金属外壳冲压成形生产线机器人解决方案

成都市西菱汽车配件有限责任公司

1.    项目概述
此生产线主要完成机顶盒外壳的冲压工作。主要由供料系统、冲孔落料工位、凸台成型工位、小边折弯整形工位、外壳成型工位、搬运系统、出料输送线等构成。
主要工作流程：
1)    人工将卷材装到供料系统中；
2)    供料系统按设定程序自动给冲孔落料工位供料；
3)    冲孔落料工位完成外壳工序1的冲孔落料工作；
4)    搬运机器人完成冲孔落料工位的取料和凸台成型工位的上料工作；
5)    凸台成型工位完成外壳工序2的凸台成型工作；
6)    搬运机器人完成凸台成型工位的取料和小边折弯整形工位的上料工作；
7)    小边折弯整形工位完成外壳工序3的小边折弯和整形工作；
8)    搬运机器人完成小边折弯整形工位的取料和外壳成型工位的上料工作；
9)    外壳成型工位完成外壳工序4的成型工作；
10)    出料输送线的的取料机构将成型好的外壳从外外壳成型工位取出并放到输送线上，由输送线将外壳传送到远离冲床位置，方便人工码放。
此生产线具有高效率、高自动化、高智能化等优点，能有效提外壳的产能及质量，减少人工数量（从原有4人减少到1人），节约人工成本开支。
2.    产品规格
此生产线满足下料外形尺寸315×195×0.5mm规格的外壳成型工作，对于其他规格产品的适应性需要我方技术确认。参考图片如下：
 
3.    设备布置图及配置清单
1)    二维布局图（示意）

2)    三维布局图（示意）
 



 
3)    主要设备清单


二、    系统功能及设备功能简述
此生产线主要完成机顶盒外壳的冲压工作。主要由供料系统、冲孔落料工位、凸台成型工位、小边折弯整形工位、外壳成型工位、搬运系统、出料输送线等构成。
主要工作流程：
1)    人工将卷材装到供料系统中；
2)    供料系统按设定程序自动给冲孔落料工位供料；
3)    冲孔落料工位完成外壳工序1的冲孔落料工作；
4)    搬运机器人完成冲孔落料工位的取料和凸台成型工位的上料工作；
5)    凸台成型工位完成外壳工序2的凸台成型工作；
6)    搬运机器人完成凸台成型工位的取料和小边折弯整形工位的上料工作；
7)    小边折弯整形工位完成外壳工序3的小边折弯和整形工作；
8)    搬运机器人完成小边折弯整形工位的取料和外壳成型工位的上料工作；
9)    外壳成型工位完成外壳工序4的成型工作；
10)    出料输送线的的取料机构将成型好的外壳从外外壳成型工位取出并放到输送线上，由输送线将外壳传送到远离冲床位置，方便人工码放。
各设备功能及简述如下：
1.    供料系统
此系统主要完成机顶盒外壳工序1的自动送料工作；鉴于外壳原料的特点，选择卷材作为原料，通过一系列机构定长度给冲孔落料工位送料。此系统设计特点是：上料周期长，一次上料可供8小时左右的冲孔落料；自动化程度高，根据不同品种、不同节拍生产的要求，自动调节，无需人工干预。
1)    送料结构
送料机构采用伺服电机驱动、滚轴传动、给冲孔落料工位定长度、定节拍送料。此机构选择合适的位置固定在冲床平台侧面，可以避免在产品切换是的调节；同时滚轴采用复合材料表面材质为低硬度、高摩擦的塑料材质，可以有效避免在送料过程中对钣金表面的损伤。
 
2)    料盘驱动机构
由于卷材原料质量高，送料机构无法靠自身动力拉动，故在卷材固定轴上加辅助动力设备驱动卷旋转。主要由电机、减速机及结构件等构成。
 
2.    冲孔落料工位
冲孔落料工位是机顶盒外壳成型的第一工序，根据贵公司提供的数据，冲床型号拟定扬力集团JH21-200冲床。为实现冲孔落料工位的自动送料和取料工作，冲落落料模具会根据我方要求做相应的改动。
3.    凸台成型工位
凸台成型工位是机顶盒外壳成型的第二工序，根据贵公司提供的数据，冲床型号拟定扬力集团JH21-100/63冲床。为实现凸台成型工位的自动上料和取料工作，凸台成型模具会根据我方要求做相应的改动。
4.    小边折弯整形工位
小边折弯整形工位是机顶盒外壳成型的第三工序，根据贵公司提供的数据，冲床型号拟定扬力集团JH21-100/63冲床。为实现小边折弯整形工位的自动上料和取料工作，小边折弯整形模具会根据我方要求做相应的改动。
5.    外壳成型工位
外壳成型工位是机顶盒外壳成型的工序，根据贵公司提供的数据，冲床型号拟定扬力集团JH21-100/63冲床。为实现外壳成型工位的自动上料和取料工作，外壳成型模具会根据我方要求做相应的改动。
6.    搬运系统
1)    搬运机器人
搬运机器人主要用于各个冲床的上下料，选用启帆冲压专用机器人，其参数如下：
J1轴：升降;上下行程420MM，末端输出面到地面高度为1020MM；
J2轴：旋转；活动范围±145°；
J3轴：伸缩；标准机活动半径1250ＭＭ,有效行程可做到500MM；
J4轴：末端旋转;活动角度为±135°，水平面、角度矫正姿态；
负载：5KG
 
2)    搬运工装
搬运工装布置于搬运机器人4轴末端，根据冲压产品的不同，工装可能会有相应的改动。其抓手采用电磁铁吸附。

7.    出料输送线
其主要功能是对机顶盒外壳成型工序末端冲床取料，并将工件传送到安全范围方便人工卸料码放。
1)    取料机构
取料机构采用导向气缸搬运、电磁铁抓取，用于将末端冲床的取料工作。
2)    输送线
出料输送线其主要功能是将取下来的工件输送到安全范围方便人工卸料码放。其主要由减速电机、传输带、带轮及铝型材框架等构成。其总体设有调速功能，能满足不同工件、不同出料速的需求。参考图片如下：
 
8.    安全防护系统
防护围栏由型材搭建，辅以安全光幕，将所有运动设计布置于内，可以为上下料操作员及其他相关人员提供一个安全可靠的工作环境。防护围栏与整套控制系统联动，在设备正常工作时，假如有人员闯入，将立即停止所有设备的运转，确保人员安全。鉴于此生产线连线设备较少，布置防护栏等占用空间较大，不利于贵公司合理利用产地，此方案和报价里面不含此套系统，请贵公司综合评估后，确实有需要，在加上此套系统。
 
三、    工艺过程简述
1.    冲压工艺布置
根据贵公司提供的样品综合分析后提出如下工艺布置；
1)    原料：机顶盒外扩冲压原料采用卷材供料，根据样品分析，拟采用外径φ1500mm、内径φ500mm、厚度210mm的定制卷材，此配置初步计算可供连线生产8小时左右；为配合后序工序的工艺布置，薄膜面位于下面（裸露表面为非薄膜面）。送料机构采用的复合滚轴可以避免在送料时对薄膜表面的损坏。
2)    模具总体布置：四个工序需要根据下图所示下料外形布置模具；确保机顶盒外壳背面始终朝向冲床外部。
 
3)    工序1：冲孔落料；
根据总体布置和规划，冲孔落料时原料薄膜面朝下，送料后冲孔落料时，整体切断所需要的部分；模具设计时，需要将周边废料冲断，并散落到模具周围，采用专用清料机构将其清除到冲床工作平台外。
4)    工序2：凸台成型；冲压模具基本可以利用现有模具，只需旋转180°装配；可能需要调整抬模高度。同时薄膜面下。
5)    工序3：小边折弯整形；确保薄膜面朝下。
6)    工序4：外壳折弯；折弯模具布置与现有的一直即可。基本可以重复利用，可能需要调整抬模高度。
 
2.    节拍
关键步骤耗时如下：


1)    由于表可以看出单件生产的出料总耗时为22s。
2)    由于各设备均为独立运行，耗时为4s，故生产线的生产效率为4s/件。
3)    生产线无故障产能为7200件/8小时；