張紹君，卜嘉音，王林，馬新，賈振越，王耀

管式充液成形生產(chǎn)線效率分析

張紹君1，卜嘉音2，王林3，馬新3，賈振越1，王耀4

（1.天津市天鍛壓力機(jī)有限公司，天津 300142；2.海軍駐沈陽地區(qū)第一軍事代表室，沈陽 110850；3.沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司，沈陽 110850；4.河北工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，天津 300401）

主要研究機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)及管式充液成形生產(chǎn)工藝時(shí)序控制在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用，為高效智能充液成形自動(dòng)化生產(chǎn)線提高生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)量提供可靠的理論依據(jù)。根據(jù)典型管式充液成形生產(chǎn)線的工序組成及生產(chǎn)工藝時(shí)序分析生產(chǎn)線節(jié)拍情況，并應(yīng)用邏輯控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線節(jié)拍的優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用機(jī)器人協(xié)同工作技術(shù)及控制生產(chǎn)線中斷技術(shù)，將自動(dòng)化生產(chǎn)線節(jié)拍控制在50 s以內(nèi)。由于充液成形工藝的特殊性，零件的合格率和穩(wěn)定性受多種原因影響，零件的穩(wěn)定性又對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行有很大的制約，所以在生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮整線可能出現(xiàn)的各種間斷情況并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以最大程度提升生產(chǎn)效率。

管式充液成形；自動(dòng)化生產(chǎn)線；運(yùn)行連續(xù)性；控制

管式充液成形工藝具有整體成形的特點(diǎn)，可以用來代替沖壓焊接等傳統(tǒng)工藝，對(duì)于形狀不規(guī)則的工件，大大減少了其加工工序。管式充液成形屬于整體成形，相較于傳統(tǒng)工藝，制得的零件在輕量化、穩(wěn)定性、強(qiáng)度等性能上均有很大的提升[1]。同時(shí)，充液成形工藝可以使材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)更加致密，具有改善工件變形均勻性、增加結(jié)構(gòu)剛度，提高可成形性的優(yōu)勢(shì)。目前，管式充液成形技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車船舶、電器等諸多領(lǐng)域，尤其是在航空航天和汽車這類對(duì)輕量化發(fā)展要求比較高的領(lǐng)域，其重要性日益凸顯[2]。

隨著管式充液成形工藝的廣泛應(yīng)用，用戶對(duì)產(chǎn)能的要求也日益提升，為適應(yīng)用戶量產(chǎn)的需求，充液成形設(shè)備向自動(dòng)化發(fā)展已成為必然趨勢(shì)[3-4]。而充液成形自動(dòng)化生產(chǎn)線的效率是決定用戶整體產(chǎn)值、利潤、能耗的關(guān)鍵因素，所以提高生產(chǎn)效率就是提高設(shè)備自身的競爭力。通?？梢詮母纳瞥尚喂に?、調(diào)整設(shè)備運(yùn)行速度和優(yōu)化整線運(yùn)行節(jié)拍3個(gè)方面來提高充液成形自動(dòng)化生產(chǎn)線的效率，文中主要從優(yōu)化生產(chǎn)線整線運(yùn)行節(jié)拍來討論提高生產(chǎn)效率的方法[5]。

1 生產(chǎn)線組成及工藝流程

整線由預(yù)成形液壓機(jī)、充液成形液壓機(jī)、搬運(yùn)機(jī)器人、上下料臺(tái)組成[6-7]。整線順序進(jìn)行，由人工裝料到上料臺(tái)后，ROBOT1機(jī)器人取料放入預(yù)成形液壓機(jī)中，ROBOT2機(jī)器人將預(yù)成形后的零件取出并放入充液成形液壓機(jī)中，完成充液成形后由ROBOT3機(jī)器人取出并放入下料臺(tái)，完成整個(gè)生產(chǎn)流程[8]，整線布局示意圖如圖1所示。

預(yù)成形和充液成形設(shè)備為零件成形單元，上下料臺(tái)和搬運(yùn)機(jī)器人為轉(zhuǎn)運(yùn)單元，共同構(gòu)成自動(dòng)化生產(chǎn)線[9]。

2 生產(chǎn)線效率分析

據(jù)了解，管式充液成形生產(chǎn)線目前生產(chǎn)節(jié)拍普遍在75 s左右，且實(shí)際產(chǎn)能小于300件/天（8小時(shí)制），制約生產(chǎn)線生產(chǎn)效率的問題主要有以下2點(diǎn)：生產(chǎn)線節(jié)拍過慢，約75 s/件；設(shè)備可動(dòng)率不高，約為75%[10]。

圖1 整線布局簡圖

2.1 生產(chǎn)線節(jié)拍的優(yōu)化

生產(chǎn)節(jié)拍是指在一定時(shí)間長度內(nèi)，總有效生產(chǎn)時(shí)間與客戶需求數(shù)量的比值，是客戶需求一件產(chǎn)品的市場必要時(shí)間，簡單來說，生產(chǎn)節(jié)拍就是生產(chǎn)一件工件所需要的時(shí)間。因此，壓縮生產(chǎn)節(jié)拍即壓縮單件工件必要的生產(chǎn)時(shí)間，可有效提高設(shè)備的產(chǎn)能，從而提高生產(chǎn)效率[11]。

提高設(shè)備的工作速度可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍的壓縮，但是提高工作速度將面臨增大設(shè)備功率、加強(qiáng)主機(jī)結(jié)構(gòu)等問題，從而引起產(chǎn)品成本的增加。而優(yōu)化生產(chǎn)線工序路徑可以在不增加成本的情況下實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍的壓縮，適用于改造或提升現(xiàn)有充液成形生產(chǎn)線[12]。

生產(chǎn)線時(shí)序圖如圖2所示，可以看出，在生產(chǎn)過程中整線各單元都存在工作時(shí)間和等待時(shí)間，壓縮等待時(shí)間是降低生產(chǎn)線節(jié)拍時(shí)間的有效途徑，有兩個(gè)方法可以降低執(zhí)行單元的等待時(shí)間：盡可能地實(shí)現(xiàn)各單元的聯(lián)動(dòng)，以減少等待環(huán)節(jié)；提高各個(gè)單元的運(yùn)行速度，可以有效減少工作時(shí)間。

圖2 生產(chǎn)線時(shí)序圖

2.1.1 提高機(jī)器人與壓機(jī)的聯(lián)動(dòng)性

從工藝路線來看，作為搬運(yùn)單元的機(jī)器人和作為成形單元的壓機(jī)在工序銜接上存在最大的聯(lián)動(dòng)等待時(shí)間，可以通過對(duì)機(jī)器人程序進(jìn)行優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和壓機(jī)的聯(lián)動(dòng)控制[13-14]。

通過壓機(jī)位置反饋機(jī)器人系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓機(jī)和機(jī)器人的連鎖控制[15-16]。

;FOLD ==> *****||| 2. |||*****

;ENDFOLD

;FOLD PressTec.System Tool Length=1 500, Part Length=2 000, Interlock Unload=1 700 mm, Interlock Load=1 700 mm;%{PE}%MKUKATPUSER

$SEN_PINT[10] = 1 500

$SEN_PINT[6] = 2 000

$SEN_PINT[3] = 1 700

$SEN_PINT[4] = 1 700

TOOL_LENGTH_DATA = 1 500

CONTINUE

SO_ILF_SYSTEM = TRUE

;ENDFOLD

標(biāo)定壓機(jī)的運(yùn)行范圍及安全位置，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)行識(shí)別。

當(dāng)機(jī)器人裝載完成后，通過零件識(shí)別來判斷是否裝載完成。

;FOLD ==> *****||| PART TRACKING

|||*****

CONTINUE

IF ((NOT SI_M_HANDOVER)) THEN

CONTINUE

PULSE (SO_REL_PRESS,TRUE,1.5 )

ENDIF

CONTINUE

PULSE (SO_LOAD_FP,TRUE,1.5 )

;ENDFOLD

當(dāng)機(jī)器人檢測(cè)到抓手上無零件時(shí)認(rèn)為已裝料完成，此時(shí)允許壓機(jī)工作。

應(yīng)用機(jī)器人碼垛技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)高壓成形零件的批量下料[17-18]。

;FOLD OFFSET PART1

XFP_LOAD_1=XFP_IN1_1

XFP_LOAD_1.Y =XFP_IN1_1.Y +

(STACK_NO-1)*23.16

XFP_LOAD_1.Z =XFP_IN1_1.Z +

(STACK_NO-1)*86.72

XFP_LOAD_2=XFP_IN1_3

XFP_LOAD_2.Y =XFP_IN1_3.Y +

(STACK_NO-1)*23.16

XFP_LOAD_2.Z =XFP_IN1_3.Z +

(STACK_NO-1)*86.72

XDROPOFF1=XDROPOFF1_BACKUP

XDROPOFF1.Y =XDROPOFF1_

BACKUP.Y +(STACK_NO-1)*23.16

XDROPOFF1.Z =XDROPOFF1_

BACKUP.Z +(STACK_NO-1)*86.72

XFP_LOAD_OUT1=XFP_OUT1_1

XFP_LOAD_OUT1.Y =XFP_OUT1_1.Y +

(STACK_NO-1)*23.16

XFP_LOAD_OUT1.Z =XFP_OUT1_1.Z +

(STACK_NO-1)*86.72

XFP_LOAD_OUT2=XFP_OUT1_2

XFP_LOAD_OUT2.Y =XFP_OUT1_2.Y +

(STACK_NO-1)*23.16

XFP_LOAD_OUT2.Z =XFP_OUT1_2.Z +

(STACK_NO-1)*86.72

;ENDFOLD

2.1.2 提高瓶頸工序速度

除了優(yōu)化聯(lián)動(dòng)關(guān)系以減少等待時(shí)間，壓縮生產(chǎn)節(jié)拍另一種更為有效的方法是解決瓶頸工序。整個(gè)生產(chǎn)線的產(chǎn)能完全取決于瓶頸工序的生產(chǎn)速度，所以不斷改善瓶頸工序的生產(chǎn)節(jié)拍才能最有效地提升效率。

從生產(chǎn)時(shí)序圖（圖2）中可以看出，生產(chǎn)線的瓶頸工序是管式充液成形液壓機(jī)壓制工件工藝，對(duì)其工作曲線進(jìn)行分析，如圖3所示。

圖3 管式充液成形液壓機(jī)工作曲線

從圖3中液壓機(jī)工作曲線可以看到，液壓機(jī)快下和回程工藝不對(duì)零件成形產(chǎn)生影響，此時(shí)將快下和回程速度提升到最大可以減少整個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間；零件成形階段占據(jù)液壓機(jī)工作曲線中的大部分時(shí)間，此階段決定零件成形的質(zhì)量，零件成形既需要滑塊對(duì)工件加壓，又需要充液系統(tǒng)對(duì)工件充液，若同時(shí)進(jìn)行滑塊升壓、滑塊泄壓和充液系統(tǒng)動(dòng)作可以有效減少工作時(shí)間。通過以上2個(gè)方法可以優(yōu)化液壓機(jī)工作速度及工藝程序，從而實(shí)現(xiàn)瓶頸工序的優(yōu)化。

2.2 生產(chǎn)線的可動(dòng)率優(yōu)化

可動(dòng)率是指設(shè)備在所能提供的時(shí)間內(nèi)為了創(chuàng)造價(jià)值而占用的時(shí)間所占的比重，是評(píng)價(jià)一條生產(chǎn)線安定生產(chǎn)程度的重要性指標(biāo)。如圖4所示，影響生產(chǎn)線可動(dòng)率的原因主要是停機(jī)次數(shù)及停機(jī)時(shí)間等[19]。

圖4 可動(dòng)率示意圖

由于各種原因，目前充液成形生產(chǎn)線的可動(dòng)率一般在75%左右，開發(fā)中的新產(chǎn)品甚至更低[20]。

造成管式充液成形生產(chǎn)線停機(jī)的主要原因是零件成形過程中的意外停止。管坯長度有偏差、管坯彎管曲度不一致、管坯焊縫質(zhì)量、推頭老化、設(shè)備故障、在線檢驗(yàn)等原因都會(huì)造成管坯密封不足，無法完成充液成形生產(chǎn)，從而導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。這就要求在分析設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮工藝余度和設(shè)備的容錯(cuò)性，以盡可能地減少停機(jī)次數(shù)[21]。

壓縮停機(jī)時(shí)間可以很大程度地提高生產(chǎn)線的可動(dòng)率。當(dāng)設(shè)備涉及間斷后，能不能快速地恢復(fù)運(yùn)行以保持生產(chǎn)的連續(xù)性是所有廠家需要不斷優(yōu)化的重要課題。鑒于工藝特點(diǎn)，充液成形自動(dòng)線在原理上需要具備更大的容錯(cuò)性能和間斷后易恢復(fù)性能，所以在設(shè)計(jì)自動(dòng)線的時(shí)候需要為每一個(gè)加工工序考慮最大容錯(cuò)性能，保證該工序不會(huì)因?yàn)橐恢滦陨系恼`差而停止，進(jìn)而導(dǎo)致整線停止。當(dāng)整線在運(yùn)行中因各種原因被迫中斷時(shí)，生產(chǎn)線的控制程序應(yīng)最大程度保留斷線之前的運(yùn)行狀態(tài)，人為故障排除后，才能夠方便操作人員進(jìn)行簡單的復(fù)位運(yùn)行操作，保證自動(dòng)線恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.2.1 生產(chǎn)線程序的優(yōu)化

總控程序機(jī)器人調(diào)用邏輯上采用記步設(shè)計(jì)，即機(jī)器人邏輯可按既定步驟執(zhí)行并可實(shí)現(xiàn)中斷恢復(fù)，初始化設(shè)置僅在設(shè)備第一次啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行[22]，如圖5所示。

圖5 機(jī)器人工序調(diào)用初始化

如圖6所示，機(jī)器人達(dá)到相應(yīng)工作條件并觸發(fā)調(diào)用信號(hào)時(shí)，將調(diào)用對(duì)應(yīng)工序，并使調(diào)用當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的信號(hào)保持在整個(gè)調(diào)用過程中，能夠在非主觀中斷程序后保持當(dāng)前的動(dòng)作信號(hào)，以便恢復(fù)后延續(xù)中斷前的動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行。

圖6 機(jī)器人工序調(diào)用指令

如圖7所示，總控調(diào)用機(jī)器人卸料動(dòng)作的信號(hào)保持到動(dòng)作完成后才復(fù)位，這樣該步驟的動(dòng)作在整個(gè)動(dòng)作過程中信號(hào)會(huì)一直保持，直到動(dòng)作完成后才復(fù)位，即使中間有間斷也能夠保證故障排除后在當(dāng)前的動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行。

圖7 機(jī)器人工序取消指令

每個(gè)動(dòng)作的執(zhí)行條件為狀態(tài)條件，所以當(dāng)前工序的動(dòng)作條件只需要判斷上一個(gè)工序和下一個(gè)工序的條件，如果上下兩個(gè)工序的狀態(tài)和條件允許當(dāng)前工序的動(dòng)作進(jìn)行即執(zhí)行，不需要整線的整體運(yùn)行條件，這樣做可以簡化編程的邏輯判斷。當(dāng)現(xiàn)場因故障中斷運(yùn)行后，維護(hù)人員及操作人員在不借助專業(yè)查找程序的條件下可以更容易對(duì)故障原因進(jìn)行判斷，同時(shí)由于考慮的因素較少，排除故障后進(jìn)行復(fù)位連續(xù)運(yùn)行可以更加便捷快速。圖8描述了機(jī)械手工作的狀態(tài)條件[23]。

圖8 總控執(zhí)行動(dòng)作示意圖

在遠(yuǎn)程連線模式下，可以檢查機(jī)械手狀態(tài)是否本身有報(bào)警，是否準(zhǔn)備完畢。通過機(jī)械手工作狀態(tài)判斷上個(gè)工序設(shè)備運(yùn)動(dòng)裝填是否能夠安全地執(zhí)行當(dāng)前動(dòng)作，夾具狀態(tài)檢查觀察夾具是否準(zhǔn)備到位，前道工序完成狀態(tài)檢查確認(rèn)是否有前道工序完成信號(hào)，停止調(diào)用條件為整線有重要報(bào)警。以上條件均滿足即可調(diào)用執(zhí)行程序，不滿足就不執(zhí)行，所以不需要再整體上考慮所有工序的先后邏輯。

2.2.2 硬件優(yōu)化

在硬件方面，模具和機(jī)械手端拾器的設(shè)計(jì)要適當(dāng)?shù)靥岣呒嫒菪浴Ｓ捎谠O(shè)備本身具有零件公差，不可避免地會(huì)產(chǎn)生較大的一致性誤差，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致后續(xù)所有環(huán)節(jié)出現(xiàn)誤差，所以機(jī)械手端拾器要有簡單的定位功能，工件的檢測(cè)開關(guān)等要留有余量。即使檢測(cè)位置有一定偏移，在不影響后續(xù)工藝正常進(jìn)行的前提下可以適當(dāng)加大檢測(cè)開關(guān)的距離，這樣模具本身具有一定的找正定位功能，即使每次放件的位置有偏差也能保證正常放入，同時(shí)放入后能校正到理想的工藝狀態(tài)。所以，所有接口都不可按照精準(zhǔn)的工件設(shè)計(jì)處理，要有較大的容錯(cuò)性能，最大化地保證自動(dòng)線運(yùn)行的連續(xù)性。

2.2.3 人機(jī)界面優(yōu)化

人機(jī)界面是人與機(jī)器人的對(duì)話窗口，完善的界面設(shè)置有利于操作人員快速掌握設(shè)備情況，降低設(shè)備停機(jī)率。西門子Wincc人機(jī)界面軟件提供人機(jī)接口畫面監(jiān)控，可以監(jiān)視整條生產(chǎn)線的運(yùn)動(dòng)流程，同時(shí)顯示整線的模擬狀態(tài)信息、流程步驟、每一個(gè)工序的工作狀態(tài)、工件在什么工位等詳細(xì)的流程監(jiān)控，在整線出現(xiàn)故障后能夠協(xié)助操作人員迅速判斷故障點(diǎn)，精確排查故障，同時(shí)顯示故障工序的前后條件，從而更好地協(xié)助操作人員和維護(hù)人員更快地恢復(fù)連線狀態(tài)[24]。

如圖9所示，主界面顯示所有動(dòng)作使能條件的信息，且保持跟程序內(nèi)部一致，方便非專業(yè)人員查看。

圖9 主界面

如圖10所示，設(shè)備出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)將會(huì)顯示所有報(bào)警信息，方便操作人員快速鎖定故障并排除問題，恢復(fù)生產(chǎn)。

圖10 報(bào)警界面

如圖11所示，設(shè)備實(shí)施顯示狀態(tài)診斷信息，方便維護(hù)人員進(jìn)行元件故障判斷和排查，該界面同時(shí)具備自身的維護(hù)保養(yǎng)信息提醒功能，定期提醒維護(hù)人員進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，減少在運(yùn)行時(shí)發(fā)生元件故障的幾率，從而提高連線運(yùn)行的穩(wěn)定性和連續(xù)性[25]。

圖11 診斷界面

3 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快，制造業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型越來越成熟，管式充液成形生產(chǎn)線正在進(jìn)一步取代傳統(tǒng)的沖壓生產(chǎn)線。在設(shè)計(jì)充液成形工藝自動(dòng)線的時(shí)候要盡量將復(fù)雜的工藝簡約直觀地呈現(xiàn)給最終用戶，要充分考慮到操作的方便程度，方便用戶方維護(hù)人員更容易地進(jìn)行操作和設(shè)備維護(hù)。同時(shí)，要保證自動(dòng)線運(yùn)行的連續(xù)性，在符合安全的前提下最大化地減少連線非主觀中斷停止，在用戶高效的產(chǎn)能下，由主觀或非主觀引起的任何連線中斷都會(huì)浪費(fèi)生產(chǎn)節(jié)拍，損失使用方利益。最后，還應(yīng)注意提高中斷后恢復(fù)連線運(yùn)行的速度，保證整線連續(xù)性。

[1] 郎利輝, 楊希英, 劉康寧, 等. 汽車輕量化成形技術(shù)及其進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代零部件, 2014(4): 45-47.

LANG Li-hui, YANG Xi-ying, LIU Kang-ning, et al. Lightweight Automobile Forming Technology and Its Progress[J]. Modern Components, 2014(4): 45-47.

[2] 郎利輝, 張弛, 孔德帥, 等. 異形截面管充液成形工藝及過程優(yōu)化[J]. 鍛壓技術(shù), 2017, 42(10): 57-62.

LANG Li-hui, ZHANG Chi, KONG De-shuai, et al. Optimization on Hydroforming Technology and Process of Irregular Cross-Section Tube[J]. Forging ＆ Stamping Technology, 2017, 42(10): 57-62.

[3] 郎利輝, 田鵬, 程鵬志, 等. 汽車扭力梁充液成形技術(shù)研究[J]. 鍛壓技術(shù), 2014, 39(4): 25-30.

LANG Li-hui, TIAN Peng, CHENG Peng-zhi, et al. Research of Hydroforming Technology for Automotive Torsion Beam[J]. Forging ＆ Stamping Technology, 2014, 39(4): 25-30.

[4] 王慶輝, 范清風(fēng). 管材內(nèi)高壓成形工藝研究[J]. 熱加工工藝, 2016, 45(7): 188-190, 193.

WANG Qing-hui, FAN Qing-feng. Research on Internal High Pressure Forming Process of Tube[J]. Hot Working Technology, 2016, 45(7): 188-190, 193.

[5] KANG Da-chang, CHEN Yu, XU Yong-chao. Hydromechanical Deep Drawing of Superalloy Cups[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2005, 166(2): 243-246.

[6] 宋國橋. 全自動(dòng)內(nèi)高壓成形生產(chǎn)線關(guān)鍵影響因素[J]. 鍛壓裝備與制造技術(shù), 2020, 55(5): 24-26.

SONG Guo-qiao. Key Influencing Factors of Fully Automatic Internal High Pressure Forming Production Line[J]. China Metalforming Equipment & Manufacturing Technology, 2020, 55(5): 24-26.

[7] 馬國禮, 夏咪咪, 王平, 等. 充液成形與內(nèi)高壓成形復(fù)合生產(chǎn)線研究[J]. 金屬加工(熱加工), 2016(1): 70-73.

MA Guo-li, XIA Mi-mi, WANG Ping, et al. Study on the Compound Production Line of Hydroforming and Internal High Pressure Forming[J]. MW Metal Forming, 2016(1): 70-73.

[8] 趙娜, 李學(xué)言. 汽車板材零件充液成形液壓機(jī)生產(chǎn)線[J]. 鍛造與沖壓, 2021(12): 47-50.

ZHAO Na, LI Xue-yan. Hydroforming Production Line of Automobile Metal Sheet Parts with a Hydraulic Press[J]. Forging & Metalforming, 2021(12): 47-50.

[9] 吳家龍, 許光華, 李清松, 等. 基于PLC控制的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 2019(5): 153-156.

WU Jia-long, XU Guang-hua, LI Qing-song, et al. Design of an Automated Industrial Production Line Based on PLC Control[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2019(5): 153-156.

[10] 李利清, 杜麗峰, 王磊, 等. 自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線節(jié)拍優(yōu)化系統(tǒng)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2015, 32(1): 116-119.

LI Li-qing, DU Li-feng, WANG Lei, ZHAO Na. Beat Optimization System of Automatic Stamping Production Line[J]. Mechanical Design, 2015, 32 (1): 116-119.

[11] 唐自玉, 朱華炳, 劉光復(fù), 等. 汽車后橋裝配生產(chǎn)線節(jié)拍平衡優(yōu)化[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù), 2009(8): 109-112.

TANG Zi-yu, ZHU Hua-bing, LIU Guang-fu, et al. Optimization for Auto Rear Axle Assembly Line Balancing[J]. Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique, 2009(8): 109-112.

[12] 周高峰. 生產(chǎn)線節(jié)拍精益優(yōu)化的方法研究[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備, 2018(7): 60-62.

ZHOU Gao-feng. Research on Lean Optimization Method of Production Line Beat[J]. Modern Manufacturing Technology and Equipment, 2018(7): 60-62.

[13] 包翔宇, 曹學(xué)鵬, 張弓, 等. 多機(jī)器人協(xié)同系統(tǒng)的研究綜述及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 2019(11): 26-30.

BAO Xiang-yu, CAO Xue-peng, ZHANG Gong, et al. Research Review and Development Trend of Multi-Robot Cooperative System[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2019(11): 26-30.

[14] 王文明, 周帥. 多機(jī)器人協(xié)同控制與編隊(duì)方法研究[J]. 信息網(wǎng)絡(luò)安全, 2014(6): 59-66.

WANG Wen-ming, ZHOU Shuai. Research on Multi- Robot Cooperative Control and Formation Method[J]. Netinfo Security, 2014(6): 59-66.

[15] MOHAMED E F, EL-METWALLY K, HANAFY A R. An improved Tangent Bug method integrated with artificial potential field for multi-robot path planning[C]//2011 International Symposium on Innovations in Intelligent Systems and Applications. Istanbul, Turkey. IEEE, : 555-559.

[16] CHENG Cheng, YU Xin-yi, OU Lin-lin, et al. Research on multi-robot collaborative transportation control system[C]//2016 Chinese Control and Decision Conference (CCDC). Yinchuan, China. IEEE, : 4886-4891.

[17] 胡春生, 魏紅星, 閆小鵬, 等. 碼垛機(jī)器人的研究與應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用, 2022, 58(2): 57-77.

HU Chun-sheng, WEI Hong-xing, YAN Xiao-peng, et al. Research and Application of Palletizing Robot[J]. Computer Engineering and Applications, 2022, 58(2): 57-77.

[18] 顧大強(qiáng), 鄭文鋼. 多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同搬運(yùn)技術(shù)綜述[J]. 智能系統(tǒng)學(xué)報(bào), 2019, 14(1): 20-27.

GU Da-qiang, ZHENG Wen-gang. Technologies for Cooperative Transportation by Multiple Mobile Robots[J]. CAAI Transactions on Intelligent Systems, 2019, 14(1): 20-27.

[19] 王亮亮, 劉鵬, 吳超, 等. 設(shè)備開動(dòng)率及設(shè)備綜合可動(dòng)率的研究[J]. 北京汽車, 2012(2): 20-21.

WANG Liang-liang, LIU Peng, WU Chao, et al. Study on the Operating Rate and Comprehensive Mobility of Equipment[J]. Beijing Automotive Engineering, 2012(2): 20-21.

[20] 虞苓, 于銀水. 汽車行業(yè)沖壓加工生產(chǎn)率的研究與分析[J]. 工業(yè)工程, 2004, 7(3): 58-64.

YU Ling, YU Yin-shui. Pressing Productivity in Auto Industry[J]. Industrial Engineering Journal, 2004, 7(3): 58-64.

[21] 唐啟成, 周炳海. 基于快速換模技術(shù)的沖壓設(shè)備利用率改善[J]. 精密制造與自動(dòng)化, 2019(4): 60-64.

TANG Qi-cheng, ZHOU Bing-hai. OEE Improvements for Punching Machines Based on SMED Technology[J]. Precise Manufacturing & Automation, 2019(4): 60-64.

[22] 高星. 自動(dòng)生產(chǎn)線PLC聯(lián)合工業(yè)機(jī)器人控制設(shè)計(jì)[J]. 裝備制造技術(shù), 2020(10): 122-123, 132.

GAO Xing. Control Design of PLC Combined with Industrial Robot in Automatic Production Line[J]. Equipment Manufacturing Technology, 2020(10): 122-123, 132.

[23] 徐國林. PLC應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.

XU Guo-lin. PLC application technology[M]. Beijing: China Machine Press, 2007.

[24] 邴旭, 化春雷, 李焱, 等. 西門子數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)界面二次開發(fā)方法研究[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 2011(10): 163-167.

BING Xu, HUA Chun-lei, LI Yan, et al. Research on Methods for Developing HMI of Siemens CNC System[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2011(10): 163-167.

[25] 劉濤, 劉鎏. 論數(shù)控機(jī)床造型設(shè)計(jì)的人機(jī)界面研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2018(12): 266-268.

LIU Tao, LIU Liu. Research on Man-Machine Interface of Modeling Design of CNC Machine Tools[J]. Machinery Design & Manufacture, 2018(12): 266-268.

Efficiency Analysis of Tubular Hydroforming Production Line

ZHANG Shao-jun1,BU Jia-yin2, WANG Lin3, MA Xin3, JIA Zhen-yue1, WANG Yao5

(1. Tianjin Tianduan Press Co., Ltd., Tianjin 300142, China; 2. The First Military Representative Office of the Navy in Shenyang, Shenyang 110850, China; 3. Shenyang Aircraft Industry (Group) Co., Ltd., Shenyang 110850, China; 4. School of Mechanical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)

The work aims to study the applications of robot technology and sequence control of tubular hydroforming process in the automatic production line, which can provide a reliable theoretical basis for improving the production rhythm and output of high efficiency intelligent hydroforming automatic production line. According to the process composition and production process sequence of typical tubular hydroforming production line, the production line rhythm is analyzed, and the logic control technology is applied to optimize the production line rhythm. The robot cooperative work technology and production line interruption control technology are adopted to control the rhythm of automatic production line within 50 s. Meanwhile, due to the particularity of tubular hydroforming process, the qualification rate and stability of parts are affected by many factors. The stability of parts has a great restriction on the continuous running of automatic production line. Therefore, in the design of the production line, the various discontinuities that may occur need to be comprehensively analyzed and optimized to maximize productivity.

tubular hydroforming; automatic production line; operation continuity; control

10.3969/j.issn.1674-6457.2022.10.010

TG394

A

1674-6457(2022)10-0071-07

2022–02–28

國家自然科學(xué)基金（52005153）；中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展項(xiàng)目（206Z1803G）；天津市“項(xiàng)目+團(tuán)隊(duì)”重點(diǎn)培養(yǎng)專項(xiàng)（XC202052）；河北省自然科學(xué)基金（E2019202224）

張紹君（1984—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殄憠涸O(shè)備電氣設(shè)計(jì)。