橫桿式搬運系統(tǒng)的沖壓高速線SPM影響因素分析

沖壓線SPM(Stroke per Minute)反映的是沖壓線每分鐘壓機沖壓次數(shù)，是影響沖壓線SPH 和車間OEE 的直接因素，也是衡量沖壓整線生產能力的重要指標之一。本文從壓機、搬運系統(tǒng)、工裝模具及零件等幾個維度分析探討了橫桿式搬運系統(tǒng)的沖壓高速線SPM 影響因素并給出部分優(yōu)化建議，對沖壓線SPM 提升具有重要指導意義。

近年來，隨著自動化技術的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對于自動化技術的應用越來越普遍。汽車工業(yè)作為經濟發(fā)展中重要的支柱行業(yè)之一，自動化技術也越來越多的應用到汽車制造中。沖壓作為汽車主機廠四大工藝中的第一道工序，也越來越廣泛的應用自動化生產線進行生產。沖壓自動化生產線與后工程流水線作業(yè)的焊裝、涂裝及總裝不同，它不僅投資規(guī)模大、工藝水平高，而且通常是多車型多組模具循環(huán)交替的共線生產，加之激烈的市場競爭和車型多樣化、個性化、高顏值等方面日益顯著的需求，提升沖壓線的輸出能力就顯得尤為重要。

沖壓線生產節(jié)拍SPM 即每分鐘輸出的零件沖次數(shù)，體現(xiàn)了沖壓生產線單位時間的輸出能力，從側面反映了壓機、模具及機械手軌跡三者之間匹配合理性，是衡量整線硬件水平先進性的重要指標。

橫桿式搬運系統(tǒng)的沖壓高速線

橫桿式搬運系統(tǒng)的沖壓高速線(圖1)由上料系統(tǒng)、拆垛單元、板料輸送系統(tǒng)、清洗機、涂油機、對中系統(tǒng)、壓力機、橫桿機械手(圖2)、線尾皮帶機以及廢料輸送線組成。其運行循環(huán)方式為:磁力或氣刀分張拆垛，機械手抓取板料放置在傳送皮帶上，板料被輸送進入清洗機清洗并涂油，然后進入掃描對中臺進行對中處理，上料機械手RB1 抓取對中臺上的板料送入首臺壓機P1 的下模中，隨后RB1 移出P1 的過程中滑塊下行并開始沖壓；滑塊上行過程中，RB2 進入P1 抓取工序件并送入壓機P2 的下模中，其他工序機械手與壓機按此過程依次進行循環(huán)往復運動；最后末端機械手在末端壓機里取件放置到線尾皮帶機上，零件被輸送至裝箱處。

SPM 影響因素分析

模具回廠后的調試是一個零件品質提升和SPM提升的復雜而漫長的過程(圖3 為某車型內制件共15 組模具SPM 提升過程)，快速達成SPM 目標值在提高生產效率和降低能耗等方面具有重要意義。對于橫桿式搬運系統(tǒng)的沖壓高速線而言，一般情況下SPM在每分鐘8 ～15 次之間，有的主機廠某些覆蓋件的生產頻次甚至達到了每分鐘18 次。實踐證明，橫桿式沖壓高速線SPM 的高低與壓機規(guī)格、模具結構、端拾器、零件運動軌跡及零件結構特點等因素有關，下面對以上影響因素做一些分析和說明。

壓機

模具結構是影響SPM 的重要因素之一。在壓機滑塊行程確定的情況下，一般而言，沖壓時上模上下循環(huán)往復運動過程中，機械手出入的安全空間越大，SPM 提升空間越大。因此模具閉合高度在允許的范圍內越小越有利于SPM 的提升。根據安全空間越大越利于SPM 提升的原則，模具的內部結構也應該得到關注。⑴相鄰工序的模具基準面離工作臺高度差在滿足軌跡曲線要求的前提下，高度差越小，機械手運動越平緩，在壓機間距一定的情況下機械手速度越快，這樣就可以獲得較大的SPM。⑵下模導柱及存放氮氣缸或聚氨酯的高度高出凸模頂點越多，機械手取放料時Z 向高低差越大，越不利于SPM 的提升。⑶模具上的斜楔驅動凸出量越大，與機械手干涉風險越大，越不利于SPM 的提升。因為機械手在進出時為了避免與該凸出的斜楔驅動干涉并且還要確保一定的安全距離，機械手軌跡曲線只能選擇相對低速的曲線類型，比如某車型的側圍尾部整形驅動塊凸出較多，成為限制SPM 的因素之一。⑷定位板、重力銷高度在確保功能的前提下越短越好。⑸模具上的零件檢知器穩(wěn)定性也對SPM 的提升有一定的影響，SPM 越大，零件越容易抖動，經常會出現(xiàn)無法檢測到零件而出現(xiàn)報警停線的現(xiàn)象，因此在SPM 較大時可以調大檢知器的感應區(qū)間或者選用線路接觸良好及性能穩(wěn)定的檢知器。

橫桿搬運系統(tǒng)機械手運動軌跡如圖4 所示，大致分為7 個階段：①橫桿在原點開始向上游側運動，運動過程中提升一定的高度；②進入模具型腔并下行到取料位，吸盤吸取零件；③機械手提升零件并移出模具型腔；④送件；⑤機械手進入下游側模具型腔并下行到放料位放件；⑥機械手提升返回；⑦機械手回到原點。

零件運動軌跡

數(shù)字出版的優(yōu)勢決定了它在出版領域將會占有重要的地位，在未來的發(fā)展不可估量。但今后，無論數(shù)字出版物如何發(fā)展，也不會完全取代傳統(tǒng)出版物，就像現(xiàn)在的大機器時代，純手工制品依然被人們所喜愛。紙質圖書就像純手工制品，拿著有分量，摸著有質感。傳統(tǒng)出版物不僅能使我們感受到閱讀帶來的愉悅感，更能在觸摸中體會到閱讀帶來的成就感，這些都是數(shù)字出版物所不能給予的。數(shù)字出版物同樣也滿足不了那些圖書收藏愛好者的需求。

模具首次上線聯(lián)動調試時，機械手上下料過程中與下模的安全距離比較好把握，與上模安全距離的確認需要通過同步微速和滑塊點動的方式來進行，而取料側機械手進入模具型腔時與上模的干涉及放料側機械手返回時與上模的干涉是兩個最大干涉風險點，因此上下料機械手進出模腔時的壓機角度合理性就顯得尤為重要。

圖5 是機械手運動距離、滑塊行程(單位:米)與壓機角度(單位：度)之間的關系。由圖可知，機械手在水平方向和垂直方向(Z 向)的速度和加速度隨壓機角度變化而變化，與滑塊之間的聯(lián)動是個非常復雜的過程。

2018年后，全球油氣當量產量將逐年增長，2024-2026年增至90億噸，2035年達到95億噸。非常規(guī)油氣和海域油氣作為未來油氣的主要發(fā)展方向，海域和非常規(guī)油氣田產量增長明顯，將在全球油氣產量構成中起到越來越重要的作用。2035年，海域油氣當量產量增加到28.7億噸，非常規(guī)油氣當量產量為23.6億噸。非常規(guī)油氣占比上升至25%；陸上常規(guī)油氣田產量占比降至30%。

對于側圍這種大件，模具結構復雜，即使選擇了較好的零件搬運軌跡曲線，但安全距離仍然較小，圖6 為某車型側圍OP30 上模斜楔與橫桿最近距離H 只有22.5mm，通過調整機械手與壓機滑塊的速度比來增大機械手取件進入時的速度，機械手進入時壓機角度較之前有所滯后，使該安全距離H 增大，直到達到要求為止。

傳統(tǒng)課堂教學過程中，教學交互的形式除了教師提問、學生回答這種言語交互之外，體態(tài)語言的交互和師生情感的交流也是課堂交互中非常重要的一部分。這種語言及表情交互，同樣能夠傳送豐富的教學信息，起到加強師生情感交流的作用。在方便學生獲取學習資源的同時實現(xiàn)教師與學生的交互，成為當今學習環(huán)境的一個新需求，如何豐富移動學習的實時交互，已經成為亟待解決的問題。通過直播這一媒體手段，教師的肢體語言也能夠即時傳送給學生，進而起到和課堂教學同樣的效果，實現(xiàn)和學生進行交互的需求[1]。將視頻直播作為一種實時交互方式，可能成為未來師生實時互動的新模式。

零件軌跡調試中有多種軌跡曲線類型供選擇，不同的曲線類型對應不同的最大SPM 值。對于同一組模具，不同的機械手根據相鄰模具取放料位高低差可以選擇不同的曲線，現(xiàn)場實踐證明，選擇Z 向高低差盡量小的軌跡曲線，可以減少機械手運動過程中多余的動作，整線速度提升空間大。

模具結構

匹配橫桿搬運系統(tǒng)的沖壓高速線壓機根據滑塊驅動方式不同分兩種：一種是多連桿或偏心齒輪驅動的機械壓機，一種是電機驅動的伺服壓機。在模具基準面確定且上下料機械手通過性良好的情況下，壓機滑塊行程越小越好，這樣既能減少上模多余的動作行程而提高效率，還能降低能耗。伺服壓機滑塊由伺服電機驅動，從上死點到下死點滑塊可勻速下行并且速率可調，柔性好，例如調整滑塊速度來縮短模具工作時間并延長滑塊空行程，可以非常好的改善上下料機械手的操作空間和安全性?？傮w來講，上下料機械手在伺服壓機中可操作空間相對大些，整線可達最大SPM比機械壓機的要大。

橫桿＆端拾器

橫桿及端拾器主要從以下幾個方面影響SPM。⑴橫桿真空發(fā)生器生成的真空度，真空壓力較低的時候容易出現(xiàn)吸盤因吸力不夠而發(fā)生掉件現(xiàn)象或局部吸盤漏氣而發(fā)生停線。⑵不同規(guī)格的吸盤，其吸力大小不同，考慮到零件搬運過程中的振動、顫抖等因素，在不影響面品的前提下吸盤的吸力越大越不容易掉件；對于拉延序，液壓墊使用閉鎖功能時拉延件緊貼在凸模上而難以被抓走，如果增大吸盤吸力，容易使拉延件變形，此時可以通過壓邊圈抬高取料位并停留的方式來降低零件凸模側負壓，或者在非產品區(qū)域增加彈頂銷，這樣零件容易被抓取；模具設計階段增大凸模和壓邊圈間隙也可以降低拉延件被抓取時凸模側的負壓，對零件的抓取有利，從而有利于SPM 的提升。⑶吸盤的位置布置也會制約SPM 的提升。吸盤盡量均勻布置在零件的平面上，這樣能避免某些吸盤點因零件顫抖導致局部受力過大而發(fā)生吸盤與零件脫落的現(xiàn)象；并且每個機械手的所有吸盤吸取零件時盡量同時接觸零件表面，這樣可以防止有的吸盤吸得牢固有的吸得不牢固的受力不均勻的情況，一方面對零件質量有利，另一方面可以避免發(fā)生吸力小的吸盤與零件脫落而導致停線的情況。⑷端拾器結構和安裝位置。端拾器設計時盡量考慮安裝后在整線Y 向的長度和Z向占用的空間，Y 向的長度和Z 向占用的空間越小，那么取送料安全空間越大則干涉風險越小，越有利于SPM 的提升。

零件結構

不同零件與整線適應的最大SPM 不同，例如帶Crossbar 的自動沖壓高速線上，側圍外板前后門內板等最大SPM 可以達到每分鐘12 次，前后門外板最大SPM 可以達到每分鐘15 次，這不僅與設備有關，而且還與零件結構特點有關?？傮w而言，零件的拉深深度越小，SPM 提升空間越大，所以沖壓SE 同步工程階段要考慮以下幾點：⑴能布置吸盤點的位置數(shù)量夠不夠；⑵布置吸盤點的面是否與吸盤的大小匹配；⑶零件結構特點決定的相鄰工序之間的轉角盡可能小，這樣Crossbar在搬運零件過程中發(fā)生的轉角也相應的較小，有利于搬運速度的提升和設備能耗降低。

針對部分高校多校區(qū)辦學的現(xiàn)狀，應逐步建設具有跨校區(qū)信息資源共享和綜合管理功能的財務信息平臺，實現(xiàn)各校區(qū)財務信息系統(tǒng)既能相對獨立又能協(xié)同運行，做到財務事務網絡分布的并發(fā)處理和集中管理相統(tǒng)一，并借助統(tǒng)一的財務信息服務門戶滿足高校靈活的多校區(qū)管理模式。

結束語

伴隨著汽車工業(yè)不斷發(fā)展，各大主機廠對生產效率的高要求日益迫切。充分挖掘設備的能力、降低能耗、使生產線效益最大化是沖壓領域重點課題之一。通過對橫桿沖壓高速線SPM 影響因素分析，在零件結構設計、工藝設計、模具結構設計、端拾器設計及軌跡離線編程等方面提前采取措施規(guī)避不利于SPM提升的阻礙點，進而在實物階段機械手軌跡調試效率會更高、產線輸出能力更大。