一、實(shí)現(xiàn)沖壓自動化的意義
傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)線，雖然在建設(shè)初期投入相對較小，但隨著市場需求的擴(kuò)大，其固有的效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)越來越影響企業(yè)的發(fā)展。自動化生產(chǎn)線恰好可以讓這些問題得到解決。較高的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量以及規(guī)模生產(chǎn)條件下更低的單件生產(chǎn)成本，正是自動化沖壓生產(chǎn)線的優(yōu)點(diǎn)，尤其對大型車身覆蓋件生產(chǎn)而言，這些優(yōu)點(diǎn)更為突出。因而，現(xiàn)今主機(jī)廠一般在大型沖壓生產(chǎn)線規(guī)劃初期，就會直接考慮采用自動化。
二、沖壓自動線的組成
就設(shè)備組成而言，沖壓自動線一般包括壓力機(jī)和自動化系統(tǒng)，這里主要談?wù)勛詣踊糠帧_壓自動化系統(tǒng)通常包含拆垛系統(tǒng)、自動傳輸系統(tǒng)和線尾出料系統(tǒng)。
1.拆垛系統(tǒng)
一套完整的沖壓自動化拆垛系統(tǒng)主要包括2臺軌道移動式上料小車（每個上料小車上配備4～8個活動可調(diào)磁力分張器通常為永磁鐵，用于板料的分離）、拆垛手（機(jī)械手或機(jī)器人）、傳送裝置（多為磁性皮帶機(jī)）、板料清洗機(jī)（選項(xiàng)）、板料涂油機(jī)（選項(xiàng)）、板料對中臺及控制系統(tǒng)等組成，具體如圖2所示。
當(dāng)上料小車裝載料垛（可包括托盤）由換垛位置回到拆垛位置后，板料由拆垛手從料垛拾取，通過傳送裝置穿過清洗機(jī)、涂油機(jī)送到達(dá)對中臺。板料經(jīng)過對中定位后，便可開始后序沖壓生產(chǎn)。
2.自動傳輸系統(tǒng)
自動傳輸系統(tǒng)用于各工序間毛坯或工件搬運(yùn)傳輸。傳輸機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械手和機(jī)器人兩種。
隨著沖壓自動化技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械手自動傳輸機(jī)構(gòu)的形式也日新月異。自動傳輸機(jī)構(gòu)的形式差異，也是目前沖壓自動線不同形式的主要區(qū)別所在。上世紀(jì)末廣泛應(yīng)用的平行四邊型機(jī)械手結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)逐步淘汰，取而代之的是高速、穩(wěn)定的單臂或雙臂橫桿式傳送機(jī)構(gòu)。瑞士Gudel的Robobeam、德國前MW的Speedbar以及日本Komatsu的H*TL系統(tǒng)中的傳輸機(jī)構(gòu)均是現(xiàn)今高速沖壓自動線傳輸機(jī)構(gòu)的典型代表，如圖3所示。
另外機(jī)器人傳輸方式由于自身特點(diǎn)獨(dú)樹一幟，在老線改造及速度較低、投入較少的生產(chǎn)線中仍有一定的應(yīng)用空間。
3.線尾出料系統(tǒng)
線尾出料系統(tǒng)由出料輸送帶、照明、工件檢驗(yàn)臺、人工或自動裝箱機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)等構(gòu)成。主要任務(wù)是將成品沖壓件輸送至合適的位置便于裝箱（或自動裝箱），并為沖壓件檢測提供條件。
三、沖壓自動線的主要形式
目前沖壓自動線的形式主要有以下幾種：
1.“普通壓力機(jī)+機(jī)器人傳輸”形式
機(jī)器人傳輸形式柔性高，使用方便且成本較低，但穩(wěn)定性較差，速度相對較慢，不適合大批量高速生產(chǎn)。
2.“普通壓力機(jī)+單臂機(jī)械手”傳輸形式
單臂機(jī)械手傳輸形式由于成本相對較低、具有一定的靈活性，目前仍有一定的發(fā)展空間。
3.“高速壓力機(jī)+橫桿式”傳輸形式（高速線）
橫桿式傳輸形式具有高速、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，已經(jīng)在大型覆蓋件生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。
4.“多工位壓力機(jī)+步進(jìn)式”傳輸形式
工位生產(chǎn)線已經(jīng)有多年的歷史，傳輸方式已經(jīng)由原來的機(jī)械式傳輸演變?yōu)榻裉斓碾娮涌刂剖絺鬏敚w結(jié)構(gòu)也由單一的單滑塊發(fā)展為單滑塊、多滑塊并存。由于速度快、穩(wěn)定性高，一直以來為各主機(jī)廠廣泛使用。尤其多滑塊多工位，其特性基本與高速線接近。
四、沖壓生產(chǎn)線規(guī)劃選型原則
選擇什么樣規(guī)模的生產(chǎn)線，取決于需要生產(chǎn)什么樣的沖壓件。對于占汽車車身10%的超大型沖壓件，一般采用總噸位6000t以上的沖壓線；25%左右的大中型沖壓件，采用4000t左右沖壓線；25%左右的中型沖壓件，采用2500t左右沖壓線；其余40%左右中小件，基本采用1000t以下生產(chǎn)線。
至于沖壓線采用什么形式，則取決于需要生產(chǎn)的沖壓件的種類及產(chǎn)量。少品種小批量，通常采用普通人工線，而多品種大批量，則適合采用高速沖壓自動線。
五、沖壓自動線產(chǎn)能核算
產(chǎn)能核算是沖壓自動線規(guī)劃最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，產(chǎn)能核算結(jié)果直接決定生產(chǎn)線的投入數(shù)量，也就直接影響投資。
根據(jù)生產(chǎn)線選型結(jié)果，結(jié)合生產(chǎn)組織水平，參考前期及同行經(jīng)驗(yàn)，可以獲得生產(chǎn)線的常用生產(chǎn)節(jié)拍（spm）、綜合故障率（由設(shè)備工裝故障及生產(chǎn)組織等問題造成的停線時(shí)間比例）和單次換模時(shí)間。另外，根據(jù)工廠生產(chǎn)管理實(shí)際情況，可以知道標(biāo)準(zhǔn)批量（每批次生產(chǎn)件數(shù)）、每日工作時(shí)間、日用餐停線時(shí)間和年工作天數(shù)。
只要知道年產(chǎn)能，結(jié)合規(guī)劃給定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和沖壓件種類，便能很容易計(jì)算出需求的生產(chǎn)線數(shù)量。
六、沖壓自動線規(guī)劃需考慮的主要因素
沖壓自動線規(guī)劃是個比較復(fù)雜的過程，除了上面提到的產(chǎn)能核算，還有很多因素需要考慮。
1.是否采用同步技術(shù)
同步技術(shù)在沖壓自動化領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可，它對提升生產(chǎn)節(jié)拍有著重要的意義。
傳統(tǒng)的沖壓自動化生產(chǎn)過程中，壓機(jī)始終采用“單次”運(yùn)行模式，下料手（下料機(jī)械手/機(jī)器人）需等到壓機(jī)完成整個沖壓循環(huán)滑塊回到上死點(diǎn)停止后才開始動作，上料手（上料機(jī)械手/機(jī)器人）需等下料手退出壓機(jī)工作區(qū)域后開始啟動，而壓機(jī)滑塊又需等下料手完全退出壓機(jī)工作區(qū)域后再開始下行，每個循環(huán)周期較長，從而直接影響整線生產(chǎn)節(jié)拍。
同步技術(shù)是指生產(chǎn)過程中，壓機(jī)采用“連續(xù)”運(yùn)行模式，通過精確的計(jì)算，讓上下料手和壓機(jī)滑塊“同步”啟動，下料手在滑塊回程上行到一定角度（回到上死點(diǎn)前）后便開始取件 ，上料手在滑塊下行到一定角度前完成送件，在保證整個過程不出現(xiàn)干涉的情況下完成取送件動作。同時(shí)為了保證下料手在完成取件后有足夠的時(shí)間將工件送入下道工序，相鄰兩臺壓機(jī)滑塊運(yùn)動過程中始終保持合理的相位差，從而讓上下料手可以工作的周期相對加長。
尤其對于大批量大型覆蓋件沖壓生產(chǎn)而言，高速沖壓自動線加同步技術(shù)比包括單滑塊多工位在內(nèi)的其他方式有更為明顯的優(yōu)勢。
2.壓機(jī)重點(diǎn)參數(shù)—滑塊行程
生產(chǎn)線規(guī)劃時(shí)，要考慮的壓機(jī)參數(shù)很多，其中滑塊行程直接影響自動化實(shí)現(xiàn)的可行性及難易程度，在規(guī)劃時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注。
滑塊行程的選擇，與需要生產(chǎn)的沖壓件的拉延深度、端拾器的高度等直接有關(guān)。規(guī)劃時(shí)所確定的滑塊行程，必須保證上下料手抓取工件水平運(yùn)動過程中端拾器與上模最低點(diǎn)及下模最高點(diǎn)保持足夠的安全空間。
由于大型覆蓋件的拉延深度大多超過200mm，所以，大型高速沖壓自動線的壓機(jī)滑塊行程一般在1000mm以上。
3.模具及端拾器的結(jié)構(gòu)形狀
為了獲得理更為想的干涉曲線，除了滑塊行程、速度-加速度曲線等壓機(jī)固有參數(shù)或固有特性需要重點(diǎn)考慮外，模具及端拾器的結(jié)構(gòu)形狀，也應(yīng)納入考慮范疇。合理的模具及端拾器結(jié)構(gòu)，能夠有效彌補(bǔ)自動化方面存在的不足，從而提高沖壓自動化生產(chǎn)的可行性。
此外，模具設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮以下內(nèi)容：同一生產(chǎn)線模具閉合高度相差不宜過大（最好一致）；下模盡可能裝有制件到位傳感器；模具安裝槽的位置盡量統(tǒng)一（可以減少自動夾緊器的數(shù)量，降低成本）；廢料能夠順利排出工作臺外（部分排料困難位置加沖頂裝置）；成型類模具配備制件頂松裝置（如彈頂銷或頂出氣缸）和避免出現(xiàn)較大的斜楔機(jī)構(gòu)，盡量多采用旋轉(zhuǎn)斜楔。
4.對鋼板料垛的要求
與手動線相比，自動化沖壓生產(chǎn)，對鋼板毛坯料垛的規(guī)整程度有更為嚴(yán)格的要求。如果料垛不夠整齊，會造成磁力分張效果差（易產(chǎn)生雙料現(xiàn)象），拆垛手抓取板料位置不夠準(zhǔn)確等問題。因此，自動線投入之前，為保證生產(chǎn)效率達(dá)到目標(biāo)值，必須明確對鋼板料垛的要求。
5.對沖壓件工藝排布的要求
（1）同一件模具的送料中心與生產(chǎn)線中心對應(yīng)關(guān)系盡量一致；
（2）盡量減少制件傳輸過程中的旋轉(zhuǎn)，尤其高速沖壓線及多工位，應(yīng)避免制件繞Z軸旋轉(zhuǎn)；
（3）同一件生產(chǎn)過程中送料面高度盡可能一致（能夠有效較少節(jié)拍損失）。
6.對生產(chǎn)管理的要求
（1）及時(shí)做好模具線下保養(yǎng)，減少在線維護(hù)時(shí)間；
（2）相鄰生產(chǎn)批次的模具閉合高度相差不大（可以減少裝模高度調(diào)整時(shí)間）；
（3）毛坯及模具在生產(chǎn)批次切換前準(zhǔn)備就緒；
（4）成品件及時(shí)轉(zhuǎn)移；
（5）保持良好的環(huán)境清潔度；
（6）設(shè)備操作和維護(hù)保養(yǎng)的規(guī)范化。
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