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金屬外殼沖壓成形生產(chǎn)線機器人解決方案
成都市西菱汽車配件有限責任公司
1. 項目概述
此生產(chǎn)線主要完成機頂盒外殼的沖壓工作。主要由供料系統(tǒng)、沖孔落料工位、凸臺成型工位、小邊折彎整形工位、外殼成型工位、搬運系統(tǒng)、出料輸送線等構(gòu)成。
主要工作流程：
1) 人工將卷材裝到供料系統(tǒng)中；
2) 供料系統(tǒng)按設(shè)定程序自動給沖孔落料工位供料；
3) 沖孔落料工位完成外殼工序1的沖孔落料工作；
4) 搬運機器人完成沖孔落料工位的取料和凸臺成型工位的上料工作；
5) 凸臺成型工位完成外殼工序2的凸臺成型工作；
6) 搬運機器人完成凸臺成型工位的取料和小邊折彎整形工位的上料工作；
7) 小邊折彎整形工位完成外殼工序3的小邊折彎和整形工作；
8) 搬運機器人完成小邊折彎整形工位的取料和外殼成型工位的上料工作；
9) 外殼成型工位完成外殼工序4的成型工作；
10) 出料輸送線的的取料機構(gòu)將成型好的外殼從外外殼成型工位取出并放到輸送線上，由輸送線將外殼傳送到遠離沖床位置，方便人工碼放。
此生產(chǎn)線具有高效率、高自動化、高智能化等優(yōu)點，能有效提外殼的產(chǎn)能及質(zhì)量，減少人工數(shù)量（從原有4人減少到1人），節(jié)約人工成本開支。
2. 產(chǎn)品規(guī)格
此生產(chǎn)線滿足下料外形尺寸315×195×0.5mm規(guī)格的外殼成型工作，對于其他規(guī)格產(chǎn)品的適應性需要我方技術(shù)確認。參考圖片如下：
3. 設(shè)備布置圖及配置清單
1) 二維布局圖（示意）
2) 三維布局圖（示意）
3) 主要設(shè)備清單
二、 系統(tǒng)功能及設(shè)備功能簡述
此生產(chǎn)線主要完成機頂盒外殼的沖壓工作。主要由供料系統(tǒng)、沖孔落料工位、凸臺成型工位、小邊折彎整形工位、外殼成型工位、搬運系統(tǒng)、出料輸送線等構(gòu)成。
主要工作流程：
1) 人工將卷材裝到供料系統(tǒng)中；
2) 供料系統(tǒng)按設(shè)定程序自動給沖孔落料工位供料；
3) 沖孔落料工位完成外殼工序1的沖孔落料工作；
4) 搬運機器人完成沖孔落料工位的取料和凸臺成型工位的上料工作；
5) 凸臺成型工位完成外殼工序2的凸臺成型工作；
6) 搬運機器人完成凸臺成型工位的取料和小邊折彎整形工位的上料工作；
7) 小邊折彎整形工位完成外殼工序3的小邊折彎和整形工作；
8) 搬運機器人完成小邊折彎整形工位的取料和外殼成型工位的上料工作；
9) 外殼成型工位完成外殼工序4的成型工作；
10) 出料輸送線的的取料機構(gòu)將成型好的外殼從外外殼成型工位取出并放到輸送線上，由輸送線將外殼傳送到遠離沖床位置，方便人工碼放。
各設(shè)備功能及簡述如下：
1. 供料系統(tǒng)
此系統(tǒng)主要完成機頂盒外殼工序1的自動送料工作；鑒于外殼原料的特點，選擇卷材作為原料，通過一系列機構(gòu)定長度給沖孔落料工位送料。此系統(tǒng)設(shè)計特點是：上料周期長，一次上料可供8小時左右的沖孔落料；自動化程度高，根據(jù)不同品種、不同節(jié)拍生產(chǎn)的要求，自動調(diào)節(jié)，無需人工干預。
1) 送料結(jié)構(gòu)
送料機構(gòu)采用伺服電機驅(qū)動、滾軸傳動、給沖孔落料工位定長度、定節(jié)拍送料。此機構(gòu)選擇合適的位置固定在沖床平臺側(cè)面，可以避免在產(chǎn)品切換是的調(diào)節(jié)；同時滾軸采用復合材料表面材質(zhì)為低硬度、高摩擦的塑料材質(zhì)，可以有效避免在送料過程中對鈑金表面的損傷。
2) 料盤驅(qū)動機構(gòu)
由于卷材原料質(zhì)量高，送料機構(gòu)無法靠自身動力拉動，故在卷材固定軸上加輔助動力設(shè)備驅(qū)動卷旋轉(zhuǎn)。主要由電機、減速機及結(jié)構(gòu)件等構(gòu)成。
2. 沖孔落料工位
沖孔落料工位是機頂盒外殼成型的第一工序，根據(jù)貴公司提供的數(shù)據(jù)，沖床型號擬定揚力集團JH21-200沖床。為實現(xiàn)沖孔落料工位的自動送料和取料工作，沖落落料模具會根據(jù)我方要求做相應的改動。
3. 凸臺成型工位
凸臺成型工位是機頂盒外殼成型的第二工序，根據(jù)貴公司提供的數(shù)據(jù)，沖床型號擬定揚力集團JH21-100/63沖床。為實現(xiàn)凸臺成型工位的自動上料和取料工作，凸臺成型模具會根據(jù)我方要求做相應的改動。
4. 小邊折彎整形工位
小邊折彎整形工位是機頂盒外殼成型的第三工序，根據(jù)貴公司提供的數(shù)據(jù)，沖床型號擬定揚力集團JH21-100/63沖床。為實現(xiàn)小邊折彎整形工位的自動上料和取料工作，小邊折彎整形模具會根據(jù)我方要求做相應的改動。
5. 外殼成型工位
外殼成型工位是機頂盒外殼成型的工序，根據(jù)貴公司提供的數(shù)據(jù)，沖床型號擬定揚力集團JH21-100/63沖床。為實現(xiàn)外殼成型工位的自動上料和取料工作，外殼成型模具會根據(jù)我方要求做相應的改動。
6. 搬運系統(tǒng)
1) 搬運機器人
搬運機器人主要用于各個沖床的上下料，選用啟帆沖壓專用機器人，其參數(shù)如下：
J1軸：升降;上下行程420MM，末端輸出面到地面高度為1020MM；
J2軸：旋轉(zhuǎn)；活動范圍±145°；
J3軸：伸縮；標準機活動半徑1250ＭＭ,有效行程可做到500MM；
J4軸：末端旋轉(zhuǎn);活動角度為±135°，水平面、角度矯正姿態(tài)；
負載：5KG
2) 搬運工裝
搬運工裝布置于搬運機器人4軸末端，根據(jù)沖壓產(chǎn)品的不同，工裝可能會有相應的改動。其抓手采用電磁鐵吸附。
7. 出料輸送線
其主要功能是對機頂盒外殼成型工序末端沖床取料，并將工件傳送到安全范圍方便人工卸料碼放。
1) 取料機構(gòu)
取料機構(gòu)采用導向氣缸搬運、電磁鐵抓取，用于將末端沖床的取料工作。
2) 輸送線
出料輸送線其主要功能是將取下來的工件輸送到安全范圍方便人工卸料碼放。其主要由減速電機、傳輸帶、帶輪及鋁型材框架等構(gòu)成。其總體設(shè)有調(diào)速功能，能滿足不同工件、不同出料速的需求。參考圖片如下：
8. 安全防護系統(tǒng)
防護圍欄由型材搭建，輔以安全光幕，將所有運動設(shè)計布置于內(nèi)，可以為上下料操作員及其他相關(guān)人員提供一個安全可靠的工作環(huán)境。防護圍欄與整套控制系統(tǒng)聯(lián)動，在設(shè)備正常工作時，假如有人員闖入，將立即停止所有設(shè)備的運轉(zhuǎn)，確保人員安全。鑒于此生產(chǎn)線連線設(shè)備較少，布置防護欄等占用空間較大，不利于貴公司合理利用產(chǎn)地，此方案和報價里面不含此套系統(tǒng)，請貴公司綜合評估后，確實有需要，在加上此套系統(tǒng)。
三、 工藝過程簡述
1. 沖壓工藝布置
根據(jù)貴公司提供的樣品綜合分析后提出如下工藝布置；
1) 原料：機頂盒外擴沖壓原料采用卷材供料，根據(jù)樣品分析，擬采用外徑φ1500mm、內(nèi)徑φ500mm、厚度210mm的定制卷材，此配置初步計算可供連線生產(chǎn)8小時左右；為配合后序工序的工藝布置，薄膜面位于下面（裸露表面為非薄膜面）。送料機構(gòu)采用的復合滾軸可以避免在送料時對薄膜表面的損壞。
2) 模具總體布置：四個工序需要根據(jù)下圖所示下料外形布置模具；確保機頂盒外殼背面始終朝向沖床外部。
3) 工序1：沖孔落料；
根據(jù)總體布置和規(guī)劃，沖孔落料時原料薄膜面朝下，送料后沖孔落料時，整體切斷所需要的部分；模具設(shè)計時，需要將周邊廢料沖斷，并散落到模具周圍，采用專用清料機構(gòu)將其清除到?jīng)_床工作平臺外。
4) 工序2：凸臺成型；沖壓模具基本可以利用現(xiàn)有模具，只需旋轉(zhuǎn)180°裝配；可能需要調(diào)整抬模高度。同時薄膜面下。
5) 工序3：小邊折彎整形；確保薄膜面朝下。
6) 工序4：外殼折彎；折彎模具布置與現(xiàn)有的一直即可。基本可以重復利用，可能需要調(diào)整抬模高度。
2. 節(jié)拍
關(guān)鍵步驟耗時如下：
1) 由于表可以看出單件生產(chǎn)的出料總耗時為22s。
2) 由于各設(shè)備均為獨立運行，耗時為4s，故生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率為4s/件。
3) 生產(chǎn)線無故障產(chǎn)能為7200件/8小時；
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