沖壓線的規劃
傳統的沖壓生產形式由人工取放料，生產效率較低，精度較差，勞動強度較大且安全性不夠，沖壓產品品質受操作者技能和素質等因素影響較大。隨著人們生活水平的提高，人們出行對于汽車的需求量加大，同時對汽車質量的要求也在不斷提高。伴隨著汽車工業的快速發展，汽車行業的競爭日益激烈，沖壓自動化的開發和應用成了國內外汽車發展的必由之路。
沖壓自動化實現了從傳統的人工作業到自動取放料，雖然不同生產廠商采用的取放料的機構各不相同，但大體可以分為兩類，一種是在壓力機的縱軸線上安置多自由度搬運機器人，機械人可以沿壓力機軸向、縱向移動；另一種是在兩臺壓力機的立柱前后安置平行機械手臂，通過一根橫桿形式的末端端拾器搬運零件。
本文以某產品的全鋁車身外覆蓋件生產線為例，介紹了生產節拍為10spm，由單臂機械手/ 七軸機器人+ 伺服壓力機+ 機械壓力機組成的伺服機械混合自動沖壓線的規劃及應用。
壓力機的選擇
從成本、性能、節能環保等幾個方面，對壓力機采用機械壓力機或伺服壓力機進行對比分析，并做出選擇。
成本
同噸位的伺服壓力機比機械壓力機成本要高出40% ～ 50%，在項目開展前期的預算中必須先對這部分增加的成本有所準備，若預算不足，則無法開展比對。
性能
⑴軌跡柔性化和產品成形效果。
伺服壓力機加工工藝軌跡柔性可控，可針對不同板材設置最佳成形速度，以改善零件沖壓成形質量。伺服壓力機可為不同產品單獨設定最佳的滑塊運動曲線和成形速度，從而提高零件的成形效果，降低廢品率。
由飛輪提供加工能量的傳統機械壓力機，當降低滑塊速度以滿足沖壓工藝要求時，可能出現因能量不足而導致沖壓加工無法完成的問題。
金屬材料有一個最為重要的特性，那就是其塑性變形與造成塑性變形的加載方式及速度有密切關系，圖1 給出了同一種材料在不同加載速率的情況下，塑性變形的不同；這意味著加載速率及軌跡對產品的質量與材料本身有著重要的影響。
⑵工藝適應性。
伺服壓力機具備與液壓機相同的下死點保壓功能，滑塊處于下死點時可滿負荷輸出，起保壓作用，能夠有效抑制零件的回彈缺陷，傳統機械壓力機必須經過整周旋轉才能完成沖壓過程，在下死點無法實現保壓功能。
伺服壓力機具有下死點保壓、二次沖壓和擺動沖壓等多種功能，提高了伺服壓力機的工作性能和工藝適應性，而傳統機械壓力機由于采用單向傳動方式，不具備這些功能。
⑶同步性的實現。
伺服壓力機滑塊速度可控，便于實現與傳輸線同步控制，極大地提高了沖壓生產節拍。也大大促進了沖壓自動化同步線的實現。伺服壓力機的滑塊行程可調，即可根據零件的成形工藝要求，設置滑塊行程低于其公稱行程值運行，從而提高沖壓生產節拍，而傳統機械壓力機滑塊行程不可調。
傳統機械壓力機滑塊運動特性曲線單一，只能通過調整行程次數來實現與傳輸線的同步，在一定程度上降低了壓力機的沖壓生產節拍。
安全環保
⑴噪聲。
利用伺服壓力機運動特性曲線任意可調的特點，可設置較低的模具接觸板料速度，一方面防止板料在拉深時產生波浪形缺陷，另一方面又降低了上下模具接觸速度，能夠減小沖擊噪聲和延長模具使用壽命。
⑵節電節能。
伺服壓力機的伺服液壓墊具有電力再生功能，液壓墊可節能60%，液壓油用量為傳統液壓墊的1/10；機械壓力機的傳統液壓墊無電力再生功能，液壓油用量6000L以上。
伺服壓力機采用電子飛輪和電容進行能量管理，降低了對電網的沖擊，同時滑塊在下降、上升減速時，伺服電機發電回饋電網，節能效果顯著。相同沖壓工況下，能耗是同噸位傳統機械壓力機的40%。
⑶減排。
伺服壓力機為伺服電機驅動，無飛輪和離合器，可減少壓縮空氣用量。機械壓力機使用大飛輪和離合器，會消耗大量壓縮空氣。
自動化生產線布局
如圖2所示，整條沖壓線由上料小車、拆垛裝置、進料皮帶、清洗涂油機、光學對中臺、1 臺伺服壓力機+4 臺機械壓力機、沖壓模具、工序間傳輸裝置及端拾器、出料皮帶、成品檢測存放區域等部分組成。
⑴上料小車及拆垛裝置。沖壓自動線在線首布置兩臺上料小車，將剪切堆垛好的坯料安置在上料小車上，上料小車的磁力分張器將板料分開為單張，生產過程中料片切換無停留。拆垛裝置的功能是將上料小車上的坯料吸取并運送到進料皮帶上，上料小車移至拆垛機械手工作位置，拆垛機械手抓起板料，發出抓件完成信號給系統，機械手沿導軌直線移動至磁性皮帶機上方，檢測到磁性皮帶機上無板料時，拆垛機械手下降，將板料放置在皮帶機上，發出工作完成信號，進入下一循環。
⑵進料皮帶、清洗涂油機及光學對中臺。進料皮帶輸送坯料通過清洗機、涂油機送到光學對中臺。本沖壓自動線采用光學對中臺（視覺對中臺），利用拍照獲得的板料位置圖像經視頻軟件處理后，自動調整上料機械手/ 機器人的軌跡，從而滿足最終將板料精確放入模具內的要求。
⑶工序間傳輸裝置及端拾器。工序間傳輸裝置采用七軸機器人傳輸工件，代替人工將坯料從對中臺開始，在每臺壓力機之間傳輸，得到最終的沖壓件成品。端拾器的功能是配合傳輸裝置完成沖壓件的抓取，端拾器與模具一一對應。
伺服機械混合自動沖壓線生產驗證
翼子板屬于外覆蓋件，屬于汽車的“臉面”，所以產品表面質量要求比較嚴格，不允許有起皺、破裂、圓角部位的滑移線等缺陷，同時要滿足剛度要求，產品表面拉深變薄率要大于3%。在普通機械壓機上很難滿足成形質量要求，為此，我們對翼子板進行伺服拉深成形并且驗證沖壓成形性，圖3 為拉深成形過程中的理論和實際生產驗證，驗證結論主要有以下三點：
⑴在材料等級不變的條件下，翼子板的成形的理論實驗減薄率和伺服驗證結論相符合，滿足成形要求。
⑵在成形條件相同的情況下，翼子板的成形起皺缺陷和伺服驗證結論相符合，滿足成形要求。
⑶在成形條件相同的情況下，翼子板在伺服壓力機上調試驗證結果顯示，產品面均沒有起皺、破裂缺陷，同時滿足成形剛度要求。
結束語
在滿足成本要求的情況下，使用一條伺服機械混合自動化生產線，比傳統手工線、傳統機械生產線，能得到更高質量的產品。采用伺服壓力機進行汽車覆蓋件拉深成形，根據拉深成形工藝要求，計算出最佳拉深工藝軌跡，并與上下料傳輸機構聯線控制，實現汽車覆蓋件的柔性化沖壓成形，既能夠改善零件的沖壓成形質量，又能夠提高沖壓生產節拍。
