滚筒洗衣机外壳冲压自动化生产线的设计应用

项余建，仲太生，詹俊勇

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225127）

随着冲压自动化的方兴未艾，随着劳动力成本的上升，以及基于安全、节能、绿色、环保等趋势，全自动化冲压生产线已经成为冲压行业发展的主流趋势。自动化冲压生产线涉及压力机的选型与参数定制、自动化设备、模具、客户产品工艺、土建与车间规划等多项内容，与此同时客户也很难掌握一条成功的自动化生产线的全部要素，盲目规划往往带来整线失败的苦果。因此，专门从事针对客户的自动化连线设计生产交付工作，有利于增强公司产品的影响力，“扬力自动化集成”已成冲压自动化行业的知名品牌。

1 产品工艺分析

滚筒洗衣机外壳片料属性如表1所示。

表1 外壳片料属性

外壳由片料经过拉伸→压筋→切角冲孔→折弯→折弯五道工序，完成冲压成形全过程，如图1所示。为了适应自动化冲压生产，模具需具备以下主要特性：

（1）废料自动排出且排料流畅，不能发生堵塞的情况；

（2）零件冲压后，不能卡料或有顶料装置；

（3）模内要有板料到位传感器；

（4）模具材质及结构设计满足自动化要求节拍下长时间连续生产。

2 设备选型

滚筒洗衣机外壳冲压自动化生产线主要组成包含：多连杆压力机×5+工业机器人×7+双工位换模台车×5+拆垛装置等。

2.1 多连杆压力机

多连杆压力机是在传统曲柄连杆式传动机构的基础上，开发的新一代压力机，通过传动杆系的变化（图2），可有效地控制滑块的“角度-速度”曲线（图3），能够拟合各种不同的冲压工艺曲线。该系列压力机具有高精度、高强度和高刚度的特点，适用于剪切、冲孔、落料、弯曲及浅拉伸工作[9]。

2.2 工业机器人

工业机器人选用ABB大型机器人IRB 6700系列，作为新一代的技术领先产品具备多项改进和提升[4]：①维修间隔时间延长，维修次数减少；②无故障运行时间延长，平均故障间隔时间最低达到400000h；③采用Lean ID增加Dress Pack的使用寿命，提升成本效益；④速度加快，节拍时间缩短，精确度提高，负载能力增强。

2.3 双工位换模台车

换模车采用双工位集成式（一用一备），在待换模具已拖拽到备用工位的前提下，由换模台车自动完成模具交换。首先通过专用推拉机构（电机+减速箱）将压力机上的模具拉至台车的空置工位上，然后台车移动交换工位，将待换模具通过专用推拉机构推入压力机，自动完成整个换模过程，实现自动化生产。如图4所示。

图1 外壳冲压成形工艺

图2 多连杆压力机传动结构示意图

图3 角度-速度曲线图

图4 自动化换模示意图

2.4 拆垛装置

拆垛装置由两台拆垛小车和重力对中台组成。两台拆垛小车采用机动式，分别在两平行轨道上移动，由上料工位至拆垛工位交替连续工作。一台小车拆垛完成后自动返回上料工位，另一小车重复上一循环。重力对中台通过调整台面斜度，片料经过万向球滚动，实现自重对中，结构简单，适用规整片料。

3 控制系统

整线控制系统采用主PLC（西门子S7-1500系列），通过Profinet总线和相应的分站PLC或远程I/O单元通讯，包括五台冲压设备、七台工业机器人和五台换模台车等。整线操作台放在线首，是操作者对冲压线操作的主要界面。操作台上配有彩色触摸屏、整线操作按钮以及便于编程所用的接口。整线控制系统结构示意图如图5所示。

4 生产线布局

滚筒洗衣机外壳冲压自动化生产线工作流程：人工垛料就绪→拆垛小车开进→R0拆垛→重力对中→R1上料→P1拉伸→R2抓取传送→P2压筋→R3抓取传送→P3切角冲孔→R4抓取传送→P4折弯→R5抓取传送→P5折弯→R6下料→线尾皮带机传输→人工装箱。图6为冲压自动化生产线布局图，图7为生产线现场图。

5 结论

随着市场竞争越来越激烈，客户对滚筒洗衣机的外观要求越来越高，原有的手动冲压生产远不能满足生产的需要，本文结合客户需求，设计开发了滚筒洗衣机外壳冲压自动化冲压生产线。整条生产线运行可靠，生产节拍达到7～8SPM，提高了生产效率，保证了产品质量，获得了冲压自动化生产线的自主整线集成技术。

图5 整线控制系统结构示意图

图6 冲压生产线布局图

图7 生产线现场图