾器高度及工件運轉形式時，必須保證上下料手抓取工件後在水平運動過程中手臂和端拾器與上模最低點及下模最高點保持足夠的安全空間。壓機間搬運系統采用六軸機器人時，手臂和端拾器高度為100~150mm、工件在前後工序傳輸中可水平旋轉180°；采用七軸機器人時，手臂和端拾器高度在250mm左右、工件在前後工序傳輸中為平移；采用單、雙臂機械手時，手臂和端拾器高度控制在250mm左右、工件在前後工序傳輸過程中均是平移形式。

目前自動沖壓線工作模式分單次（也稱斷續）運行模式和連續運行模式。單次運行模式工作過程中，下料手（下料機械手/機器人）需等到壓機完成整個沖壓循環滑塊回到上死點停止後才開始動作，上料手（上料機械手/機器人）需等下料手退出壓機工作區域後才開始啟動，而壓機滑塊又需等上料手完全退出壓機工作區域後再開始下行，每個循環周期長、整線生産節拍低。連續運行模式工作過程中，上、下料手和壓機滑塊同步啟動，下料手在滑塊回程上行到一定角度（回到上死點前）後便開始取件，上料手在滑塊下行到一定角度前完成送件，整個過程在保證不出現幹涉的情況下完成取送件動作。早期人工沖壓線壓機滑塊的行程小，630 ~ 800t雙點壓機滑塊行程僅為500mm，工作循環給自動化傳輸系統的運行空間、過程循環時間不夠，上、下料手運行很難實現與壓機滑塊同步、避免幹涉，此時改造後自動線的工作模式隻能選用單次運行模式。

（2）每分鐘沖次數。早期人工沖壓線壓力機滑塊的每分鐘沖次數低，630 ~ 800t雙點壓機滑塊行程次數通常為10 ~ 12次/min，此時自動化改造傳輸系統形式的選擇應與壓機的滑塊行程次數相匹配。通常壓機滑塊行程次數小于10次/ min時，自動傳輸系統選擇機器人；滑塊行程次數大于12次/ min時，傳輸系統可選擇單臂機械手，以充分發揮壓機和自動化傳輸系統的潛力，避免不必要的投資。

廢料收集與傳輸形式

早期人工沖壓線壓機的安裝基礎若未采用帶式基礎，或未在帶式基礎的地溝内安裝廢料收集傳送鍊，在後期做自動化改造時可以在地面設置廢料收集傳輸裝置。生産時模具中的廢料可采用滑槽（坡度小于25°時，用網紋闆；坡度小于20°時，用振動器式）使廢料滑至壓機工作台前、後側設置的傳送鍊上，再由金屬傳送鍊輸送到安全護欄外的廢料箱中（廢料箱為可移動式，也可用液壓小車或叉車更換）。

結語

對早期人工沖壓線做自動化改造方案時，若對上述三個方面的問題都相應做出了切實可行的解決措施，那麼自動化改造的目标是完全可以實現的。随着國内汽車行業産能的快速提升、人工成本的增加，傳統的人工沖壓生産線效率低下、産品質量穩定性差、安全性低等缺點越來越明顯，進而影響企業的發展。而自動化生産線恰好可以讓這些問題得到解決，較好的安全性、較高的生産率、穩定的産品質量以及批量生産條件下更低的單件生産成本是自動化沖壓生産線的亮點。目前我國汽車企業沖壓車間正全面走向自動化生産，全新自動化高速沖壓線的大量投入、對傳統人工沖壓線的自動化改造已成為行業趨勢。

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