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冲压厂如何打造自动化冲压生产线？
板材成形技术与汽车、航空、航天工业的发展紧密相连，在生产中为了满足板材零件形状、尺寸、精度、批量、原材料性能要求，需要借助冲压加工来实现。冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具中直接受力，并发生物理变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的产品零件生产技术。目前冲压加工已经成为制造业先进技术的重要组成部分。
随着人们消费水平的日益提高，国民对汽车的需求量加大，质量要求也更高，这对汽车生产厂商提出了更高的要求。冲压加工作为整车生产的重中之重，成为企业提高生产效率的关键突破点。一个合格的冲压件由冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料冲压加工而成。而在传统的冲压生产中，还是依赖人工取放料，这样做不仅效率低、精度差、劳动强度大且安全性无法保证。因此，冲压自动化成为企业提高生产效率、稳定产品质量的必由之路。
大多数的冲压生产厂依靠订单驱动生产，一小部分来自于自备货需要。它们的共同点是产品大都是小型的金属件，产品种类多而杂，订单熟练从千到万不均等，还会面临着某些产品重复生产的尴尬处境，企业的冲压零件还是依靠计件制，这样使得企业很难掌握产品的生产进度、材料的利用率、人工效率的控制等。因而，冲压自动化的出现，消除了企业这些弊端。能够减少统计对人工的占用，当客户投诉时，可以反追查生产过程、用料、采购方面的记录。
冲压自动化取放料系统具有不间断、效率高、无间歇的特点，能够代替比较繁杂、低效的手工冲压系统，在很大的程度上保证了工业生产过程中的安全性和平稳性上，大大的减轻工业加工的人员的工作强度，提升工业生产人员的产品加工效率。
冲压自动化生产线一般包括压力机和自动化系统，其中冲压自动化系统通常包含拆垛系统、自动传输系统及线尾出料系统三个部分。
拆垛系统，一套完整的拆垛系统由2台拆垛台、拆剁手、传输系统、对中台、清洗机和涂油机构成。拆垛机器人配备通用端拾器，可以吸取不同大小，不同形状的板料，而采用2台拆垛机器人能够实现生产效率的最大化。当第一台拆跺小车在生产工作时，另一台在进行人工更换板料、磁力分张并进入生产线内等待，当第一台拆垛小车上的料片完全生产完成后，机器人直接到第二台拆垛小车上进行料片的抓取工作，此时，第一台拆垛小车可以选择自行离开，进行人工更换料片，如此周而复始，使得整个生产不停歇。
自动传输系统，常见的自动传输系统有普通压力机与机器人传输形式、普通压力机与单臂机械手传输形式、高速压力机与横杆式传输形式和多工位压力机与步进式传输形式。其中，普通压力机器人形式的传输柔性高，使用方便成本低，但是稳定性差、速度慢，已不适合大批量的高速生产；普通压力单臂机械手形式，由于单臂机械手的成本相较低，同时，又具有机动性和灵活性，还有一定的发展空间；而高速压力横杆式的高速、稳定特点，已经在大型覆盖件生产中得到广泛的应用；多工位压力步进式结合算了上述的优点，整体的结构由单一向单滑块与多滑块并存发展，具有速度快、稳定性高的特点，深受各整车厂的喜爱。
线尾出料系统，出料输送带、照明、工件检验台、自动装箱机共同构成了冲压自动化生产线的线尾出料系统。压铸机完成冲压后，由下料机器人将板件抓取放置在出料输送带上，下线检查人员对工件进行检查，合格的产品会被运送到收料台上由人工收料，不合格的产品会被质检员直接标识出来，放置在返修工件存放区内。
在实际的生产过程中，冲压自动化系统虽然能够在伺服系统的掌控下，能够精确的移动和传递取料、放料和安全处的位置精度，但还是会受到系统安全等因素的影响，从而会降低冲压自动化的动作效率。影响冲压自动化动作效率主要是在工件的吸取上，吸盘的信号互锁的自动控制系统，使得运行过程中产生等待时间。而真空吸盘的长短和高低，也会影响到企业生产的准确性和效率。在真空吸盘的水平移动过程中，冲压自动化系统执行相关部件时，也会产生相应的等待时间。
同时，丝杠在伺服系统的裙带影响下，其位置间移动的间距会影响到工件的传递效率，从而影响到冲压自动化的执行效率。总的来说，冲压自动化的动作效率还是由伺服系统决定的，因此，企业在实行自动化系统时，也应当注意到冲压自动取放料的稳定时间在0.8s左右。不能真的全依靠自动化，还要注意到影响冲压自动化动作效率的因素。
随着我国汽车市场竞争的不断加剧，在原材料和劳动力成本的双重压力之下，冲压自动化系统作为行业应对市场变化和降低生产成本的利器，也将会受到更多厂商的亲赖，而冲压自动化系统未来的发展也将使得生产更加高效和智能化。
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　　1.自动化线配置
　　自动化线的配置主要包含冲压机、机械手及自动化系统。冲压机有沃得精机JH21-200、 JH21-250、JH21-315；韩国信佩400t，600t，1000t。机器人日本安川机器人 MH50、 ES165D。自动化系统（韩国）：操作台-三菱Q，CC-link 32DT、堆垛台×2、整理台、传送带×2。
　　2.自动化操作控制原理
　　（1）自动化冲压线概况 &如图1所示，红色R代表机器人（Robot），绿色P代表冲压机（Press）。自动化冲压线的工作顺序按照：（1-2）R1从堆垛台吸起料片并放到整理台上。（3-5）R2从整理台吸起料片并放到二张检测位置进行检测，然后放入P1进行冲压。（6-7）R3把P1中冲好的料片吸起然后送到P2中进行冲压。（8-9）R4把P2中冲好的料片吸起然后把料片送到P3中进行冲压。（10-11）R5把P3中冲好的料片吸起然后放到P4中冲压。（12-13）R6把P4中冲好的料片吸起并放到传送带上。这13个步骤进行,并以此往复。
　　（2）取放料工作过程 为更详细了解自动化中冲压线是如何实现机器人与冲床配合工作，我们针对机器人R2的取料、检测、上料及机器人R3取料流程为例，进行动作分析，如图2所示。
　　第一步，机器人2向整理台取料。如图3所示，当整理台上有料片时，整理台上的接近传感器会发生感应，指示灯变亮。并当机器人R1不向整理台投放料片时，整理台会给机器人R2发送一个信号要求机器人R2去取料。
　　当机器人R2接收到这个信号后，开始向整理台料片上方运动，并准备吸料。如图4所示，当机器人R2吸料时，真空传感器会进行监控。当料片被吸住时，真空传感器上的显示屏会变成红色，并把信号反馈给机器人R2，传输到机器人R2料片已经吸住，可以执行下一步。于是，机器人R2吸着料片离开整理台，向两张检测的位置前进。真空传感器的作用在于保证机器人R2吸住料片。
　　第二步，两张检测。如图5所示，此时机器人R2已经带着料片来到了两张检测的位置进行检测。两张检测的目的在于检测机器人所吸料片的厚度，保证只有一张料片进入冲压机P1进行冲压。如果检测装置检测正常，只有一张料片，则传感器显示绿色，表示检测合格，机器人R2执行上料程序。否则传感器显示为红色，机器人P2执行扔料程序。
　　第三步，上料、冲压、离开。如图6所示，如果两张检测确认机器人R2只吸到一张料片，则机器人R2会带着料片来到冲床1冲压区域外进行等待，这里是为了保证机器人只有在安全情况下才进入冲压区域。
　　如图7所示，当冲床在350°～10°、机器人R3不向冲压机P1取料、冲压机P1无料片这些条件同时满足时，会反馈信号给机器人2要求机器人到冲压机P1模区放料。于是机器人2带着料片来到冲压机P1模具的上方。这是个保护条件，保证机器人R2不在冲压机P1冲压时放料，机器人R2不在机器人R3取料时放料，不在冲压机P1上有料时放料，这就是上文所说的安全保护情况。
　　如图8所示，当机器人R2带着料片来到模具上方时，会输出一个信号给真空泵，要求关闭真空泵，停止吸气。与此同时真空传感器进行监控。如果真空传感器无信号，并显示为绿色时，表示料片已放下。此处真空传感器的作用在于保证料片落在冲压区域。
　　如图9所示，当真空传感器没有感应到吸气时，则机器人R2会直接接收到确认料片落在模具上的信号，于是机器人R2离开冲床工作区域等待整理台下一次给机器人发送取料信号。在机器人R2离开后，会发送信号给冲压机P1，表示它已到了安全区域可以冲压了。当冲压机P1收到信号时，执行一次冲压。此次也是起保护作用，保证冲压时无机器人放料取料，保证设备安全。
　　第四步，机器人R3取料。如图10所示，与此同时，机器人R3在冲压机P1冲压区外等待。当冲压机P1冲压一次过后会给等待的机器人R3发送一个信号。当冲压机P1在350°～10°且冲压机P1上有料、机器人R2不向冲压机P1放料同时满足时，机器人R3开始动作进行取料过程。取料原理同机器人R2取料过程。这样，机器人R2的取料、检测、上料、冲压完成一个循环，其它这一循环就简单介绍清楚了，这种信号的交流方式适用于整个自动化系统。
　　3.机器人R2动作PLC控制原理详解
　　在取放料工作过程中，我们对机器人R2的工作流程做了一个简单的PLC动作解析。但要深入了解机器人与PLC、冲压机之间信号的联系，或以后对自动化系统进行改造、优化，我们要对机器人和PLC的内部程序进行了解。因此我们抠出上节机器人R2运动过程中的上料、冲压、离开这段内容，在程序层面上进行更深入的分析。机器人R2的上料过程从两张料片检测合格后讲起。
　　如图11所示，两张检测合格后，PLC会输入一个信号给机器人，于是机器人R2执行内部的上料程序，如图所示机器人内部程序跳转到0040 *OK开始。然后机器人2运行到冲床1冲压区外部，并停止等待，等待信号IN10，IN10就是触发机器人R2执行上料程序的信号（MOVJ为机器人内部使机器人运行到目标位置的程序）。
　　如图12所示，同时，在PLC内部程序中，当冲压机P1在350°～10°、机器人R3不向冲压机P1上料、冲压机P1上无料片3个条件同时满足时，冲床会对PLC输出信号Y379（IN10），这个就是机器人R2在冲压区外所等待的信号IN10,并且这个信号会通过PLC输入机器人R2。这段程序的意思就是说当满足以上条件时，冲压机P1会告诉机器人R2现在可以进入冲压区域上料了。
　　如图13所示，回到机器人内部程序，当机器人R2接收到信号IN10后，会执行内部程序，输出信号OT10，这个信号起反馈、保护作用，意思是说在发出这个信号后，机器R2上料这段过程中，冲压机P1不允许冲压并且机器人3不允许向冲压机P1中取料，这样就保证了机器人和冲压机之间不会因为信号冲突而导致危险事故。在发出信号OT10后，机器人R2执行内部程序，带着料片运动到冲床1模具上方。
　　如图14所示，在机器人R2吸着料片到达冲床模具上方的时候，会输出信号OT16，并把OT16输入到PLC，然后经过PLC输出信号Y36B，Y36B会把机器人R2上的真空泵关闭，使其停止吸气，并停下等待。于是,料片会落在冲床1的模具上。
　　如图15所示，机器人R2上的真空传感器始终保持监控。当料片落下时，真空传感器会监控无料片，使PLC常闭软原件X349通路，直接输入信号X349给PLC。于是PLC输出信号IN16，并输入IN16给机器人，告诉机器人料片确实已经在模具上了，可以进行下一步动作。这就是机器人放完料片后停下等待的信号。
　　如图16所示，接收到信号IN16后机器人R2执行内部程序，离开冲压区域，并输出信号关断之前进入冲压机P1时所发出的信号OT10，告诉PLC它离开了，从现在开始起冲压机P1的冲压与机器人R3的取料都是允许运行的（OT10是机器人R2进入冲压机P1时所发出的信号）。
　　如图17，此时机器人R2回到原点，并发送信号OT11给PLC，然后这个信号经过PLC内部的一段转换输出Y150，并通过PLC输入给冲床1。在冲压机P1接收到信号Y150时，则执行一次冲压动作。至此，机器人R2完成完整的上料、离开、冲压的程序过程。
　　4.自动化冲压线的维修及故障排除
　　自动化中冲压线由1台PLC控制柜，4台冲压机，6台机器人，1台工作台、2台堆垛台、1台整理台所组成的生产线。因为面对的是由十多台机器所组成的生产系统，所以直接通过传统机械维修、排查故障的方法在自动化线上会显得捉襟见肘。有时生产线突发故障，报警或是停机可能会让维修人员纠结很久才找出问题所在，严重降低了维修效率，影响生产。因此，在遇到问题时，我们需要通过对PLC监控的方法，利用PLC程序使我们知道是哪一台机器引发的故障，并细化到哪一部分，然后针对该机器进行相应的维修。其中，在PLC程序的网络205和网络290是报警、暂停的主干程序，在故障发生时，我们可以首先对这两个网络进行观察然后找出问题所在。
　　下面以一个例子作为说明：假设自动化系统在运行过程中突然停止工作。如何通过对程序监控找出相应的问题，并把故障排除。图18通过对PLC程序的监控，我们可以发现，在网络290中的输出M520（机械手暂停）有输出。于是往前推理，发现只有中间继电器M88（吸附错误）才是接通M520的那个软原件。因此可知，机器人吸附错误是导致此次暂停事故的原因。
　　如图19所示，于是我们针对M88进行查找，并找到网络345，这是输出M88（吸附错误）的程序。通过推理可以知道，M88是由时间继电器T201通路所触发的。因此可知，这次事故是由机器人R1吸附错误引发的。
　　如图20所示，继续对时间继电器T201进行查找，我们可以追述到网络3430，并发现X31C（机器人1吸着错误监视）是这次报警事故的源头。针对X31C展开调查，知道这是机器人R1在吸料的过程中所发出的监视信号，是常通的。所以，中间继电器M371在机器人R1吸的过程中也应该是常通的，所以回到网络3493，要想不让M201触发并输出报警，只有使X309机器人R1的真空传感器的常闭触点开路，才能使整个线路断开，PLC才不会输出报警。
　　可得出3个推论：①机器人R1在吸料过程中没有把料片吸住或在运送过程中料片掉落导致的停机。②机器人R1的真空传感器损坏或是不灵敏导致的停机。③真空泵没有吸力导致的停机事故。这样，我们就可以通过这3个推论进行排查,解决此次停机事故,以上就是通过对PLC程序监控对自动化生产线故障做排查的方法。通过这种方法可以使维修工作变得更加安全、高效。
　　5.结语
　　引进、消化、吸收引进设备原理,对日后操作、维护和改进都很有作用，要提高冲压线效率，缩短冲压时间，熟悉了原理就能够进行调整、优化。
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