文/張圣明，李坤義，方鎮(zhèn)斌，單英·廣汽乘用車有限公司

隨著汽車市場競爭越來越激烈，整車廠投入車型的整體周期都在逐步縮短，如何在有限的周期時間內(nèi)確保整車質(zhì)量是整車廠面對的一個重大課題，落實到?jīng)_壓領(lǐng)域來說，如何最大化利用沖壓生產(chǎn)線的調(diào)試工時便是重中之重，本文主要描述基于ABB RobotStudio 軟件進行新車型端拾器離線制作、軌跡離線調(diào)試等，實現(xiàn)新車型自動化調(diào)試工時削減，在應用過程中出現(xiàn)的優(yōu)勢與不足。

沖壓生產(chǎn)線仿真模型建立

沖壓生產(chǎn)線組成

要實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)線仿真應用的準確性，首先要保證沖壓生產(chǎn)線布局、應用參數(shù)的準確性，下述基于廣汽乘用車沖壓B 線設備規(guī)格參數(shù)進行建模說明，如圖1 所示。

⑴線首單元。2 臺液壓拆垛小車、拆垛機器人、3 段傳輸皮帶、1 臺板料清洗機，板料對中系統(tǒng)等，完成板料上料、分張、拆垛、輸送、清洗、對中一系列流程；該部分主要用于整線仿真完整性示意，僅保證與1#壓力機間相對位置準確即可，無需完全復刻實際生產(chǎn)線狀態(tài)。

⑵自動沖壓及搬運單元。5 工序壓力機（分別定義為B1 ～B5 壓力機），各壓力機間上料、下料機器人(共計6 臺機器人，分別定義為R12、R21、R31、R41、R51、R61 機器人)；該部分屬于沖壓生產(chǎn)線仿真主體，必須確認仿真硬件的各項參數(shù)，壓力機、機器人相對位置、結(jié)構(gòu)尺寸、壓力機運行曲線、機器人型號及運動方式等。

⑶線尾單元。8 段線尾下料皮帶；該部分主要用于整線仿真完整性示意，僅保證與1#壓力機間相對位置準確即可，無需完全復刻實際生產(chǎn)線狀態(tài)。

仿真控制邏輯

⑴機器人運動控制。RobotStudio 控制軟件是ABB專用仿真軟件，可完全實現(xiàn)機器人現(xiàn)場應用真實運動控制。

⑵壓力機運動控制。RobotStudio 控制軟件中沒有壓力機運行的控制方式，只能通過機器人的運動進行模擬，配合壓力機的運動曲線參數(shù)來實現(xiàn)壓力機的運動控制，圖2 中B1 ～B5 壓力機分別由1 臺機器人進行模擬，七軸采用伺服驅(qū)動，程序配置壓力機運行曲線，從而通過七軸的伺服運動來模擬壓力機的沖壓動作。

⑶整線聯(lián)動運動控制。完成壓力機與機器人的運動控制后，要實現(xiàn)整線聯(lián)動的聯(lián)鎖就必須把整線動作的控制邏輯串聯(lián)，在RobotStudio 中，由于各機器人（包括壓力機）均是通過觸發(fā)脈沖信號來模擬運行動作的，因此，機器人與機器人(或壓力機)之間也需要通過脈沖信號來實現(xiàn)相互動作控制，為了更加貼近現(xiàn)場生產(chǎn)實際，選擇的機器人信號點必須完全接近實際觸發(fā)點的時間。

沖壓生產(chǎn)線仿真應用方式

廣汽乘用車以某新車型調(diào)試進行使用驗證，該車型共內(nèi)作11 組零件，通過沖壓生產(chǎn)線仿真進行自動化端拾器離線制作、離線軌跡調(diào)試、節(jié)拍輸出及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議輸出，進而實現(xiàn)生產(chǎn)線機時釋放。

端拾器布局輸出

常規(guī)端拾器制作需要在生產(chǎn)線上配合模具及零件，模擬生產(chǎn)狀態(tài)，人工線上進行在線制作，工時耗時長，且期間無法進行其他線上同步作業(yè)；通過仿真軟件進行離線端拾器布局，布局形式定義基于現(xiàn)場應用前提，使離線端拾器布局可以在生產(chǎn)線下直接進行制作，僅保留少量線上調(diào)整工時，最大化減少線上制作時間。端拾器仿真及應用流程如圖3 所示，端拾器仿真輸出問題點見表1。

機器人軌跡輸出

機器人運動軌跡是沖壓生產(chǎn)線搬運的運行保證，機器人軌跡調(diào)試精度決定了整線生產(chǎn)的穩(wěn)定性；通過仿真軟件完成機器人軌跡線下調(diào)試，導入實體生產(chǎn)線機器人內(nèi)，實現(xiàn)機器人軌跡離線應用。機器人軌跡仿真應用流程如圖4 所示，機器人軌跡仿真輸出問題點見表2。

表1 端拾器仿真輸出問題點

表2 機器人軌跡仿真輸出問題點

表3 端拾器制作工時對比

沖壓生產(chǎn)線仿真應用結(jié)論

端拾器制作應用

通過仿真應用可進行端拾器離線制作，但由于仿真軟件的局限性，將軟件二維空間內(nèi)的數(shù)據(jù)在線下轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)時，對于部分數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化難以實現(xiàn)，例如，端拾器支桿擺角，人工進行線下端拾器制作時，由于沒有模具符型，在角度、姿態(tài)上無法將仿真的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，因此，在線下端拾器制作時，只能夠忽略端拾器擺角，按0°進行制作，待上線后再根據(jù)模具型面狀態(tài)進行調(diào)整。

通過仿真后線下制作的方式，雖然無法完全消除線上調(diào)試的工時需求，但是相對于常規(guī)方式已經(jīng)大大減少了線上作業(yè)的時間。端拾器制作工時對比見表3。

機器人軌跡應用

通過仿真應用將機器人軌跡離線編輯后導入現(xiàn)場沖壓生產(chǎn)線的方式簡單高效，且確實可以實現(xiàn)，但在使用過程中存在重大不足：⑴在應用過程中無法確保軌跡點調(diào)試的精確性；⑵沖壓搬運對于取料、投料的精度要求非常高，誤差5mm 都將造成板件無法貼合模具型面，而通過反復驗證，仿真應用僅能夠保證15mm 的誤差，因此，仿真應用對于沖壓生產(chǎn)線的高精度需求仍有待提高。

結(jié)束語

通過應用沖壓生產(chǎn)線仿真軟件來實現(xiàn)自動化調(diào)試工時削減的方式是可行的，且在應用過程中，對于整線調(diào)試工時的削減也非?？捎^。同時，由于生產(chǎn)線上作業(yè)的空間局限性，對于員工的勞動負荷也相對較高，線上作業(yè)工時的削減對于員工減負也具有一定作用；但是由于軟件本身的局限性，無法滿足沖壓生產(chǎn)線自動化搬送高精度要求，需要在未來再更近一步優(yōu)化。