目前，高速自動化沖壓線的應用正處于普及階段，但受成本影響，很多企業仍在使用較為傳統的沖壓設備，雖配備了機械手、端拾器等自動化設施，減少了人員投入，但生產效率的提升卻不是很顯著。本文主要圍繞壓機、模具、機械手三要素對沖壓自動線效率提升的途徑進行介紹。隨著市場對汽車需求量的不斷增加，對沖壓件的需求也在同步增加，但由于生產前準備、模具調試時間長、機械手與壓機運行匹配不協調、端拾器結構缺陷等，致使生產效率不能有明顯提升。因此，縮短換模時間、優化壓機與機械手動作匹配、改善端拾器結構等方法就顯得格外重要。下文以采用人工換模的傳統機械壓力機+六軸機械手所組成的沖壓生產線為例進行介紹。
縮短換模時間
該壓力機換模過程包括：①工作臺開出→②頂桿更換→③模具定位安裝→④下模夾緊→⑤工作臺開入→⑥滑塊下行、微調至下死點→⑦上模夾緊→⑧調整生產參數→⑨試壓、復檢夾緊→⑩正式生產。通過以上分析可發現，換模過程中用時較長的工序主要為②、③、⑥、⑧。解決方案如下：針對工序②的問題，多數沖壓廠普遍采購外協模具進行生產，為方便生產使用，頂桿與拉伸墊都是分體結構，哪個位置需要頂桿就在哪個位置上安裝，每次更換都需要耗費較多時間；如果車間所使用沖壓模具均為自行開發，將頂桿與拉伸墊做成一體結構或工作臺上插滿頂桿，模具上僅需做避空即可，此舉可大大縮短更換頂桿的時間。針對工序③的問題，可在模具本體同側增加兩個定位結構（V形+平面定位或2個V形定位），方便模具安裝時僅用力一推便可完成定位工作，類似結構如圖1所示。此結構在使用時需確保設備工作臺面上有定位銷插入的銷孔，如臺面無銷孔，可對臺面進行改造。
針對工序⑥、⑧問題，可通過編制現場工藝卡對所需參數（如裝模高度、閉合高度、平衡器風壓、氣墊壓力等）及操作規范進行詳細要求，并對所有生產參數進行監控，觀察參數變化并及時做出調整。
壓機、機械手、端拾器的優化
壓機與機械手的運動都是通過模具上安裝的接近開關輸出的信號來驅動的，但受模具結構、壓機結構、PLC程序、端拾器結構、機械手偏轉角度及運行軌跡等的綜合影響。為提升生產節拍，需從以下幾個方面著手。
增大上、下模間的安全距離
上、下模間的安全距離即將工序件從模具型面提升至可平移出下模的位置與上模最低點位置間的距離，如圖2所示。增大安全距離有利于機械手提前進入模具抓取制件。
通常情況下，由于滑塊行程受設備結構所限，僅能通過優化模具結構的方法來實現。以圖2翻整模為例，上模F面有一把插刀用于驅動下�；嚈C構運動，為增大安全距離，可考慮將插刀位置移動到側面且避開機械手運動軌跡的位置。在機械手運動速度最大的情況下，各工序間下模型面高度基本保持一致，可節省相鄰工序間的制件搬運時間。通常在模具開發時，可對此處做出要求，且盡量將下模高度做低；如已是量產模具，當工序間下模型面高度差偏大時，可對較低模具增加墊板。
沖壓角度的變化直接影響機械手運動軌跡的變化，通常情況下相鄰兩工序間沖壓角度越接近，機械手在取送料過程中，各軸的協同配合動作就越少，運行也越流暢。如制件為左右對稱件，各工序間沖壓角度變化均較大時，可考慮左右件合模開發。
優化端拾器結構
為方便端拾器在模具間活動，端拾器結構在滿足抓取件的條件下，主桿需靠近制件、主桿兩側的輔桿所成的夾角需盡量大；為確保抓取制件可靠，可再適量增加吸盤數量及加強桿。
縮短離合器啟動等待時間
為確保滑塊下行時與機械手不發生碰撞，在壓機的PLC程序內，一般會在模具傳輸上料信號給壓機，促使離合器啟動前，增加500～1000ms的延時。通過現場嘗試，逐步縮短延時時間。
調整設備安全參數
機械手控制端拾器在模具內“進”和“出”時，與設備參數“下料角度”、“模具保護角度”有聯系。當滑塊回程至“下料角度”后，壓機傳輸給機械手信號，使其進入模具內進行下料操作；當滑塊由上死點運行至“模具保護角度”，但機械手還未移出模具時，迫使壓機離合器進行緊急制動。結合現場觀察，可通過逐步減小“下料角度”、增大“模具保護角度”數值，讓壓機、機械手提前運行，縮短壓機和機械手單次運行周期。機械手自動線為確保運行安全，多個機械手在系統坐標內運行時，會設置防碰撞安全保護程序，通過修改機械手程序，促使機械手提前運行。
自動線生產節拍的估算
當模具設計完成后，為初步評估自動線生產節拍，可通過以下方式進行估算，具體做法如下：⑴利用模具間安全距離X1、端拾器最高點到制件距離X2、滑塊行程X3，計算出端拾器抓取件后不與下模干涉且恰好可從模具內平移出時，滑塊的位移量Y=X3－(X1－X2)（以滑塊下死點為基準數值0）。⑵利用計算出來的Y值，分別在每臺設備滑塊運行曲線圖上做一條直線與曲線相交，交點在橫軸上取得數值W1和W2（可作為“下料角度”和“模具保護角度”的參考數值）。⑶通過計算每臺設備W2減W1的差值U，取一個相同的倍數V可將U值整除；并利用倍數V值，將每臺設備滑塊運行曲線圖的橫軸進行等分，如圖3和圖4所示。
⑷繪制機械手運行示意圖，如圖5所示。
