中小型冲压生产线自动化改造设计

中小型冲压生产线自动化改造设计
摘要：本文主要针对中小型的冲压式生产线中自动化综合改造设计进行综述分析，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。

关键词：中小型；冲压；生产线；自动化；改造设计；
前言：
现阶段，我国正在逐步将传统手工送料模式淘汰掉，冲压式生产线逐步被广
泛运用至基础的制造业当中，中小型的冲压企业，面对着高效化生产社会背景现
实需求，急需进行生产线自动化的改造设计。

故而，深入研究中小型的冲压式生
产线中自动化综合改造设计尤为必要。

1、前期送料方案设计分析
现阶段，自动化的生产线有着多种种类，而从基本原理结构来划分，主要包
括拾料抓手与搬运小车式结构、活动送料机式械手这两种。

拾料抓手与搬运小车
式结构，它主要是以轨道的小车实现板料运送，通过拾料抓手把板料自送料的小
车上移至压力装置。

此种送料基础模型优势包括：较低故障发生率、操作便捷、
结构较为简单等，但也存在着压力装置与送料装置被锁死，不利于维修及换膜处
理这一缺陷。

以该模型为基础，把送料横杆与拾料抓手进行连结联动设计，便可
改造成连杆快速自动送料的生产线。

活动送料式机械手基础模型，主要是以旋转
式的机械手为基础，可灵活搭建该自动化的盛行先，占用较小的空间，可确保与
上片板料处于同等高度，将板料定位及翻转操作完整，该机械手能够把操作台上
以定位完的板料运送至下个模具。

但也存在着一定缺陷，即为生产线的前期成本
极高，机械化复杂程度突出，生产线运行维护及调试工作难度系数较高，并不适
合单一零件长期的批量生产运行操作。

活动送料式机械手，可通过将机械操持握
力与角度的改造设计，应用在各种零件拾料中，有着较高的运转效率，可适应于
各种小零件大规模化生产运行。

直线运动更加利用换产及换膜，总体结构较为简单，便于后期维修处理，且前期资金方面投入也相对较少一些，可作为最佳改造
设计手段。

2、改造设计方案
2.1 设计生产线
为能解决前文所提及到送料系统所存在着的局限性问题，可设计一条由线尾
堆垛的机构、压力装置、中间台、送料的机械手、拆垛机等所构成快速的冲压线。

操作流程即为：拆垛机内部电磁的分离装置，把板料分离为单片，并以防板料与
油污粘合好，拆垛机内载物台，其需随料垛实际厚度减小而随之提升，确保最上
层板料处于同等高度状态；机械手的左臂需进行板料吸取，运送至中间态实现翻
转及定位相关辅助新型操作，机械手的右侧臂应把中间台中已i定位板料运送至
下个模具当中；零件加工操作完毕，应由线尾的堆垛系统实施堆垛计数操作。

堆
垛机构、拆垛机均从市场进行直接选配操作。

送料装置可拾取及送进板料。

如果
持续把板料定位、水平位置、高度、翻转等自动化调整功能封装于送料装置中，
会增加送料装置整个机构复杂程度，影响到系统响应的速度及稳定性，违背了机
械设备基础理念。

因而，需分离处理矛盾，各台送料装置两个手臂间均设中间台，以确保板料的定位、暂存及翻转各项辅助性功能得以有效实现。

推板调整，应由
微动的气缸推动来实现板料的定位处理，推板位置需结合前后位的模具间角度，
来进行手动式调整处理，确保模具定位要求得以降低；气缸推动的操作台面高度
调整操作，需沿着高度调整的导杆进行上下调整处理，便于适应其前后位的模具
操作面实际高度差范围；翻转的吸盘，应由机械手的左臂实现板料运送，翻转电
机拖动下翻该板料，运送至定位的台面。

翻转机构需依据实际需求做好拆装处理，其余辅助性功能需向着中间态进行集成处理。

高度地调整气缸、翻转电机、微动
气缸等，均需由系统程序实现统一操作，以确保辅助性功能可实现自动化运行。

2.2 设计控制实施方案
被操控对象动作主要包含着：送料机拾料及送进操作、拆垛机随动逐渐提升、压力装置冲压、翻转中间台、自动化定位与升降等。

若集中化操作，主控单元实
际负荷会增加，降低系统稳定性；若完全处于分散操作状况，则通信量会增强，
各个单元之间调度的难度系数倍增。

以并行操作为思想基础，主体为中间台及送
料的机械手，促使送料单元及中间台的单元相对独立并行的控制系统形成。

送料
单元操作送料及冲压操作期间，中间台的单元操控可实现高度定位、翻转及调整
处理。

构建起独立主站，监管各个操作单位。

主站及各个操作单元之间，可经现
场总线的网络系统，构成车间级别生产控制综合系统，状态自动化交互运行即可
实现。

3、系统具体实现
3.1 搭建生产线
把带脚轮送料的机械手快速推送至压力装置空隙中，机械手的双臂间摆好中
间台，配置好最适宜堆垛及拆垛系统，确保生产线雏形得以有效搭建；对机械手
具体摆放位置做好调整处理，便于适应临近压力装置相互间夹角与中心距，经调
整处理后，应将机械手具体位置锁定，设定好送料具体路径；压力装置内需放置
好模具，将中间台的定位推板角度调整好，设定好台面升降的具体高度，便于更
好地适应其前后位的模具。

如此一来，不但原有的车间布局及粗放式装夹模具并
未改变，还可搭建好生产线。

3.2 构建控制网
主站及从站单元，应选择FPOR松下系列的 PLC为处理器，GT32系列的触摸
屏为人机操作界面。

把压力装置曲柄角度的信号接入至相邻的机械手所在单元，PLC计算分析后向该压力装置发送相应运行的命令，并向该压力装置控制器内接
入反馈的一个信号，避免压力装置处于联线模式还会被人操控，实现两个信号共享，将压力装置改造设计完成。

借助快速通信的接口，把各个控制单元均接入到
总线，构建车间级别通信网，确保该网络开放性能良好。

3.3 实现系统各项性能
系统主要性能包含着可操控性、安全性及功能性。

基础为实现目标功能，借
助PLC程序编写及调度执行的元件来实现；安全性方面，主要是借助编写PLC高
级指令程序，确保开机自动化复位、紧急与安全停车、手动复位、极限保护相关
系统保护，在配电的线路内设空气开关相应保护；该系统内主站HMI具体实现从
站单元实际状况监控、设定各项运行参数等。

从站单元HMI，能够实现对该控制
单位所有执行元件各项操作。

调整工艺参数，仅在HMI上变更机组数字便可，也
就是修改该PLC系统程度当中寄存器相关参数值便可，实际操作较为简洁。

把常
见故障问题信息及常用的各项工艺参数录入到系统的数据库内，对试膜及故障检
修处理可提供数据支持。

4、结语
综上所述，本文主要通过对现有的送料系统实施基础模型归纳总结及分析，
充分结合企业实际需求及各项标准，运用柔性生产良好直线送料式机械手改造设
计方案，把工艺过程合理拆分至交换台及送料机上，系统总体复杂度得以降低，
把中间台的单元及送料单元当成独立运算的单元，经现场总线及主站交互操作，融合分散及集中化操作优势，系统总体开放性得以有效提升。

HMI与PLC有效融合后，可改造设计出最具操作便捷性、可靠性、安全性控制系统。

此改造设计方案仅需把中间台及机械手摆放最适宜位置上，压力装置及相邻的机械手间信号便可实现共享，经快速通信的信号，可构建现场总线综合网络，传统模式冲压线自动化的改造设计得以实现。

经冲压企业试验运行操作后，期整条线运行节拍均可达15min-1，可完全满足于送料速度休息区，操作性能及柔性生产运行极佳，可证明该改造设计方案的可行性及有效性。

参考文献：
[1]于胜飞.NTC80冲压自动化生产线的设计[D]. 2016，11（05）：211-213.
[2]周玉明.冲压生产线自动送料装置设计与仿真分析[D].2017，18（15）：277-279.
[3]冯江涛，肖小亭，赵娜.Delmia环境下的自动化冲压生产线设计及仿真分析[J].广东化工，2016，12（03）：563-565.。