MFC《金属板材成形》2024年第11期

发布时间:2024-12-10 | 杂志分类:其他
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MFC《金属板材成形》2024年第11期

企业 ENTERPRISE 492024.11 金属板材成形业务、安全保障以及铁路运输等领域。“在技术应用方面,我们始终致力于成为行业的领导者。虽然折弯中心并非最新技术,但它对我们来说至关重要,因为它帮助我们优化了生产流程并提升了效率。这正是我们一直追求的——不断的改进和创新。”“自多年前我们首次考虑引入折弯中心以来,这些设备的技术已经实现了巨大的飞跃。回想当时,精度还并不理想。”芬德利继续说道,“这台新折弯中心所采用的技术非常先进,选择它的一个重要原因就在于它的软件界面。”“尽管目前这台设备还处于手动操作阶段,需要人工进行上料和下料,我们已经做好了准备,在需要时引入机器人,实现全自动化生产单元的转变。”负责设备选择和运营(包括设计和编程)的董事安德烈·杜兰特(AndréDurandt)表示:“目前,我们还在逐步探索它的潜力并适应它。此外,这台折弯中心的一个显著优点是,在不同操作间切换时无需更换刀具或重新设置。一旦程序编好,无论是何种厚度或材料,切换过程仅需几秒钟,效率极高,这确实令人印象深刻。”普玛宝 BCe 2720 折弯中心采用伺服电动技术,配备八个独立电机和多个 CNC 轴。该...
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MFC《金属板材成形》2024年第11期
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这是 MFC 金属成形商务咨询(北京)有限公司打造的新型综合行业媒体平台,有“冲压与模具工艺”订阅号、“金 属板材成形之家”服务号、“金属板材成形之家 @ 今日头条”、《中国金属板材成形网》、 MFC- 冲压联盟名家直播(千 聊平台)、MFC1.6 万人群友通讯录,以及在百度百家、腾讯、搜狐、知乎、喜马拉雅等平台开设的原创资讯账号,提供 原创的图文、视频和音频产品,以纸媒直邮、电邮、移动互联网和线下展览、会议等多种渠道,为中国的冲压和钣金行业 上下游企业、政府及行业组织提供行业资讯、技术动态、经济及政策信息、管理营销资讯、精准定向营销、交流考察、行 业数据调查、行业咨询、专题会议、展会快讯等服务,影响到数十万专业人士。
文本内容
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企业 ENTERPRISE 49

2024.11 金属板材成形

业务、安全保障以及铁路运输等领域。

“在技术应用方面,我们始终致力

于成为行业的领导者。虽然折弯中心并

非最新技术,但它对我们来说至关重要,

因为它帮助我们优化了生产流程并提升

了效率。这正是我们一直追求的——不

断的改进和创新。”

“自多年前我们首次考虑引入折弯

中心以来,这些设备的技术已经实现了

巨大的飞跃。回想当时,精度还并不理

想。”芬德利继续说道,“这台新折弯

中心所采用的技术非常先进,选择它的

一个重要原因就在于它的软件界面。”

“尽管目前这台设备还处于手动操

作阶段,需要人工进行上料和下料,我

们已经做好了准备,在需要时引入机器

人,实现全自动化生产单元的转变。”

负责设备选择和运营(包括设计和编

程)的董事安德烈·杜兰特(André

Durandt)表示:“目前,我们还在逐

步探索它的潜力并适应它。此外,这台

折弯中心的一个显著优点是,在不同操

作间切换时无需更换刀具或重新设置。

一旦程序编好,无论是何种厚度或材料,

切换过程仅需几秒钟,效率极高,这确

实令人印象深刻。”

普玛宝 BCe 2720 折弯中心采用

伺服电动技术,配备八个独立电机和

多个 CNC 轴。该款折弯中心能够处

理 厚 度 从 0.5mm 到 3.2mm 的 普 通

钢、2.2mm 的 不 锈 钢 和 4mm 的 铝

材。其最大折弯长度为 2750mm,最

大板材长度为 2850mm,最大板材宽

度为 1500mm,最大面板对角线为

3000mm,最大折弯高度为 264mm,

折弯力为 41 吨,夹持力为 90 吨。

该设备因其卓越的折弯质量而脱颖

而出,这得益于其先进的伺服电动技术

和内置的角度修正数据库。LUT 自动

上料下料倾斜工作台能够在处理当前板

材的同时预先准备下一个部件,极大提

升了设备和操作员的工作效率。手动上

料过程简便快捷,能够适应各种尺寸的

批次,无论是大批量的平板包装套件还

说明:由 Talmac Machine Tools 于 2024 年 3 月提供并安装,其最大折弯长度为

2750mm,最大板材长度为 2850mm,最大板材宽度为 1500mm,最大面板对角线为

3000mm,最大折弯高度为 264mm,折弯力为 41 吨,夹持力为 90 吨。

说明:普玛宝 BCe 2720 折弯中心能够替代三台折弯机。

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50 ENTERPRISE 企业

金属板材成形 2024.11

是单个组件。此外,集成的 3D 编程功

能包括了折弯周期的模拟,使操作员在

启动批量生产前能够全面了解生产流

程。

目前,SPE 精心设计和组织的车

间内拥有约 30 台 CNC 设备和系统。

每个部门配备专门的经理,从而确保各

自的问责制和质量控制流程得以有效整

合。这些设备包括折弯机、新型折弯中

心、CNC 铣削机和车削机、光纤激光

机(其中包括一台具备全自动上下料功

能的激光机)以及冲床。SPE 的厂房

面积约为 17000 平方米,员工人数约

为 350 人。

SPE 不仅提供制造服务,还为客

户提供集成设计和工程咨询服务。他们

的专业团队与客户紧密合作,深入了解

客户需求,提供专业的见解和建议,旨

在提高所制造组件的性能和效率。这种

咨询服务方式使 SPE 在工程行业中建

立了作为 OEM 制造商和供应商的可靠

合作伙伴的声誉,服务范围覆盖从定制

组件到完整系统的全方位解决方案。

SPE 确实是一家名副其实的一站

式服务公司,拥有世界级的厂房设施—

这种理念一直是他们 30 多年来制造的

核心哲学。多年来,SPE 成功地将几

乎所有制造流程整合到公司内部。这种

对整个工程流程的严格质量控制,为生

产那些需要高标准以确保安全性和有效

性的关键组件提供了有力支持。

作 为 一 家 几 乎 无 纸 化 的 工 厂,

SPE 始终以软件为核心,拥有自主研

发的 ERP 制造软件解决方案。这一系

统覆盖了从报价、绘图、库存管理、生

产调度、开票到所有相关 ISO 系统下

的制造流程,包括生产运行和质量控制

检查

说明:SPE 在制造过程中主要采用铝、碳钢和不锈钢这三种材料,并将它们广泛应用于多

个行业,包括零售、销售点终端、门禁控制系统、信息技术与通信、仓储管理、酒店服务、

医疗保健、银行业务、安全保障以及铁路运输等领域。

说明:该设备

因其卓越的折弯

质量而脱颖而出,

这得益于其先进的

伺服电动技术和内

置的角度修正数据

库。LUT 自 动 上

料下料倾斜工作台

能够在处理当前板

材的同时预先准备

下一个部件,极大

提升了设备和操作

员的工作效率。手

动上料过程简便快

捷,能够适应各种

尺寸的批次,无论

是大批量的平板包

装套件还是单个组

件。 此 外, 集 成

的 3D 编程功能包

括了折弯周期的模

拟,使操作员在启

动批量生产前能够

全面了解生产流

程。

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企业 ENTERPRISE 51

2024.11 金属板材成形

这个系统是 SPE 在过往 20 年持

续发展的智慧结晶,对于一家定制制造

企业来说,其最大的优势在于提供了

强大的可追溯性。总经理 Kaveshan

Nayager,补充说:“当你每月需要

生产成千上万的组件时,能够通过软件

追踪整个制造流程,这对于我们来说是

一个极大的优势。”

探索新领域

在一个日益互联的世界中,安于现

状可能被视为自满。SPE 最近在美国

佛罗里达州的杰克逊维尔开展了新的运

营,目前拥有一个集仓储和分销于一体

的分支,该分支具备进行轻型制造、后

处理和组装工艺的能力。

“我们的计划是在南非生产高质量

的产品,并在美国进行分销。位于佛罗

里达州杰克逊维尔的 SPE-USA 地理

位置非常优越,靠近港口、CSX 铁路

网络,并且便于进入 I-10 和 I-95 高

速公路。”

“在这个阶段,我们只是将该分部

用于仓储和分销,以便更好地了解新的

市场和文化。目前我们拥有一个小的客

户基础,我们想看着它一步步增长。这

是一个竞争激烈的市场,市场规模很大,

挑战重重,但我们将先静观其变,然后

再做出决策,”芬德利总结道。

说明:董事安德烈·杜兰特(Andre Durandt)、首席执行官及总裁迪恩·芬德利(Dean Findlay)以及总经理 Kaveshan Nsayager。

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金属板材成形 2024.11

聚焦客户需求,为全球客户提供

有竞争力的智能终端设备和解决方案

——访厦门美肯科技有限公司

文 |AMADA 市场部

厦门美肯科技有限公司(以下简称美肯科技)成立于 2006 年,是一个充满创意、拥有技术背景的智慧型制造企业。美

肯科技拥有独立的研发中心和工程团队、综合性工业园、高度自动化的生产线及生产设备,为全球客户提供“一站式产品设

计及制造服务”。

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企业 ENTERPRISE 53

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接下来让我们一起来探究下这家具

有创意又兼顾技术的现代智能化制造企

业吧,这次接待我们的是美肯科技的陈

明海总经理,陈总一手创立了美肯科技,

始终专注深耕于零售行业领域,集研发、

设计、制造于一体,为全球客户提供品

质卓越的 POS 及自助服务设备。

美肯科技自 2006 年成立以来,始

终致力于自主研发和生产自己的产品。

主营产品有 POS 硬件、自助服务终端、

数字标牌、商显支架,并为客户提供高

级 ODM/OEM 定制服务。产品出口全

球 90 多个国家和地区,广泛应用于零

售、餐饮、酒店、企事业、公共服务等

各个行业。

为满足美肯科技持续开发新产品的

需求,避免新产品在市场验证成熟之前,

就投入开发大量的冲压模具,美肯科技

决定尝试使用钣金工艺满足新产品开发

与小批量生产。

美肯科技的钣金产品以成套零件为

主,一款产品的钣金零件少则几个,多

则一百多个。由于不同零件的工艺路线

是不同的,简单的零件只要下料就可以

在一天之内进入装配环节,而复杂的零

件需要经历下料、折弯、机加、焊接、

涂装等一系列工序,加工周期超过一周。

对于 PMC 部门来说,一旦零件生产顺

序不合理,很容易造成一系列问题:

为了解决这些问题,美肯科技从设

备、软件和管理三个维度进行探索与尝

试,取得了显著的效果。

设备层面

AMADA 自动上下料系统的引入

直接减少了一半的拣料搬运人员。并且

以往由于工人懈怠,换料时经常出现的

无效等待时间也随之减少了很多,使得

厦门美肯科技有限公司 总经理 陈明海

美肯科技的产品展示

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54 ENTERPRISE 企业

金属板材成形 2024.11

美肯即使在做小批量订单时(程序的平

均加工时间不到一个小时),也可以很

容易达到 80% 以上的加工效率。

折弯加工中心基本消除了人工折弯

所需要的熟悉图纸、配刀找刀装刀等环

节的时间,准备时间大大减少,可加工

时间大大增加。与非原厂的折弯机械手

相比,折弯中心不需要示教,即使是小

批量订单也可以顺便完成。

下料折弯环节存在着不可避免的加

工误差,焊接环节的工件即使有治具配

合也存在诸如焊缝不一致等一系列问

题。在处理这些问题上,AMADA 的

激光焊接机 FLW3000 相比国产焊接

设备在工件的宽容度上更高,扩展了自

动焊接的范围,减少对焊工需求的同时

品质更稳定。同时由于采用了离线编程

技术,准备工作变得更便捷,有效增加

了可加工时间。

AMADA 光纤激光焊接系统 FLW

ENSIS 相比国产焊接设备加工品质更

稳定。

软件层面

由于钣金生产技术性强,不仅需要

相关人员有良好的教育背景和专业的技

术能力,又要求他们需要像普通工人一

样忍受着长时间的加班和条件相对更差

的工作环境。在生活条件日益优越的今

天,这样的蓝领工人越来越稀缺,且薪

酬要求高。而得益于美肯科技一直以

来对 AMADA 配套软件坚持不懈地推

行,美肯科技已经可以很好地解决这一

困境:通过对 3i 离线编程的深度使用,

工程师(拆图、编程、排版)既不需要

AMADA 光纤激光切割机+自动上下料系统 支持多品种小批量的顶级折弯机实现了小批量订单的自动加工

美肯科技折弯加工车间配备了 AMADA 最新的折弯设备 AMADA 光纤激光焊接系统 FLW ENSIS 相比

国产焊接设备加工品质更稳定

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企业 ENTERPRISE 55

2024.11 金属板材成形

上机,也不需要驻厂,加工资料和日程

表的编排在运营中心完成后通过网络,

实现与车间的共享,车间机台可以实时

获取程序和各种加工信息。在车间现场,

除了配备少量技术员负责调机和异常处

理,大部分的操作工只需要基本的操作

知识,执行最简单的加工、搬运工作。

由于现场不需要拆图、分析、排版等工

作,驻厂工程师和技术员的数量及技能

要求都大大降低,而操作工也只需要简

单的培训就可以上机操作,降低了人员

的招聘和培养难度。

钣金生产 PMC 难以介入的最大困

难是同时具备科学排程和钣金工艺分析

能力的人才相对稀缺,美肯科技采取的

策略是深度探索和运用包括 AMADA3i

软件系统和 kaizen 在内的一系列软件。

通过对 AMADA3i 软件进行分析,发

现虽然拆图、分析、编程等工作任然需

要依赖技术知识和经验,但下料排版的

工作却已具备很高自动化程度,只要掌

握少数的异常处理技能,即使是 PMC

人员也可以在较短的时间内独立上手。

管理层面

实现了 PMC 的介入和对生产计划

的主导。正如前面所说,钣金技术人员

的背景和认知导致其核心工作和关注的

焦点局限于技术层面,科学合理的排程

更多是管理和统筹问题,不在其关注点

或能力范围之内。在过去,PMC 人员

只能对订单进行排程,交期由技术人员

评估,但完全不具备参考价值,几乎所

有订单都延期交付,延误时长甚至可以

达到几个月;而随着对 AMADA3i 系

统和 kaizen 软件的掌握,PMC 已经

完全主导了生产排程,且排程细化到每

一个零件,虽然加工任务比过程更重,

但再也没发生过因为钣金生产的原因导

致的大规模和长时间的交期延误。

优化加工数据准备工作。在以往的

生产过程中,技术员的习惯是临近生产

才开始做拆图和编程工作,由于加工数

据产生时间太晚,想要调整生产计划就

变得更困难。现如今,公司要求钣金部

门在获得图纸的第一时间就必须进行拆

图和编程工作。通过这一简单的要求,

PMC 可以查看每个订单、每个零件的

加工工艺信息,大幅度提升了生产排程

通过对 AMADA3i 软件进行分析,下料排版工作具备了很高的自动化程度

美肯科技技术人员在操作 AMADA 的设备

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56 ENTERPRISE 企业

金属板材成形 2024.11

的准确性;而因为加工数据提前准备好,

生产计划的调整也不存在障碍,有效保

证了生产秩序。

优化人员分工。 美肯科技细化了

岗位和分工,工程师分析编程、技术员

调机和处理异常、操作工操作和搬运。

分工的细化不仅降低了对人员能力的要

求,由于每个岗位的工作更单一,可以

有更多的时间来强化工作技能,工作效

率更高。员工工作的优化有效降低了人

员招聘和培养的难度,组织架构的稳定

性也得到了提高。

坚定不移地推动日程表生产模式。

在过去,现场生产具有很大的随意性,

由于加工任务单很多,现场人员是按照

工单叠放顺序甚至是个人喜好进行生

产,引发一系列的生产混乱。现今,美

肯科技已经改变了现场生产模式,现场

不能再像以前那样扫程序加工,只能调

用日程表,按照既定的加工顺序进行加

工。这一改变不仅使加工过程更有序,

同时因为日程表模式可以实时跟踪加工

进度,加工过程更可控。目前已经在下

料环节全面实现了日程表生产模式,未

来将逐步推进折弯环节的日程表生产模

式。

美肯科技将持续引进先进设备与软

件系统,对人员持续加大培训与提升,

提高柔性化生产能力与效率,对客户少

量多样的需求及时响应。在产品设计上,

充分理解客户需求,差异化满足客户需

求,构建自己的核心竞争力和护城河,

提高产品及服务附加值,更好应对未来

的不确定性。

美肯,立足中国,放眼全球!为全

球客户提供多元化的商业设备、更适合

的解决方案和更专业美好的服务体验。

为客户创造价值,让所有的用户拥抱世

界、热爱生活!

2013 年导入的这款 AC 伺服驱动数控冲床 AE2510NT 服役 10 年依然容光焕发

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汽车冲压覆盖件模具工艺

路线外委变更案例

文 | 曹 国 亮、徐 向 论、王 井·合众新能源汽车股份有限公司

引言

某车型市场销量暴增,现冲压车间原规划的产能冲次数

量无法满足白车身生产量需求。为满足白车身生产需求释放

冲压产能,经公司各部门讨论达成将四门外板模具由自制转

为外委生产。目前各大主机厂外覆盖件外委生产案例很少,

原因是外覆盖件表面质量和厂外运输成本高、质量不可控因

素多。此次将覆盖件模具外委项目是公司首次开展无可参考

案例,经过各工作环节统筹、全面安排,促使模具外委工作

顺利完成,保障公司热销车型按时交付。

产能负荷分析

公司某基地冲压车间共承担两个车型冲压外覆盖件 16

串模具生产,现由于产量提升,冲压产能已超负荷,现实际

生产冲次无法满足公司整车生产要求,冲压产能负荷分析见

表一。首先考虑从 SPM 和综合可动率提升解决产能不足,

经分析提升周期上不能满足,另产能提升数量有限,即使提

升后仍无法满足整车生产要求;其次将 SPM 和综合可动率

提升工作持续开展;最后还是考虑将模具外委生产快速解决

当前产能不足的问题。

外委厂家评估

经过与有承接意向厂家技术交流,多维度评估后确定 S

厂家最符合承接条件,对 S 厂家现场评估内容如下:

安装可行性:共 5 台闭式四点机械压机,满足模具工序

数要求;工作台面尺寸 4200×2200mm 满足现有模具尺寸

安装需求;线体装模高度范围 650 ~ 1300mm、滑块行程

本文阐述了某款冲压量产车型冲压外覆盖件四门外板模具工艺路线由自制变更为外委生产,模具外委前冲压车

间自制产能分析、外委厂家评估、移模前建储、零件包装验证、零件封样、模具包装发运各环节工作内容和注意事项,

达成模具外委工作保质保量顺利达成。

表一:冲压产能负荷分析表

各月冲压产能负荷情况

月份 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月

产能负荷 86% 110% 133% 157% 155% 147%

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技术 TECHNOLOGY 61

2024.11 金属板材成形

1100mm满足现有模具生产需求;U槽位置间距 300mm(中

心线左右各 150mm)满足使用要求,夹紧器可适应 U 槽厚

度 55mm 与模具 U 槽设计 65mm 有差异需改造;顶杆位置

为中心线 75mm 左 / 右各一排,其他为 150mm 间距,前后

间距 150mm 满足模具安装要求。

成型可行性: 各工序压机运行载荷力为

1600+1000+800+800+630t,气垫行程 350mm,气垫吨

位 300t,满足成型性。

自动化可行性 : 自动化共 7 台 ABB 六轴机 6660 高速

机器人,线头拆垛台及磁力分张器具备生产要求;涂油 / 清

洗机为济南奥图集成专用设备满足板料清洗和润滑要求;线

头上料对中台和中间传输满足生产要求;工作台与模具接线

方式 24 针航空插头(需改造增加转换接头),工作台电 / 气

源接口两侧均满足;线尾皮带机和检验台及光照度满足在线

装箱和检验要求。

其他排查:排料形式为工作台前后两侧排向地坑传输满

足要求;工作台中心键宽度 30mm 与模具中心键槽 .28+0.1

mm 不匹配,定位键需改造。

通过以上对冲压工艺可行性综合分析满足工艺路线变更

要求,具体分析见表二《工艺可行性分析表》。

质量管控能力:对其生产过程能力规划评估内容按照

IATF16949 QOS 质量程序资质、FMEAs/Control Plans

失效模式分析 / 控制计划、员工准备 / 培训回顾、生产启动 /

PPAP / 节拍生产、变更管理、次级供应商质量管理、进料

质量控制、控制计划 / 操作工作业指导、过程波动监测 / 减小、

测量系统能力、校准和使用、零件控制 / 零件识别 / 包装 / 运

输、测试 / 工程规范、预防性维修 (PM)/ 后勤工作、生产流

程 / 过程工程 / 六西格玛和精益生产、问题解决 / 纠正措施共

表二《工艺可行性分析表》

内容 模具参数 设备参数 分析结果

安装可行性

模具尺寸(长 * 宽) 工作台面尺寸图 满足

模具尺寸(闭和高度和存放高度) 压机最大装模 / 闭合高度 满足

T 型槽间距及夹紧器位置

工作台面尺寸图

滑块台面尺寸图

夹紧器位置和行程图

需改造

顶杆孔间距 工作台顶杆孔图 满足

工序数 连线压机台数 满足

成型可行性

凸模力 压机运行载荷力 满足

压边力 拉伸垫力 满足

拉伸行程 拉伸垫行程 满足

质量可行性

拉延质量 是否需要自动线(封闭线体) 满足

生产质量 是否需要清洗机 满足

自动化可行性

线头拆垛 自动化规格及仿真模拟 满足

线头传输皮带 自动化规格及仿真模拟 满足

线头对中台 自动化规格及仿真模拟 满足

线头上料及中间传输 自动化规格及仿真模拟 满足

现尾皮带 自动化规格及仿真模拟 满足

其他排查 废料下滑 废料槽尺寸 满足

结论:满足冲压可行性分析

第64页

62 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

16 项评估,结论满足要求。

移模前建储

经综合评估模具运输、到厂后线体调试、质量恢复提升、

零件运输共需 5 天,另考虑到异常不可控因素发生的风险,

建储周期和数量为 7 天 3500 台份。建储数量确定后申报采

购板料和生产计划制定,按计划生产建储零件。由于建储数

量超出该零件器具容纳量,超出 2000 台份中有 500 台使用

其他车型同类零件器具临时代用,另 1500 台份落地存放。

器具代用和落地存放方案经现场评审满足质量要求,过程按

评审措施执行到位,零件出库时优先发运代用器具和落地存

放零件。

器具包装验证

工艺路线变更管理中对模具验证之外,重点工作就是器

具包装验证,器具验证包括器具静态和动态验证两部分。

器具静态验证是对器具结构外观符合技术要求确认的过

程。 结构外观验证内容有:包装类型、包装尺寸、包装收容

数、是否带脚轮和牵引、是否需投匹配 Dolly 小车及技术要

求的一致性。

动态验证验证是对器具使用操作过程的合理方便性和器

具在运输过程中是否对零件质量造成影响的确认过程。

使用操作验证内容有

a. 便于装箱操作,制件装入器具时无干涉现象 ;

b. 制件装箱后,件与件之间的间隙合理,无干涉挤压现

象 ;

c. 通用或左右器具调节机构便于操作,无卡死或松动现

象;

d. 制件装箱后,无倒塌、制件不允许超出器具框架范围,

悬挂类装箱后不得有倾斜等;

e. 插入类装箱后不得有明显晃动现象。

运输过程验证有

a. 运输后制件在器具不能有倒塌,叠架现象 ;

b. 运输后制件与器具胶条、挡杆接触部位不得有变形 ;

c. 运输后制件之间无接触磕碰、划伤 ;

d. 运输后制件无变形、无开裂。

在模具工艺路线变更过程中,项目时间周期短,优先考

虑使用原有器具,如原有器具不满足运输要求,新开发器具

验证工作要全面快速,既要满足工艺路线变更周期要求,也

要满足零件运输质量要求,验证内容见表三《车型工位器具

验证核查表》。

工装完好性和零件封样

为使模具工艺路线变更前后保证零件一致性,需做好以

下几项工作。首先模具和检具使用状态确认工作,在模具建

储最后一批次生产时,与 S 公司人员一起对模具动态生产过

程检查确认,记录生产过程是否有工装异常停线和问题临时

解决措施,有针对性的制定后期整改措施。其次对 OP10 拉

延工序件着色率检查,对 OP10 工序到底拉延件着色率确认

并对各工序件留模,留模件放置在各工序模具中,用于工艺

路线变更后出件对比。模具下线后,将模具上下模打开,对

工作部位涂防锈或润滑油,全面检查模具并填写《模具完好

性检查表》;另双方共同对检具完好性确认填写《检具完好

性检查表》,以上检查表需要双方确认。最后开展零件封样

工作,是对零件外观面品质量和尺寸封样,取合格零件对其

表面油石检验后对固有缺陷标识,后期生产零件缺陷判定参

照执行,其缺陷严重程度不得超过此标准。零件尺寸封样是

现有合格零件各测量点记录在零件表面上,后期生产零件尺

寸对应测量点变化控制在 ±0.2mm 以内,保证门总成尺寸。

以上生产过程确认和封样确认,作为变更后出件交付标准。

模具包装和发运

模具发运是工艺路线变更出厂前的最后一个环节,因其

覆盖件模具重量大、表面清洁度要求比较稿,做好模具包装

和发运非常重要。

1、根据各工序模具重量和运输车辆载重要求,提前编

制模具装箱清单,匹配各车辆装载对应模具;

2、上下模必须使用链接板固定,防止在运输过程上下

模窜动损伤模具型面;

3、为防止运输过程灰尘和防水防潮,使用缠绕膜防护

如图 1;

4、运输车辆一般选用 9.6 米后 13.5 米大货车,模具宽

度方向与车厢宽度方向中心一致,模具放置在车后轮承载部

位;

5、模具长度下方两头 4/5 处放置木头,增加模具与车

厢摩擦力,防止运输过程中模具偏移;

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技术 TECHNOLOGY 63

2024.11 金属板材成形

6、最后再次对模具覆盖防尘/防雨盖布如图 2,进行捆绑; 7、运输过程中对驾驶员做好要求,行驶速度平稳,不

表三:车型工位器具验证核查表

车型工位器具验证核查表

零件号 零件名称

生产车间 生产线

序号 类别 项目 验证标准 验证轮次 核查结果

1

静态 外观

装箱定额是否明确,实物是否满足定额要求

2 表面油漆均匀(颜色符合图纸要求)、无锈蚀、变形

3 外观样式符合图纸要求

4 配件(档杆、橡胶套、胶条)齐全且符合图纸式样要求

5 器具整体清洁、无油污

6 焊接牢固(可使用榔头敲击焊接部位验证)

7 焊接部位打磨平整,无焊瘤

8 橡胶条、档杆等连接部位使用螺栓紧固,紧固部位及数量符合图纸要求

9 档杆上胶条无脱落现象,挡杆应考虑设计防脱装置

10 使用钢材厚度符合图纸要求(采用测厚仪或钻孔后使用卡尺检测)

11 悬挂类装箱器具,悬挂臂必须制作支撑杆

12 隔离挡杆须灵活、便于操作

13 整体框架结构(长、宽、高)符合图纸设计要求

14 各类配件(胶条长度、卡槽宽度等)符合图纸设计要求

15 上下胶条相对位置匹配良好,严禁存在错位现象

16 器具支撑脚高度必须保证足够的叠架空间及支撑面,保证叉车上层器具时,

不刮碰下层制件

17

动态

操作

便于装箱操作,制件装入器具时无干涉现象

18 制件装箱后,件与件之间间隙合理,无干涉挤压现象

19 通用类器具,调节机构便于操作,无卡死或松动现象

20 制件装箱后,无倒塌、制件不允许超出器具框架范围

21 悬挂类装箱后不得有倾斜现象

22 插入类(前翼类)装箱后不得有明显晃动现象

23

运输

运输后制件在器具不能有倒塌,叠架现象

24 运输后制件与器具胶条、挡杆接触部位不得有变形

25 运输后制件之间无接触磕碰、划伤

26 运输后制件无变形、无开裂

核查人员签字 / 日期:

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64 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

急刹车。

总结

模具工艺路线变更涉及到多方面的工作内容,特别是覆

盖件模具工艺路线变更到外委生产,其考虑的因素更多,以

上涉及到产能负荷分析、外委厂家评估、移模前建储、器具

包装验证、工装完好性和零件封样、模具包装和发运内容外,

还要考虑到板料采购厂家是否重新开发、是否有板料随模具

调拨、资产出厂转移手续办理、零件到厂后上线方式等。本

文介绍了某覆盖件模具工艺路线变更外委生产出厂前的工作

步骤和内容,可为同行业此类项目参考和借鉴。

图 1:缠绕膜防护

图 2:覆盖防尘 / 防雨盖布

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技术 TECHNOLOGY 65

2024.11 金属板材成形

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66 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

冲压术语-冲压模具、压力机篇

文 | 曹 国 亮、徐 向 轮·王井合众新能源汽车股份有限公司

冲压工艺是金属成形的工艺方法,是汽车制造四大工艺

之首,没有冲压工艺的蓬勃发展,就没有汽车行业日新月异

的进步。要制造出精品的汽车冲压件,高精度、先进优良的

模具和压力机必备不可少。现让我们一起了解冲压工装模具

和压力机设备方面有哪些常用专业术语,为我们工作和学习

提供帮助,更快的成为“冲压通”。

工装和设备一般术语

冷冲压模具

在冷冲压加工中,将金属材料加工成零件(或半成品)

的一种特殊工艺装备。

模具闭合高度

当模具在工作位置闭合时,从下模座的下表面到上模座

的上表面间的距离。

模具中心

模具的几何中心。

模具预验收

当冲压件达到预验收标准以后,在模具制造地对冲压件

的全工序模具和冲压件进行验收工作,主要包括:模具的动

/静态检查、冲压件尺寸和冲压件表面质量检查三大部分内容。

模具动态检查

将模具安装在压力机上,使用符合冲压工艺要求的板料

进行冲压生产,在零件的生产过程中,检查模具结构、运动

机构、研合率、操作性、安全性等。重点关注:零件生产的

一致性、零件生产过程的稳定性以及废料下滑是否畅通等。

模具静态检查

将模具打开,并将模具的零部件拆下,结合模具图纸,

对模具进行检查。主要对装配质量、部件材质、硬度、热处

理等是否符合技术协议及设计规范的要求进行检查。

模具终验收

在批量生产稳定后,依据冲压件的质量、生产稳定性及

模具动静检标准对模具质量最终认可的过程。

模具一级保养

是在生产中操作人员对模具进行日常保养,主要内容为

清擦、润滑和检查。

冲压设备

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技术 TECHNOLOGY 67

2024.11 金属板材成形

用于冲压工艺过程的设备的统称。

压力机

是一种能使滑块做往复运动,并能准确地按所需方向给

模具施加一定压力的机器。

曲柄压力机

由电动机驱动的机械传动式压力机。

液压机

根据静态下液体压力等值传递的帕斯卡原理制成的,是

一种利用液体的压力势能通过液压缸来驱动滑块运动,已完

成工件加工的机器。

伺服压力机

是一种采用伺服电机进行驱动控制的压力机。

压机中心

一般指压力机工作台上表面的几何中心。

设备一级保养

既日常维护保养,班前班后由操作工认真检查设备,擦

拭各个部位和加注润滑油,使设备经常保持整齐、清洁、润滑、

安全。班中设备发生故障,及时给予排除,并认真做好交接

班记录。

端拾器

安装联接在工业机器人或机械手等自动化传输装置上,

利用真空吸盘或夹钳等与被抓取物接触,将被抓取物从上一

工位搬运到下一工位的自动化冲压线的辅助工装的通称。

工位器具

生产过程中用于盛装或运送材料、毛坯、半成品、成品

及各种零件的辅助工装。

检具

是一种用来测量和评价冲压件零件尺寸质量的专用检验

设备,特指汽车冲压件检具。

冲压模具类型及结构术语

落料模

用冲模沿封闭曲线冲切加工出需求尺寸及形状的工艺装

备。

成型模

将毛坯或半成品工件冲压出需求形状的工艺装备。

拉延模

通过凸模、压边圈、凹模的联合作用使板料经过塑性变

形获得稳定开口空心件的工艺装备。

修边冲孔模

将拉延或成型出来的工序件的边缘按需求冲切或切成一

定形状的工艺装备。

翻边整形模

使材料在不破裂的条件下产生塑性变形,从而获得一定

形状、尺寸和精度要求的工艺装备。

压合模

是指将外板和内板沿外板翻边轮廓向内折叠,从而使内

外板形成合边状态的工艺装备。

模具结构及零件术语

级进冲模

又称连续冲裁模、跳步模等,可按一定的程序(排样设

计师规定好),在压力机的一个行程中,在两个或两个以上

的工位上完成两道或两道以上的冲裁工序。

单工序模

单工序模是在压力机一次行程中只完成一道工序的冲

模。

组合冲模

组合冲模是按几何要素 ( 直线、角度、圆弧、孔 ) 逐副

逐步形成各种冲件的通用、可调式成套冲模。平面状冲件的

外形轮廓一般需要几副组合冲模分次冲成。

复合模

复合模是在压力机一次行程中,在同一工位上完成两道

工序或更多工序的冲模。

组合冲模

是按几何要素(直线、角度、圆弧、孔)逐副逐步形成

各种冲件的通用、可调式成套冲模。平面状冲件的外形轮廓

一般需要几副组合冲模分次冲成。

DL 图

又称模具工艺流程图,是指对零件的形状尺寸进行科学

分析后,规划出的合理的冲压工艺方案,制定模具各工序工

作内容的布置图。

模具结构图

根据会签通过的 DL 图绘制的模具结构设计图,该图主

要描述了模具结构上如何实现 DL 图上的工序内容,并体现

选择的模具材料及标准件信息。

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68 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

模具寿命

模具从开始使用到报废时所能加工的总零件数称为模具

寿命。

寿命是指冲模每修磨一次能冲压的次数或模具报废前能

冲压的次数。前者称为刃磨寿命,后者称为总寿命。

上模

上模是整副冲模的上半部,即安装于压力机滑块上的冲

模部分。

上模座

上模座是上模最上面的板状零件,工件时紧贴压力机滑

块,并通过模柄或直接与压力机滑块固定。

下模

下模是整副冲模的下半部,即安装于压力机工作台面上

模具部件术。   

下模座

下模座是下模底面的板状零件,工作时直接固定在压力

机工作台面或垫板上。

凸模

是冲模中起直接形成冲件作用的凸形部分,一般是以工

件下表面为工作表面。

凹模

是冲模中起直接形成冲件作用的凹形部分,一般是以工

件上表面为工作表面。

压料板

是冲模中用于压住冲压材料或工序件以控制材料流动的

部分,在拉延模中,压料板多数为压边圈。

拉延筋

是拉延模中用于控制材料流动的筋状突起,拉延筋可以

是凹模或压边圈的局部结构,也可以是镶入凹模或压边圈的

单独部件。

导板

导板是带有与凸模精密滑配内孔的板状零件,用于保证

凸模与凹模的相互对准,并起卸料(件)作用。

导柱

是为上、下模座相对运动提供精密导向的柱状零件,一

般安装在下模座上,与导套配合使用。

导套

是为上、下模座相对运动提供精密导向的管状零件,一

般安装在上模座上,与导柱配合使用。

定位销

是保证工序件在模具内定位的部件,以其形状不同而称

为定位销或定位板。

镶块

与模座主体分离制造,嵌在模座主体上的局部工作部件。

刃壁

刃壁是冲裁凹模孔刃口的侧壁。

刃口斜度

刃口斜度是冲裁凹模孔刃壁的每侧斜度。

气垫

气垫是以压缩空气为原动力的弹顶器。

反侧压块

反侧压块是从工作面的另一侧支持单向受力凸模的零

件。

导正销

导正销是伸入材料孔中导正其在凹模内位置的销形零

件。

导板模

导板模是以导板作导向的冲模,模具使用时凸模不脱离

导板。

导柱模架

导柱模架是导柱、导套相互滑动的模架。

防护板

防护板是防止手指或异物进入冲模危险区域的板状零

件。

压料板(圈)

压料板(圈)是冲模中用于压住冲压材料或工序件以控

制材料流动的零件,在拉深模中,压料板多数称为压料圈。

压料筋

压料筋是拉延模或拉深模中用以控制材料流动的筋状突

起,压料筋可以是凹模或压料圈的局部结构,也可以是镶入

凹模或压料圈中的单独零件。

压料槛

压料槛是断面呈矩形的压料筋特称。

承料板

承料板是用于接长凹模上平面,承托冲压材料的板状零

件。

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技术 TECHNOLOGY 69

2024.11 金属板材成形

侧刃

刃是在条(带、卷)料侧面切出送料定位缺口的凸模。

侧压板

侧压板是对条(带、卷)料一侧通过弹簧施加压力,促

使其另一侧紧 * 导料板的板状零件。

顶杆

顶杆是以向上动作直接或间接顶出工(序)件或序料的

杆状零件。

齿圈

齿圈是精冲凹模或带齿压料板上的成圈齿形突起,是凹

模或带齿压料板的局部结构而不是单独的零件。

限位套

限位套是用于限制冲模最小闭合高度的管状零件,一般

套于导柱外面。

限位柱

限位柱是限制冲模最小闭合高度的柱形件。

固定板

固定板是固定凸模的板状零件。

固定卸料板

固定卸料板是固定在冲模上位置不动的卸料板。

固定挡料销(板)

固定挡料销(板)是在模具内固定不动的挡料销(板)。

卸件器

卸件器是从凸模外表面卸脱工(序)件的非板状零件或

装置。

卸料板

卸料板是将材料或工(序)件从凸模上卸脱的固定式或

活动式板形零件。卸料板是有时与导料板做成一体,兼起导

料作用,仍称卸料板。

卸料螺钉

卸料螺钉是固定在弹压卸料板上的螺钉,用于限制弹压

卸料板的静止位置。

废料切刀

废料切刀有两种。

1.装于拉深件凸缘切边模上用于割断整圈切边废料以

利清除的切刀。

2.装于压力机或模具上用于将条(带、卷)状废料按

定长切断以利清除的切刀。

始用挡料销(板)

始用挡料销(板)是供材料起始端部送进时定位用的零

件。始用挡料销(板)都是移动式的。

拼块

拼块是组成一个完整凹模、凸模、卸料板或固定板等的

各个拼合零件。

挡块(板)

挡块(板)是供经侧刃切出缺口的材料送进时定位用的

淬硬零件,兼用以平衡侧刃所受的单面切割力。挡块(板)

一般与侧刃配合使用。

挡料销(板)

挡料销(板)是材料沿送进方向的定位零件,以其形状

不同而称为挡料销或挡料板。挡料销(板)是固定挡料销(板)、

活动挡料销(板)、始用挡料销(板)等的统称。

垫板

垫板是介于固定板(或凹模)与模座间的淬硬板状零件,

用以减低模座承受的单位压缩应力。

保持圈

保持圈是滚珠导柱模架中容纳并限制滚珠(子)位置的

多孔管状零件。

活动挡料销(板)

活动挡料销(板)是在模具内可以上下或左右活动的挡

料销(板)。

带齿压料板

带齿压料板是精冲模中压料板的特称,因压料面带齿圈

而得名。

推杆

推杆是以向下动作直接或间接推出工(序)件或废料的

杆状零件。

浮动模柄

浮动模柄是随上模座同时上下,但其中心轴孔与上模座

平面所成的角度可在一定范围内自由活动的模柄。

推板

推板是在凹模或模块内活动的板状零件,以向下动作直

接或间接推出工(序)件或废料。

斜楔

斜楔是模具中改变直线运动方向的楔形零件,多数斜楔

使垂直运动变为水平运动。

第72页

70 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

弹弹顶器

顶器是装于压力机工作台下或模座下的冲压辅助装置,

由气压、液压、弹簧、橡胶等推动,对下模的顶板,顶杆等

提供向上压力和促使其向上移动。

弹压卸料板

弹压卸料板是由弹簧、橡胶、液压、气压等作用的活动

卸料板。

硬质合金冲模

硬质合金冲模是以硬质合金作为模具工作部分材料的冲

模。

漏料孔

漏料孔是与冲裁凹模也直接贯通,用于排除废料或工

(序)件的孔。

漏料斜度

漏料斜度是刃壁以下凹模孔的每侧斜度。漏料斜度用以

使废料或工(序)件畅通坠落。

滚珠导柱模架

滚珠导柱模架是导柱与导套分别对滚珠(子)相互滚动

的模架,简称滚珠模架。

模柄

模柄是突出于上模座顶面的圆柱形零件,工作时伸入压

力机滑块孔中并被夹紧固定。

模架

模架是上、下模座和导柱、导套的组合件,可以带模柄

或不带模柄。大多数模架是标准件。

模框

模框是容纳凹模拼块的基体。

试模

试模是指模具装配完结后进行的试验性冲压,以考核模

具性能及冲件质量。

顶板

顶板是在凹模或模块内活动的板状零件,以向上动作直

接或间接顶出工(序)件或废料。

压力机结构及术语

行程

行程是压力机滑块上下运动两端结尾间的间隔。习惯上

把压力机滑块的上下运动也称为行程,如“行程向下”、“行

程向上”、“每分钟行程次数”等等。

模具闭合高度

闭合高度是冲模在工作位置下极点时上模座上平面到下

模座平面的距离。

压力机闭合高度

压力机位置在下死点时,滑块下端面至压力机工作台上

表面间的距离称为压力机闭合高度。

压机技术参数

是根据压机的工艺用途和结构类型来确定的,反映了压

机的工作能力及特点,同时也基本确定了压机的轮廓尺寸、

装机功率和总体质量。

公称力

为压机的最大工作能力,最大工作压力 p 和工作活 ( 柱 )

塞总面积 A 的乘积。实际中,P 常用的单位为 t,而国际单

位则用 kN,是压机的主参数。

开口高度

开口高度 H 是指滑块停在上限位置时,滑块下表面到工

作台上表面的距离。

最大行程

为滑块移动的最大距离。

回程力

是滑块回程所需的力。

顶出 ( 或液压垫 ) 力

在液压机下横梁底部装有顶出 ( 或液压垫 ) 缸,以顶出

工件或拉深时进行压边。

最大允许偏心距

最大允许偏心距是指工件变形阻力接近公称力时所能允

许的偏载力中心的最大偏移量。

滑块速度

是指压机的滑块运行的快慢,压机的滑块速度分为空程

下行、工作和回程三种速度。

工作台尺寸

压机在实际使用时,允许安装模具的最大平面尺寸长 x

宽称为液压机的工作台尺寸。

上死点

上死点是压力机滑块上下运动的上端终点。

下死点

下死点是压力机滑块上下运动的下端终点。

第73页

技术 TECHNOLOGY 71

2024.11 金属板材成形

冲压方向

冲压力的方向。

送料

送料是将原材料送入模具以供冲压。

送料方向

工件进入模具的方向。

冲裁力

冲裁时所需的压力。

压料力

压料所需的压力。

滚轴送料设备

滚轴送料设备是使用成对滚轴将原资料夹紧并送入冲模

的设备。资料的送进是经过滚轴的周期性旋转完结的。

钩式送料设备

钩式送料设备是使用往复运动的钩子伸入孔内带动原资

料送入冲模的设备。

理件

理件是将冲件(绝大多数为冲裁件)理齐堆叠。

理件设备

理件设备是将冲件理齐堆叠的设备。

料槽

是使冲件顺序进入或离开模具的槽形通道。

上件装置

上件装置是将工序件送入模具的装置。

出件装置

出件装置是使已冲过的工(序)件从模具中外出的装置。

夹持送料装置

夹持送料装置是利用机械、气压或液压机的夹紧、放松

和往复动作将原材料送入冲模的装置。

送料设备

送料设备是将原资料送入模具的设备。常见的送料设备

有滚轴式、夹持式、钩式等。

料斗

料斗是带有使成形冲件自动定向送出机构的斗形容器。

料槽

料槽是使冲件顺序进入或离开模具的槽形通道。

钩式送料装置

钩式送料装置是利用往复运动的钩子伸入孔内带动原材

料送入冲模的装置。

理件

理件是将冲件(绝大多数为冲裁件)理齐堆叠。

理件装置

理件装置是将冲件理齐堆叠的装置。

出件设备

出件设备是使已经经过冲制后的工(序)件从模具内顶

出的专用设备。

夹持送料设备

夹持送料设备是使用机械、气压或液压机的夹紧、放松

和往复动作将原资料送入冲模的设备。

总结

在工业制造生产中,模具被称为工业之母,可见模具的

重要性。模具是通过压力机施加压力将原材料变形成所需的

形状和尺寸的产品,没有模具和压力机,冲压件生产就无从

谈起,两者相辅相成,缺一不可。两者有机结合才能生产出

精度高、尺寸稳定、面品好的冲压件。所以我们冲压人了解

和学习冲压模具和压机设备术语对工作帮助非常有意义。

第74页

72 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

基于AI+机器视觉的

冲压件智能装箱系统

文 | 龙 传、王 飞 宇、冯 硌、何 朝 阳、栾 庆 顺·一汽 - 大众汽车有限公司成都分公司

冲压作为汽车生产的第一道工序,决定着一台汽车整体质量的基础,在传统的四大工艺中,冲压的自动化程度

非常高,但是在成型零件的装箱工作中,目前大部分仍然采用人工装箱的方式,装箱人员工作繁重,并且装箱过程

质量变化大。本文着重讨论基于深度学习的机器视觉系统在冲压成型零件的识别与应用,构建了一套智能的视觉检

测模型,通过模型的训练与学习,可以快速精准识别成型零件和零件器具的空间坐标,实现机器人自动装箱,从而

可以替代人工装箱的繁重工作。研究结果表明,视觉计算坐标与 KUKA 机器人实现实时以太网通讯,机器人可以多

次高精度的精准抓取不同姿态的成型零件,并通过坐标的偏移,实现机器人可以无磕碰,无质量缺陷的将零件送入

零件器具。

研究背景

冲压自动化的发展趋势

冲压作为整车制造的开端,决定着一台汽车的整体质量

的基础,冲压设备的自动化程度非常高,但是成品零件的装

箱仍然采用人工装箱的方式,这种操作方式不仅速度慢,而

且在长时间重复劳动后,工人容易疲劳,导致装箱错误或者

生产节拍变慢。同时,人工装箱的质量稳定性也难以保证。

人员的装箱动作受情绪、注意力等因素的影响,可能会出现

漏装、错装或因装箱的动作产生零件的缺陷,影响产品质量。

工业 4.0 和智能制造理念的推动

工业 4.0 强调通过物联网、大数据、人工智能等先进技

术实现制造业的智能化转型。在冲压生产环节,智能制造理

念要求构建一个高度自动化、信息化的生产系统。自动装箱

作为冲压生产流程中的一个重要环节,也需要进行智能化改

造。通过智能摄像头对零件位置进行识别,并通过 AI 的智

能算法,精准定位零件空间坐标,实现与机器人的智能通讯,

完成完整的装箱动作。

研究意义

提高生产效率

冲压自动装箱系统能够实现快速、连续的无偏差装箱作

业。它可以按照预设的程序和生产节拍,准确无误地将冲压

产品装入器具中。与人工装箱相比,自动装箱的速度可以大

幅提高。例如,在一些高速冲压生产线中,自动装箱设备每

小时可以完成数千件产品的装箱任务,是人工装箱效率的数

倍甚至数十倍。这有助于企业在单位时间内生产和包装更多

的产品,满足市场对产品的大量需求,提高企业的整体生产

能力。

提升产品质量和装箱质量

自动装箱系统通过视觉系统和先进的传感器技术,可以

确保产品在装箱过程中不受损坏。它能够对产品进行轻柔的

抓取和放置,避免了人工装箱过程中可能出现的碰撞、划伤

第75页

技术 TECHNOLOGY 73

2024.11 金属板材成形

项目研究目的

此次研究主要是在车间层面搭建视觉系统和机器人系

统,通过视觉和机器人系统的融合,实现成型零件的精准识

别,并通过对装箱器具的有效识别,器具的摆放位置可以不

再利用严格的机械定位,视觉识别出的位置偏差,直接通过

机器人进行位置修正,实现真正意义上的自动化装箱。

本项目基于 AI 智能算法和视觉系统,有效实现零件任

意位置的识别和抓取。研究目标具体如下:

1)出料端左右两侧各增加一个 KUKA 机器人,并搭配

视觉系统,实现成型零件的精准自动抓取。

2)利用 AI 算法,提升成型零件识别的准确度,由 60%

等情况。同时,自动装箱设备可以严格按照设定的装箱规则

进行操作,比如产品的排列方式、每层的数量等,有效避免

了错装、漏装等质量问题,提高了装箱的准确性和规范性,

从而提升了产品整体质量。

降低生产成本和提高经济效益

虽然自动装箱设备的前期投资可能较高,但从长期来看,

它可以为企业节省大量的劳动力成本。减少人工操作意味着

企业在人力方面的支出减少,包括工资、福利、培训等费用。

而且,由于自动装箱系统的高效和准确性,能够减少因装箱

错误导致的产品返工和浪费,降低了生产成本。

图 1

图 2

第76页

74 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

提升到 98%。

3)降低人员符合,让机器人代替人工,完成重体力工作。

4)充分利用机器人和视觉结合的成果,降低装箱过程

的质量缺陷,提升产品质量。

第一节 解决方案对比评估

基于冲压行业主流压机线的视觉系统应用,在 VMT 测

量系统上,尝试将测量平面板料的 2D 摄像头应用在测量成

型的不规则零件上,通过制作零件特征点,VMT 可以识别

到零件的空间坐标,但是在整体的计算过程中,耗时较长,

而且基于光照和灯光的影响,识别的效率上受到严重影响,

再将数据传输给机器人系统做运动偏移,时效性上相对较差,

无法高速的满足生产线匹配要求。

在此基础上,我们尝试一种新的方法,基于当前市场的

摄像头技术,并结合人工智能领域的卷积神经算法,制作一

张标准的成型零件的主要特征点,将特征模型,加载到我们

的人工智能算法中,让系统自动的学习,零件在不同位置,

不同光照情况下,特征点进行多工况的识别和学习,当零

件出现在摄像头视野时,基于学习的结果,系统可以最高

0.1s 的速度,识别出零件当前所在的空间位置,结合我们在

KUKA 机器人服务器端安装数据传输插件作为传输桥梁,直

接将目标位置发送给机器人控制系统,无需再做空间位置的

二次计算,大大缩短了整体的节拍时间。

经过对比可知

①精度和可靠性:

在某些特定条件下,经过精心设计和校准的 VMT 测量

系统可以提供非常高的测量精度和可靠性,尤其对于规则形

状和已知特征的物体,但是基于软件算法的单一,对外界环

境的要求较高,当零件的位置变动较大时,计算时间较长。

视觉卷积神经计算的精度可能受到数据质量、训练程度、

模型复杂度等因素的影响,在一些复杂或特殊的测量任务中,

在计算时间上,占有很大的优势 。

②数据需求:

视觉卷积神经计算需要大量的标注数据进行训练,以学

习到有效的模式和特征,从而适应各种不同外部环境和各种

姿态的零件识别。

VMT 测量系统相对来说对数据的需求量较小,更多依

赖于测量设备的硬件性能和算法的优化,计算较为单一。

图 3

第77页

技术 TECHNOLOGY 75

2024.11 金属板材成形

③灵活性和适应性:

视觉卷积神经计算具有较强的灵活性和适应性,可以通

过更新数据和重新训练来适应新的任务和场景。

VMT 测量系统的灵活性相对较低,其算法和参数通常

需要根据具体的测量对象和要求进行专门的调整和优化。

视觉系统

机器视觉技术作为一种高效、准确的检测和控制手段,

正逐渐成为工业生产过程中不可或缺的一部分。它能够模拟

人类视觉功能,获取和处理图像信息,为工业生产提供智能

化的决策支持。

机器视觉技术主要基于光学成像、图像处理和模式识别

等原理。通过相机等成像设备获取物体的图像,然后运用图

像处理算法对图像进行增强、分割、特征提取等操作,最后

利用模式识别技术对物体进行识别和测量。现场技术落地原

理:

我们通过实验验证得出单眼也能感知三维世界。结论是:

人有先验知识做指导。但单目是如何三维感知的呢?以看一

棵树为例,当我们对树的尺寸一无所知时,一个树的图像可

对应无数个树的未知姿态。而当树的尺寸形状已知时,一个

树的图像就只能对应一个树的位置姿态了。当我们对树的形

状尺寸有先验知识时,树的二维图像跟树的三维位置姿态有

一一对应的关系,进一步的,这种关系可通过深度神经网络

建立映射,如果把一个树的图像和与其对应的树的未知姿态

合并成为一个数据,这样的数据仍有无数个,所以还得想办

法缩小这个数据空间。有效的方法是给摄像头附加传感器,

粗略获取树的位置姿态,这样就能缩小数据空间,不仅有利

于深度神经网络的训练,还可以提高三维姿态估计精度。

应用

工程上还得解决物体抖动,反光,形状对称,变形,环

境明暗、复杂背景等等问题才能实际应用。例如深度学习、

机器学习算法等,提高对物体的识别和分类准确率,为机器

人提供视觉引导,使其能够准确地执行抓取、搬运等操作。

需要与其他自动化设备和生产系统进行无缝集成,实现协同

工 作。 目 前 可 适 配 KUKA/ESTUN/KEBA/ABB/FANUC/

机器人,在冲压自动装箱领域应用中,首先得绘制零件和器

具 1:1 的三维视图,其次扫描出零件的三维图像,在器具和

零件三维模型中创建用于机器学习的特征位置和参考基准。

导入用于训练的服务器中进行训练,以获得最终可识别对比

的参考模型。在生产现场,器具和零件实物在高速摄像头的

作用下快速拍照以获取器具和零件姿态,在 0.1 秒范围内可

计算出器具和零件的 XYZ 坐标。视觉服务器将坐标值发送

给机器人,以实现最终的自动装箱功能,以门内板的自动装

箱测试时计算,响应时间小于 0.1 秒,四个机器人一模双件

时整线节拍最高能到 15 次。在摄像头视野范围内,零件或

工位器具位置姿态不受限。

图 4

第78页

76 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

机器人控制系统

机 器 人 控 制 部 分 需 要 两 个 软 件 JOpenShowVar

和 KUKAVARPROXY。JOpenShowVar 是 一 个

用于库卡工业机器人的 Java 开源跨平台通信接口。

JOpenShowVar 与所有使用库卡机器人控制器(KR C4)

和库卡机器人控制器 (KR C2)的库卡工业机器人兼容,

JOpenShowVar 作为客户端在远程计算机(EdgeBox)

上运行,KUKAVARPROXY 作为服务器在 KRC 上运行。

JOpenShowVar 在本地(EdgeBox)与用户程序交互,

并通过 TCP/IP 与 KUKAVARPROXY 服务器远程通信。

而 KUKAVARPROXY 是一个多客户端服务器软件,用

Visual Basic 6.0 编写,可以同时为多达 10 个客户端提供

服务。KUKAVARPROXY 打通了库卡 CrossComm 接口。

该接口允许与机器人的实时控制过程进行交互,并可以执行

多种操作,如选择或取消特定程序、错误和故障检测、重命

名程序文件、保存程序、重置 I/O 驱动程序、读取变量和写

入变量。KUKAVARPROXY 集成了读取和写入功能。这些

功能访问的所有变量都必须在预定义的全局系统数据列表中

声明为全局变量才可以被读写。从基本类型到更复杂的结构,

都可以声明各种变量。

在现场的实际应用中,KR C4 机器人与西门子 PLC 采

用 PROFINET通讯,PLC远程控制机器人启动、停止、暂停、

暂停恢复,此外机器人也为 PLC和 EdgeBox传递数据(PLC

传递信号给 Edgebox 都是拿机器人作为中转站,PLC 不会

直接把信号传给 Edgebox,反过来 Edgebox 也不会直接把

信号传给 PLC),机器人还监控一些关键的设备信号并控制

一些辅助设备。KUKA 机器人(控制系统 KR C4),程序

使用前要先进行 EdgeBox 与机器人的手眼标定,机器人启

动时,装箱位置放置的工位器具必须是空的,否则会发生零

件磕碰、设备损坏、人员伤亡等严重事故,工位器具箱满时

更换后的工位器具必须为空箱(否则会发生零件磕碰、设备

损坏、人员伤亡等严重事故),此外工位器具的配置要求,

常规件器具至少两个,用于交替装箱,返修件器具的装箱策

略可以根据需要进行设定。

自动化装箱程序主要涉及的功能有:处理 EdgeBox 发

送的零件数据,根据数据执行相应的装箱程序,对装箱过程

中监控到的事件,做出相应的处理。必要的事件包括,PLC

的信号处理、与 EdgeBox 互通的信号、掉件暂停、器具异

常(箱满或不在装箱位置)、机器人侧控制按钮等等。

为实现上述功能,要对零件装箱的运动轨迹设计相应的

程序运动指令,对零件数据的处理需要设计相应的控制逻辑,

对装箱过程中的事件通过中断触发并执行相应的子程序。

程序通过具体实例讲解相关的控制逻辑,编程人员可以

根据具体的需要进行相应的扩展。实例:KUKA 机器人上设

有启动指示灯和掉件暂停指示灯,一般一个机器人对应两个

工位器具(也可对应更多的工位器具包括装返修件器具,但

在本说明书中不做额外说明),两个器具要么都装正常件,

图 5 主程序的总体结构流程图

第79页

技术 TECHNOLOGY 77

2024.11 金属板材成形

图 6

图 7

要么都装返修件,每个工位器都设有器具异常指示灯。

主程序的组成和结构

程序包含少量的运动指令和大量的控制指令,运动指令

主要完成零件的装箱动作、机器人复位动作和掉件调试动作,

控制指令实现装箱过程的各种控制逻辑。

程序的主体为循环指令,一般情况下,程序每循环一次

对应一个零件的装箱过程,装箱前要先判断零件的信号和器

具状态信号,然后执行对应的装箱程序,装箱过程中实时监

控各个状态信号并通过中断程序进行触发。程序的总体结构

如下图所示。

安全控制系统

为了机器人安全运行,机器人运行安全区域应遵循 ISO

标准,如 ISO 10218-1:2011 的标准,只有严格遵循这些

标准,才能保证机器人在工作过程中不会对周围的人员和设

备造成危害,提高生产的安全性和效率。为此我们团队在项

目开始阶段就如何保证机器人安全运行做了以下安全方案:

物理隔离

按照机器人运行空间范围及装箱工位需求,在机器人和

工位外围安装隔离网,安全护栏等设备,将机器人的工作区

域和操作人员的活动区域进行物理隔离,防止人员误进入危

险区域。

安全控制系统

安全控制系统是一种提供高度可靠安全保和手段的系

统,它旨在最大限度的避免设备的不安全状态,防止恶性

事故的发生,保护生产装置及人身安全。项目采用西门子

FailSafe 故障安全技术,可以确保安全条件不满足时控制系

统马上切换到安全模式,切断机器人运行使能,保证人员和

设备安全。

安装安全部件

在机器人运行区域外围采用 SICK 安全光栅光触动设备

以及电磁安全锁,确保有人员或物体进入危险区域时,机器

人能够立即停止运

行。

同时在空间防护

方 面 采 用 ELCO 平

面安全光幕,设定虚

拟安全防护区域,实

现机器人运行区域安

全监控全覆盖。

安装声光报警装

通过在工位区域

安装声光报警装置可

第80页

78 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

以通过红蓝黄绿四种颜色来确定设备运行状态,红色代表故

障停机,绿色代表自动化运行正常,黄色代表警示,蓝色代

表手动操作,通过区分不同的状态指示引起操作人员注意,

同时利用声音装置能够加强安全防护设备的报警效果,保障

操作人员的生命安全。

效果验证

基于 AI+ 视觉技术 + 机器人的高效融合,实现了冲压成

型零件的自动装箱,冲压车间在视觉技术和机器人技术上都

取得了极大的技术成果,在成本,效率,质量实现了预定的

目标。

成本方面,基于汽车市场的高竞争态势,电车市场的不

断冲击下,面对市场高昂的上千万的商业技术,各大汽车厂

商的投资力度都在缩减,冲压车间基于 AI和视觉的技术研究,

成功的以相对低的成本,自主实现了冲压件的自动装箱技术,

预计为公司节约成本接近千万。

质量方面,运用 AI 智能学习和图像处理技术可以高效

的精准的定位零件位置和器具的位置,通过规划机器人的轨

迹路径,可以实现零件稳定的以不变的姿态装入器具,实现

质量的全过程可控,降低装箱产品缺陷 100%。

在效率提升方面,基于 AI 的算法模型,不断优化算法

模块,实现零件和器具的高速识别和精准识别,并充分优化

机器人运行轨迹和识别速度,实现高节拍的高效率自动装箱

生产,最高节拍可达 12 次 /min。

基于以上技术的实现,目前在冲压车间已经实现门内板,

行李箱内板,纵梁,轮罩,侧围等共计 8 种零件的稳定生产

装箱,并随着算法和模型的不断升级,整体的稳定性和适应

性都将大幅度的再次提升。

结论

随着工业自动化的发展,自动装箱与视觉系统结合的应

用越来越广泛。对于整车冲压而言,整车覆盖件尤其是大型

覆盖件的人工装箱存在劳动强度高、效率低下、品质损伤、

安全隐患等诸多问题,我们的研究课题可以从很大程度上解

决上述问题,并具备以下优势:节省人工成本,降低劳动强度;

降低安全隐患,减少工伤伤害;稳定运行,大大缩短装箱时间;

避免人工装箱过程中对零件的磕碰划伤,提高零件品质。

通过视觉技术和机器人的有效融合,结合人工智能的高

效算法,使得零件的定位技术可以越来越快,越来越精准,

大大提高生产效率和产品质量,降低生产成本。此外,视觉

系统还可以对装箱过程进行实时监控和反馈,及时发现和解

决问题。

基于此课题项目,对视觉系统和机器人结合技术的未来

展望。

更智能化:未来的自动装箱与视觉系统将更加智能化,

能够自动识别和适应不同的物品和装箱环境,提高装箱的灵

活性和适应性。

更高速化:随着生产效率的不断提高,自动装箱与视觉

系统的速度也将不断提高,以满足更高速生产的需求。

更高精度化:对于一些对装箱精度要求较高的行业,如

电子、医药等,自动装箱与视觉系统的精度也将不断提高。

更多功能化:未来的自动装箱与视觉系统将不仅仅局限

于装箱功能,还可能具备其他功能,如检测、打标、贴标等,

实现多功能一体化。

图 8

第81页

技术 TECHNOLOGY 79

2024.11 金属板材成形

第82页

80 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

Deburring machine specially designed for laser cutting parts

专门为激光切割零件设计的去毛刺机

SG1030-NG+JS

去毛刺机

地址: 杭州市余杭区瓶窑镇彭安路53-1号 电话:0571-88524368 联系人: 龚先生 13968085257

第83页

技术 TECHNOLOGY 81

2024.11 金属板材成形

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金属板材成形 2024.11

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技术 TECHNOLOGY 83

2024.11 金属板材成形

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84 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.11

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技术 TECHNOLOGY 85

2024.11 金属板材成形

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86 TECHNOLOGY 技术

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技术 TECHNOLOGY 87

2024.11 金属板材成形

第90页

88 INFORMATION 信息

金属板材成形 2024.11

部分优秀金属板材成形加工企业

杭州沃达钢铁有限公司 义乌市君和创美供应链管理有限公司

常熟市盛大金属制品有限公司

MFC NO.00002 MFC NO.00003

产品

农用机械,医疗配件,气动阀盖体,耐材保护壳,钣金件

制品分类

大型拉伸件

生产设备

大中小型拉伸机,冲床,激光切割机,折弯机

产品

主要从事 : 工程转接件、防火铁皮深加工、预埋件、防撞桥

墩及异型件生产,同时承接各种金属材料的切割、下料、打

孔来料加工业务

产品

压花门板、激光切割造型、市政建材等系列产品

制品分类

钣金

生产设备

钢板激光切割生产线、数控等离子切割平台、大型剪板机、冲剪机、

组合打孔平台、大吨位折弯机、型钢专用下料机、焊接机等

制品分类

钣金

地址:浙江杭州拱墅区湖墅南路 481 号六层 610 室

联系人:刘颖先生

手机:18658823000

地址:浙江金富源 A 区

联系人:卢丰达 手机:13967444017

产品 制品分类 生产设备

加工区域分布图

江浙沪

3

江浙沪

1

2

MFC NO.00782

MFC NO.00783 MFC NO.00784

地址:江苏省苏州市常熟市

电话:0512—52586666

手机:13906238005

生产设备

激光切割机等专业钣金加工设备

第91页

信息 INFORMATION 89

2024.11 金属板材成形

6 7

4 5

无锡金尊科技有限公司 浙江精攻金属制品有限公司

常熟市沙家浜飞亚金属材料有限公司 台州市路桥创兴不锈钢有限公司

MFC NO.00785

MFC NO.00787

MFC NO.00786

MFC NO.00788

制品分类

钣金、冲压

制品分类

钣金

生产设备

数控折弯机、数控刨槽机、万瓦激光切割机、压铆机、数控

转塔冲床冲孔机等

生产设备

大型金属光切割机 5 台 ( 进口百超激光机 8kw 和 15KW 各

1 台,国产华俄 3kw2 台,管材切割机 4kw1 台 ),数控剪

折弯机 9 台 ( 金方圆数控折弯机 ),进口创槽机 2 台 ( 韩国

正元 ),OTC 焊接机器人激光焊、彩钢压型等

地址:江苏新吴区旺庄路 60 号 322-20

联系人:雷亮

手机:18851511676

地址:浙江金华义乌市北苑街道西城路 186 号

联系人:杨崇安

手机:15088288857

产品

剪板、折弯、焊接、等离子切割、各种类型金属板

产品

不锈钢水箱、不锈钢水塔、不锈钢冷凝器、不锈钢烟管、粮

用器材、塑料制品、环保设备等

制品分类

钣金

制品分类

钣金

生产设备

专业钣金加工设备

生产设备

专业钣金加工设备

产品

不锈钢钣金加工、激光切割加工、冲压加工、折弯加工等不

锈钢产品专业加工

产品

专业从事铁管、铁板、不锈钢管、不锈钢板等原材料批发零

售到剪折加工、激光加工、焊接饭金加工、不锈钢工程

地址:江苏常熟市常熟市常昆工业园 D 区

电话:0512-52576179

地址:浙江台州路桥区横街镇泉井村

联系人:林太建

手机:13968633740

第92页

90 INFORMATION 信息

金属板材成形 2024.11

10 11

8 9

浙江捷洋智能装备有限公司 台州市椒江区荣鼎板金机械厂

佳慧许愿 ( 浙江 ) 智能电气股份有限公司 宁波泰伦斯金属制品有限公司

MFC NO.000789

MFC NO.00791

MFC NO.00790

MFC NO.00792

产品

机柜、机箱、操作台等各类专用设备壳体及配件的研发设计、

数控加工、焊接、喷涂、组装等整体解决方案和一条龙服务

产品

大型卷板、激光切割、钢板卷圆、非标焊接、三棍卷板机等

产品

制品分类

钣金、冲压

制品分类

钣金

生产设备

大型激光切割机、数控折弯机、数控冲床、喷涂流水线等

生产设备

专业钣金加工设备

地址:浙江温州鹿城区藤桥镇盛丰路 38 号 A 幢

联系人:黄学辉 电话:86 0577 18968853929

手机:18968853929

地址:浙江省台州市椒江区洪家街道小板桥村台州联合钢材五金市场

联系人:蔡建荣 电话:86 0576 82452027

手机:13073889613

产品

机箱机柜非标定制、钣金加工定制、金属插座箱加工、防爆

控制柜加工、威图柜加工、体机设备柜加工

产品

钣金件、冲压件等产品

制品分类

钣金

制品分类

钣金、冲压

生产设备

通快激光切割机等专业设备

生产设备

宏山激光切割机、迅镭激光切割机、冲床等

地址:浙江省宁波市鄞州区潘火街道宁和路 376 号

联系人:史升军 电话:86 0574 18157495894

手机:18157495894

地址:浙江省宁波市海曙区浙江宁波海曙区高桥镇岐阳村小岙山处

联系人:郑巧儿 电话:86 0574 19032181218

手机:18268509546

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