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殼體沖壓線自動化改造方案
一：擬改造沖壓線概要
1：生產(chǎn)零件
該沖壓線生產(chǎn)殼體（上、下）零件。坯料約為300mm X 300mm X 0.8mm的冷拉板。
零件完成后外廓尺寸約為200mm X 130mm X 100mm，零件上有多處凸起、沉臺和孔，零件的加工需多序完成。另外上下殼體零件僅有細(xì)微差距、外形上大體一致、在產(chǎn)品裝夾和物流轉(zhuǎn)運(yùn)方面按相同方式考慮。殼體零件大致如右圖所示。
2：設(shè)備配置及工藝路線
現(xiàn)狀生產(chǎn)線共配置7臺壓機(jī)，對應(yīng)完成如下工藝內(nèi)容：
工序設(shè)備工序內(nèi)容備注
OP10 63T油壓機(jī)一次拉延上下料2人
OP20 45T油壓機(jī)二次拉延帶整形上下料2人
OP30 63T沖床切邊上下料1人
OP40 40T沖床沖孔上下料1人
OP50 63T沖床壓痕上下料1人
OP60 35T沖床沖孔上下料1人
OP70 63T沖床整形上下料1人
油壓機(jī)的一次拉延動作需用時7秒（其中加工時間5秒、上下料各1秒），是整過生產(chǎn)線耗時多的工序；沖床部分每分鐘可完成40次沖壓，即可認(rèn)為動作節(jié)拍為1.5秒。
3：生產(chǎn)方式及效率
生產(chǎn)線目前為純手工的生產(chǎn)方式。包括物料轉(zhuǎn)運(yùn)在內(nèi)共配置10名操作員工（這是滿額狀態(tài)、實(shí)際組織生產(chǎn)時可采用工序間調(diào)劑等方式、實(shí)際在線操作人員要少于這個數(shù)）。
現(xiàn)狀生產(chǎn)方式下的生產(chǎn)效率估算：
1）生產(chǎn)節(jié)拍按7S/件；
2）每班實(shí)際生產(chǎn)用時間6小時20分鐘、計(jì)22800秒（單班8小時、其中吃飯休息1小時、班中生理及休息兩次、每次20分鐘）。
3）單班能生產(chǎn)3250件殼體。
4：秦川發(fā)展對生產(chǎn)線改造的基本要求
通過對自動化工藝裝備的引入，繼而盡可能提高單班有效工作時間、大幅減少操作員工，達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低單個零件生產(chǎn)成本的目的。
為此擬對該生產(chǎn)線進(jìn)行自動化改造，并提出以下要求。
1）經(jīng)改造后的生產(chǎn)節(jié)拍不低于現(xiàn)狀；
2）重改造，相關(guān)工藝裝備要盡可能能夠重復(fù)利用；
3）每天能夠完成7000個殼體的生產(chǎn)（包括上下殼體各3500個）；
4）實(shí)現(xiàn)包括上、下料在內(nèi)的整線自動化、大幅度減少操作員工；
5）端拾器需同時適應(yīng)上下殼體的夾持。
二：沖壓線自動化改造方案
1：總體思路
沖壓自動線包括壓力機(jī)系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)。
壓力機(jī)系統(tǒng)方面（含模具）秦川發(fā)展已經(jīng)具備、有必要對其做出相應(yīng)改進(jìn)以適應(yīng)自動化生產(chǎn)。
自動化系統(tǒng)方面、我公司根據(jù)現(xiàn)場查勘并結(jié)合客戶的基本要求將其分為四個子系統(tǒng)：
1） 拆垛系統(tǒng)；
2） 工序件自動傳輸系統(tǒng)；
3） 線尾出料系統(tǒng)。
4） 安全防護(hù)系統(tǒng)
2：方案簡述
方案示意圖中物料的流向?yàn)閺挠抑磷?，即右?cè)板料上線、經(jīng)自動拆垛后上線加工、左側(cè)為線尾出料部分。
幾個方案中，拆垛系統(tǒng)、線尾出料系統(tǒng)和安全防護(hù)系統(tǒng)采用了相同的實(shí)現(xiàn)方式，區(qū)別在于工序件自動傳輸系統(tǒng)中的取放料采用了不同的工藝裝備，這也是當(dāng)下沖壓自動線的主要區(qū)別所在。
方案A:壓機(jī)上下料使用多軸機(jī)器人。
方案B:壓機(jī)上下料使用臥式單臂機(jī)械手。
方案C:壓機(jī)上下料使用立式單臂機(jī)械手。
3：拆垛系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要包括軌道式上料小車、帶有分張器的可升降托盤、龍門式多軸系統(tǒng)、涂油機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等組成。
4：自動化傳輸系統(tǒng)
本方案中自動化傳輸系統(tǒng)包括為壓機(jī)上下料的裝備（根據(jù)該裝備的不同對方案給予細(xì)分）和工件傳送設(shè)備兩部分。
另外上下料裝備的端拾夾具部分?jǐn)M采用自制氣動夾具，兼容上下殼體的夾持、控制整體尺寸和重量并夾持無痕且可靠的目的。
1） 多軸機(jī)器人
多軸機(jī)器人的顯著特點(diǎn)是柔性極高、適用范圍廣。本方案涉及零件重量~500克，考慮夾具的自重及加長臂等因素，初步選定5KG級加長臂機(jī)器人。同時為了讓機(jī)器人工作在理想的高度位置需要給其加固定座。
2） 臥式單臂機(jī)械手
臥式單臂機(jī)械手主要由升降軸和進(jìn)給軸構(gòu)成，該裝備有升降軸擺動系列。動作穩(wěn)定可靠、執(zhí)行端配上專用端拾夾具實(shí)現(xiàn)壓機(jī)的上下料。
3）立式兩軸機(jī)械手
該立式機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單主要由升降軸和進(jìn)給軸兩部分組成，配合端拾夾具組合后實(shí)現(xiàn)上下料動作。
4）工件傳送平臺
該平臺的作用是將上工序放料位置的工件快速搬運(yùn)到本工序的取料位置。平臺由工件定位裝置、支架和高速直線運(yùn)動模塊等幾部分構(gòu)成。該直線模塊的運(yùn)動速度超過2M/S,實(shí)現(xiàn)工件的快速移動。
5：線尾出料系統(tǒng)
殼體經(jīng)過一道工序（OP70）加工后通過工件傳送平臺送至成品取料位置。在該位置由碼垛機(jī)器人拾取后直接裝入物料收納箱由人力即刻運(yùn)出。碼垛機(jī)器人在規(guī)定的間隔直接在線上取樣送至檢驗(yàn)平臺，操作人員對產(chǎn)品進(jìn)行抽檢。
該系統(tǒng)示意參見下圖、主要由物料（收納箱）傳輸裝置、碼垛機(jī)器人系統(tǒng)、檢驗(yàn)平臺（圖中未示意）、物料收納箱構(gòu)成。
6：安全防護(hù)系統(tǒng)
安全是開展生產(chǎn)活動的大前提、安全防護(hù)系統(tǒng)在自動化生產(chǎn)線中又顯的特別重要。該系統(tǒng)主要由完全圍欄、安全插銷、檢修門和警示燈等構(gòu)成。安全圍欄的范圍要考量到裝備的檢修和執(zhí)行端更換等空間位置。
7：生產(chǎn)節(jié)拍
該沖壓線的節(jié)拍短板在OP10工序、其耗時在8秒左右。其余工序時間基本在5~6秒、均可重疊在OP10的時間區(qū)間內(nèi)，因此OP10的總體用時直接決定生產(chǎn)線的產(chǎn)品出料節(jié)拍。
受制于OP10工序、其余各工序在加工時會不同程度的出現(xiàn)等待的情況、當(dāng)然可以通過調(diào)整速度的方式對整過生產(chǎn)線的生產(chǎn)做均衡處理。
沖壓線自動化改造完成后：
1）沖壓線操作員工將減至2人（1人負(fù)責(zé)為料垛上料、巡線和成品抽檢；另1人負(fù)責(zé)成品物料的轉(zhuǎn)運(yùn)）；
2）相關(guān)工藝裝備包括拆垛系統(tǒng)、自動化運(yùn)輸系統(tǒng)和出料系統(tǒng)90%以上可以重復(fù)利用以實(shí)現(xiàn)類似零件的沖壓生產(chǎn)；
3）生產(chǎn)節(jié)拍為8秒（如果采用同步技術(shù)、節(jié)拍可以再略為縮短），每班8小時、按每天兩班生產(chǎn)，可每天實(shí)現(xiàn)7200件殼體的生產(chǎn)（2*8*60*60/8）。
8：主要工藝裝備
三：客戶需完善的一些工作
對現(xiàn)狀沖壓線實(shí)施自動化改造客戶需從以下幾方面對裝備作出相應(yīng)改進(jìn)以使其適應(yīng)自動化的需要。
1：審視零件加工工藝并作出必要的調(diào)整（若需要）；
2：壓力機(jī)的中心間距在允許的情況下盡可能收窄，以減少物料傳輸距離；
3：壓力機(jī)的工作高度（零件取放）盡量一致；同時將壓機(jī)的工作中心沿物流方向盡可能調(diào)整到一致；
5：模具作相應(yīng)調(diào)整。
四：安全要素
1）機(jī)械人（機(jī)器人）工作范圍內(nèi)，禁止操作者進(jìn)入，禁止操作者和機(jī)械手（機(jī)器人）在共同作業(yè)地域內(nèi)同時工作。
2）機(jī)械手（機(jī)器人）工作范圍周圍設(shè)置封閉式安全圍欄。
3）進(jìn)入封閉式安全圍欄內(nèi)作業(yè)的人員必須安全培訓(xùn)，維護(hù)門上的安全開關(guān)的作用和動作視同緊急停止。
4）系統(tǒng)各可操作的控制器設(shè)置在安全圍欄以外。
5）機(jī)械手(機(jī)器人)的自動啟動、再啟動和手動操作時，必須確認(rèn)必要的操作條件。
6）其他的安全條件必須滿足國家法律的有關(guān)規(guī)定。
7）其他的安全條件必須滿足用戶公司的有關(guān)企業(yè)安全規(guī)定。
川公網(wǎng)安備51012202001782