沖壓自動(dòng)化的模擬圖

早在20世紀(jì)中期就進(jìn)入巴西的德國(guó)大眾是該國(guó)四大傳統(tǒng)汽車巨頭之一（另外3個(gè)是美國(guó)的福特、通用以及意大利的菲亞特）。20年前，隨著市場(chǎng)擴(kuò)張與現(xiàn)代化浪潮席卷巴西，來(lái)自歐、亞兩洲的其他汽車企業(yè)也相繼進(jìn)駐巴西市場(chǎng)。

巴西大眾汽車采用新型機(jī)器人系統(tǒng)，沖壓件日產(chǎn)量從170件飆升至3880件，僅翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)一項(xiàng)就縮短了3～4s的周期時(shí)間。

大眾在圣保羅郊外安謝塔建有一間規(guī)模龐大的工廠。不久前，該廠引入了最先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)其落伍的生產(chǎn)線進(jìn)行了一次成功的升級(jí)改造。該廠于2007年12月完成了一項(xiàng)技術(shù)革新：向金屬加工車間的一條6壓機(jī)生產(chǎn)線引入ABB公司的IRB 6650S 7軸機(jī)器人。這條沖壓線之前為熱銷的Kombi多功能轎廂車和迷你巴士加工前面板。該廠每天生產(chǎn)100臺(tái)Kombi，這條采用人工進(jìn)料的沖壓線日產(chǎn)量可輕松達(dá)到170件，產(chǎn)能的富裕使其每周有近一半時(shí)間處于關(guān)機(jī)停產(chǎn)狀態(tài)。

隨著其他車型產(chǎn)量的不斷上升，原來(lái)的生產(chǎn)效率已難以為繼。2008年4月，大眾決定推出一款暫名23X NF的緊湊車。此時(shí)，Kombi沖壓線的提速已經(jīng)迫在眉睫。

擺在工程師眼前的緊急任務(wù)是實(shí)施過(guò)程自動(dòng)化。項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果說(shuō)明了一切，同一條沖壓線改造前日產(chǎn)量為170件，改造后猛增到3880件，產(chǎn)品涵蓋8個(gè)不同車型。原先的30名員工仍舊保持不變，但生產(chǎn)班制已從每周3～4天、每天一班調(diào)整為每周7天、每天3班。沖壓自動(dòng)化的模擬圖如圖所示。

下面介紹一下這條沖壓線的生產(chǎn)流程。首先，扁鋼板由貨盤輸送到首臺(tái)機(jī)器人旁邊。機(jī)器人每次拾起1～2張鋼板（取決于加工尺寸），送上由傳送窄帶構(gòu)成的上料臺(tái)。若復(fù)雜沖壓工藝有要求，鋼板還需經(jīng)過(guò)涂油機(jī)上油。隨后，第二臺(tái)機(jī)器人拾起鋼板，不過(guò)在此之前，視覺系統(tǒng)已將鋼板的精確位置傳送到第二臺(tái)機(jī)器人，使其提早做好微調(diào)，以便在正確的位置拾起鋼板并投入首臺(tái)壓機(jī)。這套視覺系統(tǒng)由德國(guó)Schleifstein公司制造、ABB公司提供。

經(jīng)首臺(tái)壓機(jī)（1800t）沖壓后，鋼板大致成型，此時(shí)第一個(gè)工藝難點(diǎn)出現(xiàn)。因沖壓方向?yàn)樽陨隙?，?jīng)壓制的工件呈下凹結(jié)構(gòu)，而后續(xù)的沖孔等精細(xì)加工工序卻要從側(cè)面施壓，因此工件從一臺(tái)壓機(jī)到另一臺(tái)壓機(jī)，必須經(jīng)過(guò)“翻轉(zhuǎn)”。

用一臺(tái)機(jī)器人翻轉(zhuǎn)鋼板會(huì)涉及到較復(fù)雜的動(dòng)作，需要連續(xù)多次變向，其中包括垂直軸方向上一個(gè)完整的180o圓弧運(yùn)動(dòng)。在早期自動(dòng)化階段，單機(jī)器人承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)綽綽有余，但隨著生產(chǎn)壓力的增大，單機(jī)器人操作因耗時(shí)太長(zhǎng)而難以滿足要求。ABB公司的解決方案是提供雙機(jī)器人翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)——在一臺(tái)機(jī)器人將鋼板交給另一臺(tái)機(jī)器人的過(guò)程中完成翻轉(zhuǎn)，操作位置低、速度快。當(dāng)?shù)诙_(tái)機(jī)器人將鋼板送入下一臺(tái)壓機(jī)時(shí)，第一臺(tái)機(jī)器人已返回首臺(tái)壓機(jī)拾取下一張鋼板了。事實(shí)上這就是一個(gè)節(jié)省周期時(shí)間的問(wèn)題，僅翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)一項(xiàng)就縮短了3～4s的周期時(shí)間。3～4s在外行人眼里也許不值一提，但對(duì)于一條每分鐘產(chǎn)量超過(guò)2件、目標(biāo)達(dá)到3件的生產(chǎn)線而言，已是一次重大的提速。

后續(xù)的壓機(jī)之間只需配備一臺(tái)機(jī)器人，不過(guò)每臺(tái)機(jī)器人都融合了另一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)——“第7軸”，即設(shè)在機(jī)器人主臂端部的延伸軸。正如翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)，第7軸也能加快壓機(jī)間的輸送速度，另外第7軸還能使載荷分布更均勻，解決了棘手的振動(dòng)問(wèn)題。

大眾安謝塔廠擁有兩條沖壓線，該廠希望在不久的將來(lái)實(shí)施另一條線的自動(dòng)化改造。

（轉(zhuǎn)載）