浅谈冲压自动线模具首次上线调试效率提升方法
雷玉霞 吴秀桃 韦旺华 阙夏丽 孙光辉
摘 要：本文通过深度剖析冲压自动线模具首次上线调试工作内容、影响因素，总结归纳其效率提升方式。明确给出不同类型零件机器人轨迹调试方式、送料皮带轮速度选择原则、高效的调试流程以及相关的模具结构和端拾器的设计原则，并结合线外端拾器组装调试的方法，使调试时间由连续6～11h降低至4～8h，大大提升了冲压自动线模具首次上线调试效率。
关键词：冲压自动化生产线 首次上线调试 调试效率
Discussion about the Method of Improving the Efficiency of the First Online Debugging of the Stamping Automatic Line Die
Lei Yuxia，Wu Xiutao，Wei Wanghua，Que Xiali，Sun Guanghui
Abstract：This article analyzes the content and influencing factors of the first online debugging of stamping automatic line die and summarizes the efficiency improvement methods. The article indicates the debugging methods of robot trajectory for different types of parts， the principle of selecting the feeding pulley speed， the efficient debugging process and the relevant die structure and the design principles of the end picker， and combines the method of assembly and debugging of the end picker outside the line， so that the debugging time is reduced from the continuous 6～11h to 4～8h， which greatly improves the efficiency of the first online debugging of the stamping automatic line die.
Key words：stamping automatic line， first online debugging， debugging efficiency
1 引言
沖压自动线以其特有的高效能、高安全性和稳定性[1-5]，成为冲压行业的发展趋势，越来越多的汽车生产厂家采用自动线以满足高速的生产制造需求[6]。高效高速是冲压自动线的极致追求。目前，行业中冲压自动线模具首次上线调试效率均较低。初次调试主要包含机器人轨迹调试、模具自动化原件调试、机器人轨迹验证、端拾器安装调试和线首拆垛调试等[7-8]，以上均为在线调试，占用生产线线上时间约为连续的6～11h，严重影响生产线的排产，影响项目进度。本文通过深度剖析上线调试效率影响因素，总结调试经验，提出快速确定机器人轨迹调试方法、送料皮带轮速度设定规则和最优调试流程等方法，用以指导自动冲压线首次上线调试效率提升。
2 生产线体参数背景
本文研究对象示意图见图1，板料经上料工位，经清洗涂油机，进入4台机械压力机主线，传输为七轴ABB机器人（采用常规10点控制方式）。
3 首次上线调试效率提升方法
3.1 机器人轨迹调试方式
机器人轨迹调试优化基本原则：（1）机台内部尽可能使七轴运动占主导，七轴较其他轴运动速度快;减少机器人在机台中的时间;（2）斜进，可以减小提前下料角度，提前机器人。
当各工序件冲压方向一致，且为水平方向，无转动角度，如图2，此时，机器人进入角度各序均设置为水平进入。此类零件机器人轨迹可采用“截点”的方式，使机器人的运行更为流畅，提高整线的速度。
当各工序件冲压方向不一致，转动频繁时，如图3所示，进入OP10时，水平进入，在放料点进行角度的旋转。进入OP20放件时，斜进，角度小于零件旋转角度，吸收一部分角度后在放料点旋转剩余的角度。后两序参照OP20。
3.2 送料皮带轮速度选择原则
侧围、翼子板等复杂零件，由于旋转角度变化多，零件复杂，模具结构复杂，整线速度瓶颈一般出现于机台之间零件传输的机器人，前端送料皮带速度完全可以匹配。然而，实际调整发罩外板时，上述参数原设定为90m/min，当线体速度达到10件/分钟以上时，OP10机台等待R11送料，R11成为瓶颈工位，皮带轮速度无法匹配整线速度，此时，皮带机速度提升至95-100m/min。
3.3 调试流程优化
模具首次上线调试是一个繁杂精细的过程，需要模具、电器元件、端拾器等硬件的磨合，需要程序的设置和优化，需要整线联动后的同步优化调整。因此，整个调试过程的流程优化显得尤为重要，也是提升调试效率的重点之一。若按照生产流程，一序一序进行调试，则在设定模具保护角度和提前下料角度时，均需要多次启动机台，微调机台角度，前后两台机台配合，多次进行轨迹尝试，才能确定最终角度。此时，上下工序等待时间过长，严重影响调试效率。可优化为，先手动把各工序件制作出来，用于对应机器人轨迹调试，错开工序进行模具保护角和提前下料角度的调试，尽可能同时使用机台，减少单个机台调试占用时间，从而提升了调试效率。
3.4 模具结构和端拾器结构设计原则
断续冲压自动线有极强的柔性，可适应多个零件和不同旋转角度的冲压工艺，经过现场实践和总结，确定一些特定的工艺方案和模具结构设计要求，可极限优化线体冲压速度。
3.4.1 模具中心线500mm范围内不设置模具机构
机器人七轴运行速度最快，在七轴宽度500mm范围内，干涉机器人运行轨迹的结构，极其影响机器人的运动速度。因此，所有模具中心线500mm范围内，尽可能不要设置反侧向力导板、二级分切刀块、定位器以及斜楔插刀等机构。
3.4.2 工序之间的送料高度一致
为使所有机器人尽量在同一Z向高度上进行运动，各工序之间送料高度尽可能一致，高度差在100mm以内。
3.4.3 减少工序之间的零件旋转角度
从冲压自动线效率考虑，则尽可能的减少工序之间的零件旋转角度，能设置斜楔的位置则采用斜楔，机器人轨迹尽可能的趋向于平面，驱动的机器人轴数较少，运行速度较快，旋转角度较多时，机器人在每一个点需要调整姿态，机器人运行速度慢。
3.4.4 端拾器整体高度最小化
为了减小机器人的提前进入角度，端拾器整体高度尽量减小，即尽量扁平。这就要求我们在布置吸盘的时候，整体考慮吸盘所处的Z向高度，使各吸盘的Z向高度差尽可能的小。
3.4.5 端拾器设计对称
端拾器左右吸盘设计不对称，会导致吸料过程中存在料片塌陷，端拾器受力不均，运输过程晃动，影响定位精度，甚至掉料，整线报错。
3.5 线外端拾器调整机的应用
目前，冲压自动线用端拾器的组装均与模具一次上线调试同时进行，占用大量的线体时间（约为2h），近年来，线外组织端拾器成为一大热门技术。通过上述技术，可将组装和调试端拾器占用线体的时间，转移至线外，不仅提升了模具首次上线调试效率，同时也保证了端拾器的安装精度，减少后续因端拾器问题产生的停线。
4 效果验果
图4所示为优化前后模具首次上线调试时间情况统计，其中车型1-3是优化前情况，4-7是优化后的情况。由图可知，所有零件优化减少时间在2～3h，侧围外板效果最佳，由10.5h降低至7.5h。优化前，单个零件调试需要确保有连续的6～11h调试时间;优化后，降低至4～8h，降幅约为30%，大大提升了冲压自动线模具首次上线调试效率。
5 结语
本文通过深度剖析冲压自动线模具首次上线调试工作内容、影响因素，总结归纳其效率提升方式，具体结论如下：
（1）当零件各工序之间旋转角度变化较大时，机器人设置为斜进，确保在机台内部七轴占据运动的主体;较小时，轨迹调试可采用截点的方式;（2）当线体速度达到10件/分钟，送料皮带机速度为95-100m/min;（3）优化调试流程，错开工序进行模具保护角和提前下料角度设定，同时使用机台，减少单个机台调试占用时间;（4）模具设计原则：减少模具突兀结构;工序之间的送料高度一致;减少零件旋转角度;端拾器设计原则：扁平化;对称设计;采用线外组装和调整。
通过上述方式，可将单个零件冲压自动线模具首次上线调试时间由连续的6～11h，降低至4～8h，降幅约为30%。
参考文献：
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