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新能源汽車企業車身外覆蓋件沖壓自動化生產線的設計

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-04-07 17:03:28    瀏覽次數:35    評論:0
導讀

為了適應現代汽車生產企業中,對沖壓生產線的智能化、準確化、標準化、柔性化的要求,提出了一種采用機器人自動化沖壓生產線的自動化生產系統,該系統利用工業以太網進行通信,將自動生產線的自動上料、拆垛、雙料檢測等12道工藝流程之間建立有效的信息網絡,使得生產線的工作效率提高,經過生產現場的初步試驗,可以滿足現代化新能源汽車企業車身外覆蓋件沖壓自動化生產的要求,大大降低了人力成本,提高了生產效率。

0 引 言

隨著現代社會對環保型新能源汽車需求的增加,新能源汽車的生產質量,生產能力需要不斷的提高,因此在現代汽車生產企業中,對生產線的智能化、準確化、標準化、柔性化的要求顯著提高。為了符合現代社會在汽車需求量增加的要求,建立綠色能源型企業,對于汽車生產企業至關重要。其中汽車的沖壓自動化生產線的建設則需以智能化、品質為規劃特點,其自動化生產程度達到90%以上的目標要求[1]。汽車企業需要達到這一要求提高產品的生產效率,設計方案中的沖壓自動化生產線中,引入了機器人,并且通過工業以太網進行設備之間的通信,增加了自動化程度,大大提高了生產的效率,降低了人力成本。

1 沖壓自動化生產線選型方案分析

通過對國內外沖壓自動化生產線生產方式的調查分析,現有汽車企業主機廠沖壓車間一般選用兩種自動化系統[2]

方案1:機械手自動化生產線;

方案2:機器人自動化生產線;

通過對兩種方案從生產線方案設計、方案對比兩個維度對比分析,兩種自動化生產線均能滿足生產需求,方案一機械手自動化線在人員數量投入、成品質量、安全性方面不如方案二機器人自動化生產線有優勢,機器人自動化線柔性高,結合油壓機生產節拍4次,綜合成本效率兩方面優先選擇機器人自動化生產線。如表1所示。

1 機械手及機器人自動化生產線方案對比分析

通過以上表格中兩個方案的對比可以看出,從成本的角度進行分析,顯然機器人自動生產線的成本會高出機械手的自動化生產線。但是從每年總計投入上可以看出,機器人的自動生產線會節省成本較多,而且后期自動化設備生產運行的時間越長,則收益回越高。綜上所述,選用方案二采用機器人自動化沖壓生產線更有優勢。如表2和圖1所示。

2 手工線與自動化生產線成本投入對比分析表

圖1自動化生產線投資成本趨勢分析圖

2 沖壓自動化生產線方案設計

該沖壓生產線采用5臺機床全自動化連沖工藝設計,首臺機床1600T,第二臺1000T,其余3臺為800T,機床與機床之間間距為6.5m。整個生產過程從拆垛開始采用全自動化生產,過程涵蓋拆垛、清洗涂油、上件自動視覺對中、工位自動轉移、抓取放件五個動作。

2.1 總體工藝方案設計

自動化沖壓線的的中央控制單元選用了連線控制CPU采用西門子S7-317F-2DP。整個自動化生產線的通信部分采用了PROFIBUS現場總線的通信方式,其中上位監控顯示屏與自動化生產線各站點PLC采用Profibus總線方式連接。自動化生產線中PLC與各種智能傳感器和閥島也是通過Profibus總線通訊連接,其中包括現場操作站、現場設備檢測單元(接近開關、光電開關等)、現場其他輸入設備、現場執行機構(如變頻器、電磁閥等)等[4]。自動化聯線 PLC 與壓力機 PLC 之間的互鎖信號通過 Profibus 總線的方式進行連接,連線 PLC與機器人控制系統之間通過 Profibus 總線進行數據交換。同時機器人控制系統配置標準的以太網接口,供編程使用。

自動上料完成后,拆垛機械手會自動移向新的垛料開始拆料。同時第二個垛料小車移出安全門的自動區域,裝載下一垛料為接下來的生產作準備。自動拆垛機械手的真空吸盤由伺服驅動將板料吸住后抬起,經過雙料檢測后,經伺服拆垛機械手高速橫移至磁性皮帶機上方并放下。

板料通過皮帶運輸機經清洗機清洗、涂油工序后送入視覺對中位置進行板料的調整對中。視覺對中工位為整個工藝過程的關鍵工位,高清攝像頭通過掃描板料的輪廓邊界寸自動找尋獲得板料中線位置,并將信息傳遞給機械手,機械手將自動調整板料到預設置的理論中線位置等待下一個指令。

板料再經雙料檢測裝置確認為單張板料后,機器人會將板料運送到第一臺壓機模具中,當機器人移出壓機干涉區域后,壓機開始壓制板料。壓機壓制完成后,滑塊回到上限位位置,下料機器人將沖壓工序完成的板料取出,旋轉 180°,并放置于下臺壓機內部。后序機器人繼續取料放至后序壓機中,循環工作。板料由末端機器人放至線尾皮帶機上,由工人對工件進行質量檢測,并取走。示意圖如圖2所示。

2.2 自動化生產線工藝流程圖

該機器人自動化沖壓生產線包含自動上料、拆垛、雙料檢測等12道工藝流程,整條生產線僅需7人,每分鐘可完成12個沖壓件下線裝箱,如圖3所示。

2.3 沖壓自動化生產線電氣控制系統

沖壓自動化生產線控制系統分為監控管理層和現場設備層兩個部分。監控管理層由上料監控系統、5臺連沖機床監控系統、下料監控系統三部分組成,相互之間通過工業以太網進行通信,現場設備層各設備之間通過Profibus總線進行通信??刂葡到y原理圖如圖4所示。

2.3.1 電氣控制系統工作原理

自動化上下料系統的控制結構分設備層和監控管理層。設備層采用集中中央CPU+Profibus總線通訊的控制結構;監控管理層采用工業以太網協議,實現數據的快速傳遞。自動化生產線的各個位置采用各種自帶PROFIBUS接口的智能傳感器,這些傳感器和PLC或者遠程的I/O接口進行直接的通信,現場的其他設備如變頻器、控制電磁閥等也通過相應的遠程I/O和PLC之間進行通信。

圖2 沖壓自動化生產線工藝方案示意圖

圖3 自動化生產線工藝流程圖

圖4 沖壓自動化生產線控制系統圖

2.公職律師與政府法律顧問。政府法律顧問專指依法接受政府聘請,以自己的專業知識和技能為政府提供多方面法律服務的專業人員。政府法律顧問一般由社會律師擔任,依據雙方簽訂的聘用合同開展各項服務工作。法律顧問不是政府公務員,其服務具有階段性和外部性。而公職律師是隸屬于其服務對象的,是服務單位的內部人員,其職責范圍較之政府法律顧問更為廣泛,不僅包括為政府提供法律咨詢意見,而且包括參與政府規范性文件的起草、審議及修改,代理參加訴訟和仲裁,受政府委托代辦具體的法律事務等方面??梢?,公職律師不等同于政府法律顧問。

自動化系統采用基于德國 Siemens 安全 PLC 的獨立的安全總線保護系統。配備完善的安全裝置,實時控制顯示安全區域狀況,及時發出聲光報警信號或停機。 不具備總線連接的特殊設備將采用硬接線方式實現信息交換和連鎖控制。 急?;芈沸枰捎糜簿€互鎖,急停發生時斷開所有執行設備(包括機器人)急?;芈?。

2.3.2 監控顯示屏

自動化沖壓生產線的監控系統,采用了西門子WINCC上位監控系統,可以起到監控、控制、設定參數、報警等作用。 通過PROFIBUS總線將S7-300 PLC中的實時數據傳送到監控觸摸屏中,可以在中控室中,監控到現場的實時狀態。設置了遠程監控系統,可以通過上位監控系統對現場的部分信號實施控制。在上位監控系統中可以方便的修改運行參數,進行設備的故障報警并提供解決方法。

3 結 語

新能源汽車車身外覆蓋件沖壓自動化生產線建成以后,每年最大產量可以達到101萬件零件的生產,可以滿足每年最大產量8萬輛整車的生產。該自動化生產線自動化程度高,產品一致性好,過程穩定,可有效降低過程人為故障風險,提高工人安全指數。自動化生產線是現代智能制造工廠的重要組成部分,在經濟允許的條件下可以多多推廣應用。

參考文獻:

[1] 王春生.沖壓工藝設備的技術進步與發展[J]. 機械工人(熱加工).2006,(12):10.

[2] 朱偉成,徐成林.沖壓技術發展趨勢[J].汽車工業與材料.2007,(1):16-20.

[3] 髙崇悍,趙焉,李玉強.汽車覆蓋件自動沖壓生產線虛擬仿真技術研巧機[J].鍛壓技術2010,(35)1:10-13.

[4] 居躍峰.沖壓裝備自動化技術現狀與發展[J].鍛壓裝備與制造技術.2013,(3):25-27.


 
(文/小編)
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