數(shù)字化智能沖壓車間關鍵技術

在“中國制造2025”和碳中和、碳達峰的大背景下，有序推進數(shù)字化智能制造轉型升級是我國傳統(tǒng)車企迫切要完成的目標。圍繞數(shù)字化技術手段，以關鍵智能工藝裝備為核心，可以構建一個數(shù)據(jù)驅動、虛實結合、智能可控、高效安全的數(shù)字化、智能化沖壓車間，為國內(nèi)的一些傳統(tǒng)車企提供一些思路和建議。

隨著工業(yè)4.0、智能制造、數(shù)字化轉型等理念的不斷深入，汽車行業(yè)不斷創(chuàng)新發(fā)展，向著智能汽車、電動汽車、互聯(lián)網(wǎng)汽車等方向轉變，用戶對產(chǎn)品品質和智能化提出更高的期望，市場競爭也越來越激烈。對于汽車生產(chǎn)制造來說，大幅提高自動化水平，引入智能化元素實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸，實現(xiàn)車間的數(shù)字化智能轉型升級已成為一種趨勢。

然后，從輸入的紋理坐標t0 出發(fā)，逐層采樣高度值：將當前層的深度值記為CurrentLayerDepth，當前紋理坐標值記為CurrentTexcoords。利用當前紋理坐標值，去深度圖中采樣，獲得當前采樣點的深度值CurrentSampleDepth。將CurrentLayerDepth 與CurrentSampleDepth 進行比較：

沖壓生產(chǎn)工藝擔負著汽車內(nèi)板件及大型外覆蓋件的生產(chǎn)制造，在整車生產(chǎn)質量和效率環(huán)節(jié)占據(jù)著舉足輕重的位置。由于新能源汽車、燃料電池汽車、智能化汽車等多方面的市場導向的要求，汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代較快，促使沖壓車間的生產(chǎn)技術需要不斷迭代更新。如何更好地將新型的數(shù)字化智能技術融入到?jīng)_壓車間的規(guī)劃、建設及運營實施中，是沖壓車間數(shù)字化智能轉型升級的關鍵問題。

①為防止堵塞，應隨時檢查混凝土級配和坍落度；防止過粗骨料進入和堵塞管道；防止泵入空氣，造成堵管或氣爆。

沖壓車間數(shù)字化建模技術

佛家是講究輪回與宿命的。預知過去世，今生受者是。預知來世果，今生做者是。最早帶給我們震撼與感動的是那個叫那順的男子與叫蓮花夜的妓女糾纏了三十三世的不滅情緣。每一世他們都在苦苦等待著對方的出現(xiàn)，每一世他們卻又無可奈何的錯過。他們在這紅塵濁世里一次又一次的踏入輪回，一次又一次的被這無常的命運捉弄。到如今，他們是否又可以逃離命運的窠臼，解了這三世因果呢？

傳統(tǒng)規(guī)劃設計依靠二維設計工具，憑借設計人員個人經(jīng)驗和能力進行二維圖紙的設計，完成項目的傳統(tǒng)規(guī)劃設計工作，因而存在一定的經(jīng)驗性及不確定性。傳統(tǒng)的二維設計項目案例如圖1 所示。

近年來的設計工具由普通的二維設計工具大量轉向三維設計工具，原先的廠房主體、公用管線及工藝設備，現(xiàn)在已大量的采用三維工具進行設計，很大程度上解決了工藝設計、公用管線、廠房主體相互之間的干涉問題，大大降低了工程變更、返工的概率，提高了工程設計質量。數(shù)字化的三維設計方案依靠先進的數(shù)字化工具，可準確高效的進行車間工藝設計，規(guī)避了傳統(tǒng)設計過程中依賴設計人員個人經(jīng)驗與能力，極大的提高了項目規(guī)劃的時效性和準確性。

沖壓線離線仿真技術

⑶端拾器離線調(diào)試仿真分析，可以分析沖壓件吸附點位置的合理性，分析端拾器的運動軌跡，避免端拾器與模具的干涉，為端拾器設計提供指導驗證意見。

⑴機械手離線軌跡調(diào)試，通過系統(tǒng)仿真模擬，將壓機、機械手、模具之間的運動軌跡關系可視化，提前規(guī)避系統(tǒng)的干涉問題。既可進行離線程序編程調(diào)試，又可直接導出并應用在沖壓系統(tǒng)中，降低后期線體調(diào)試時間和成本。

終孔檢查合格后報監(jiān)理工程師，經(jīng)監(jiān)理工程師認可后進行清孔，清孔采用泵吸排渣法進行施工，即下伸直徑為50 mm的鋼管至槽孔底部，上部連接PN3的大型泥漿泵，從槽孔一端開始緩慢向前移動，以抽取槽段底部的廢渣和漿液，同時通過孔口向槽孔內(nèi)注入干凈的漿液。清孔1小時后要求達到下列標準：

沖壓車間模具調(diào)試的時間都很長，如果模具的調(diào)試工作利用整車廠沖壓線，勢必會占用沖壓車間的大量生產(chǎn)時間，浪費車間設備、人員、物料等資源，降低沖壓車間生產(chǎn)效率。為了解決模具調(diào)試過程中導致的生產(chǎn)資源浪費和生產(chǎn)效率低下的問題，沖壓車間可運用數(shù)字化工具，建設基于三維模型的數(shù)字化離線仿真平臺，將傳統(tǒng)的放在車間進行的模具調(diào)試工作轉換至離散的三維模型系統(tǒng)平臺中進行，現(xiàn)有較成熟的數(shù)字化仿真系統(tǒng)平臺工具有CATIA、UG、SolidWorks 等。利用這些數(shù)字化仿真系統(tǒng)工具充分還原現(xiàn)場生產(chǎn)實況，可以在模具的設計階段完成模具的大部分調(diào)試工作，例如全自動壓機系統(tǒng)的機械手離線軌跡調(diào)試工作、模具離線調(diào)試工作、模具干涉曲線檢查、端拾器離線調(diào)試工作、生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)拍分析優(yōu)化等。通過離線仿真系統(tǒng)平臺，可實現(xiàn)以下幾方面的離線仿真工作。

⑵模具干涉曲線檢查分析，可以在模具設計開發(fā)階段提前發(fā)現(xiàn)干涉問題，避免后期模具調(diào)試過程中的干涉碰撞問題。

沖壓車間線尾下件工序對沖壓件的變形較為敏感，同時質量要求很高，但傳統(tǒng)的下件方式采用人工完成，生產(chǎn)節(jié)拍快且人員工作負荷大，容易在大而薄的沖壓件上產(chǎn)生集中應力造成沖壓件局部變形，會對沖壓件產(chǎn)生不良的影響。機器人的自動視覺裝框技術(圖2），根據(jù)不同的沖壓件采用對應端拾器進行下件，端拾器吸盤的附著力穩(wěn)定均勻，避免了人工下件的集中應力導致的沖壓件變形問題，保證了沖壓件質量。同時，可以結合自動質檢設備集成為線尾智能化下件提供解決方案，是沖壓車間提升智能制造體系的關鍵手段。

沖壓先進檢測技術

藍光柔性掃描檢測技術

沖壓油膜在線檢測技術是利用軟件測量技術實現(xiàn)實時檢測和實時反饋，并且能夠根據(jù)質量進行實時修正及在線控制。該技術能夠實現(xiàn)板材自動上料過程中的板材表面油膜情況的在線檢測，根據(jù)檢測結果調(diào)整工藝參數(shù)和設備參數(shù)，將油膜質量的在線控制并入沖壓自動生產(chǎn)流程，建立板材油膜檢測數(shù)據(jù)庫，并基于油膜大數(shù)據(jù)進行工藝優(yōu)化、設備維護、質量追溯，降低沖壓件廢品率，是助力提升沖壓車間的智能制造體系的重要技術措施。板材強度在線檢測基于自動電磁感應原理，是由磁化線圈、傳感器以及支撐輥等關鍵部件組成，能夠自動檢測鐵質板材的屈服特性、抗拉特性以及混晶等導致的板材缺陷，實現(xiàn)了鋼材板料長度方向和寬度方向的連續(xù)檢測，從而保證了每個沖壓件的質量都符合要求。

油膜在線檢測及強度在線檢測技術

傳統(tǒng)的沖壓件離線檢測依靠技術人員經(jīng)驗的情況較多，對檢測人員技術要求較高，還要頻繁更換檢具并進行調(diào)試，占用大量的人力、物力、倉儲等資源。自動化柔性藍光掃描3D 技術基于自動同步光學追蹤技術，可以無接觸、不貼點的快速完成檢測，掃描速度快、精度高，實現(xiàn)了便捷高效的自動化檢測；同時該技術還可與生產(chǎn)線高效銜接，形成在線視覺檢測系統(tǒng)，可大大降低沖壓件下線質檢工作量。

自動視覺裝框及AGV 自動入庫技術

⑷系統(tǒng)節(jié)拍分析優(yōu)化，通過分析自動化系統(tǒng)各項運動參數(shù)，分析出自動機械手運動的最優(yōu)運動軌跡，降低機械手往復運輸時間，對生產(chǎn)節(jié)拍進行充分優(yōu)化，提高線體綜合效率。

傳統(tǒng)的線尾沖壓件料架是由人工叉車運送至沖壓件庫，存在線尾物流復雜、污染大、工人負荷大、安全隱患大等很多不足。結合線尾自動視覺裝框技術，并集成AGV 自動入庫技術(圖3），可在自動化沖壓線線尾集成一套自動裝框、自動入庫的便捷高效的智能系統(tǒng)，可實現(xiàn)在集約用地、縮減線尾人員、降低安全隱患、保證沖壓件質量、降低產(chǎn)品破損率等多方面降本增效的目的。

車間數(shù)字化智能技術

在傳統(tǒng)的沖壓車間中，不同沖壓線之間的生產(chǎn)組織相對獨立，設備總圖布局分散，容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)孤島，生產(chǎn)組織主要靠人工，導致沖壓車間生產(chǎn)組織與管理效率低下落后、設備開動率低、設備能耗偏高、車間安全系數(shù)高等諸多問題。在數(shù)字化智能技術逐漸成熟的前提下，汽車工廠沖壓車間的數(shù)字化智能水平低下，將導致車間的自動化程度低、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高、安全問題大等問題，因此提高沖壓車間的數(shù)字化智能水平是目前國內(nèi)整車廠的主要技術提升方向之一。

工草隸，善丹青。七八歲時學書，羲之密從后掣其筆，不得，嘆曰：“此兒后當復有大名?！眹L書壁為方丈大字，羲之甚以為能，觀者數(shù)百人?；笢貒L使書扇，筆誤落，因畫作烏駁犢牛，甚妙。[9](《王獻之傳》，P2105)

數(shù)字化智能系統(tǒng)(圖4）主要包含了生產(chǎn)管理系統(tǒng)、設備實時監(jiān)控系統(tǒng)、能源實時監(jiān)控系統(tǒng)、安全環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、物流管理以及人員管理等多個應用模塊，其中生產(chǎn)管理系統(tǒng)及設備實時監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字化智能系統(tǒng)的關鍵組成部分，連接了生產(chǎn)及設備兩大模塊，涵蓋了制造執(zhí)行系統(tǒng)、排程系統(tǒng)、質量系統(tǒng)、設備監(jiān)控、設備輔助診斷、設備預測性維護、設備檢修管理等功能模塊。數(shù)字化智能系統(tǒng)對車間的生產(chǎn)管理、設備、能源、環(huán)境、人員及物流進行了全方位的監(jiān)管控制，可以顯著提高生產(chǎn)效率、提高設備開動率、降低車間能耗、加強設備巡檢、精準維保設備，數(shù)字化智能系統(tǒng)將逐漸成為沖壓車間降本增效提質的有效手段。

結束語

本文分析總結了沖壓車間現(xiàn)今較為先進的數(shù)字化智能技術，包含了沖壓車間先進檢測、自動視覺及自動入庫等硬件設施方面的技術，也包含了數(shù)字化建模及仿真、數(shù)字化智能軟件系統(tǒng)等軟件方面的技術。數(shù)字化智能車間的技術升級并不應該只局限在數(shù)字化的軟件技術方面，而應該兼顧車間內(nèi)軟件、硬件、人員管理、生產(chǎn)組織等一系列技術提升，這樣才能在數(shù)字經(jīng)濟時代為企業(yè)的數(shù)字化智能制造轉型升級提供助力。