本文设计的冲压自动化生产线控制系统实现了电热水器内胆压制过程的全自动化生产，改变了传统的内胆生产方式，显着提高了内胆产品的质量和生产效率。本系统电气部分的安装和调试电气连接及现场接线应符合国家标准。

生产线安全系统设计

冲压自动上下料生产线生产现场的安全性是系统设计时需要考虑的重点问题之一。在控制安全设计上，系统将生产线中的每台机床和机器人划分为若干区域，将每台机床和机床作为一个单独的单元，实现对每个单元自身的有效控制，避免干扰，同时在机床和机器人的公共空间设置防撞空间，提高设备运动的安全性。另外，为了避免电压变化影响机器人设备的运行，每个冲床都设有一个从主线接入的电源插座，不能从冲床接入。

冲压生产线控制系统设计

为了在生产过程中达到运行速度快、定位准确、效率高的目标，各种设备的自动控制及其协调控制就显得尤为重要。下面主要分析冲压生产线控制系统的设计。

控制系统的硬件设计

冲压自动化生产线电控系统主要由压力机、机器人及辅助设备组成。控制系统硬件设计时需充分考虑以下两点： (1)压力机、机器人及辅助设备三部分工艺参数的选择 设定、配合、动作配合调整由确保整条自动化冲压生产线正常运行的控制系统；(2)在设计控制系统时，需要结合整条生产线占地面积大和各设备之间的间隔。综合考虑体积大、涉及设备多、整体系统控制复杂的特点。

根据以上分析，基于该生产线的特点，在其控制系统的硬件设计中，选择了分布式控制系统。在实现整体控制的基础上，各设备可以实现自己灵活的控制要求，也可以有效实现控制信息和数据。设备间有效转移，有效解决设备间分布广的问题，使整条生产线的设备间高效运转。

控制方案的思路是将整个现场设备层的自动化系统分为机器人自动化控制和冲床自动化控制两部分。线头PLC作为机器人控制部分的控制系统，通过总线连接各单元的变频器和机器人，并通过耦合器与压力机的PLC实现数据交换。

与上述机器人部分的控制思路类似，压力机自动化部分采用PLC作为控制系统，通过总线实现现场各个压力机PLC的数据交换，分配分布式I/ O、编码器、变频器、直流调速器等协调连接。

选择集散控制系统易于扩展，灵活实现冲压工序的增减。此外，由于该方案布线结构简单，安装维护方便，可靠性高，经济实用。

控制系统软件设计

控制系统软件流程

系统上电后，主控系统完成初始化操作后，检测判断机器人冲压机床和非标作业机是否处于正常就绪状态。如果他们都准备好了，就等待命令。操作者可以通过拨动开关在自动模式和手动模式之间切换。; 程序进入自动模式后，按下启动开关后，整条生产线进入自动运行状态，直到按下停止或复位按钮或出现故障。

系统PLC程序功能设计

PLC软件组成主要包括：手动功能、自动功能、报警查询、故障处理、参数修改。为了满足冲压生产线的工况，实现系统控制的人性化要求，系统PLC的程序功能设计需要满足以下要求： (1)满足单动作的手动控制。(2)工作循环的自动控制。(3)故障处理功能和报警功能。(4) 在线交流功能。(5)参数修改功能。

人机界面

一旦系统出现故障，整条生产线将停止工作，系统自动进入故障处理模块，通过故障查询根据故障级别完成系统故障响应，进行故障报警，并自动生成报警日志并显示在触摸屏上。

屏幕上。

系统工作节奏和动作周期

为便于分析，以多工序顶盖为例，将冲压生产线分为六个单元：（1）第一工位（拉伸），采用自动料架上料，两个料仓操作. (2)第二站(修边)与第一站同向，不翻边。(3)第三站(打孔)与第二站同向，不翻转。(4)第四站(翻边)，与第三站同向，不翻边。（五）第五站

（铆法兰），与第四工位同向，不翻边。(6) 铆接下料单元。

一般来说，一条生产线的整体节拍时间是由动作最慢的单元的工作时间决定的，所以要分析生产线的工作节奏，就要分析包括机器人单元在内的动作循环时间。

经实际生产验证，生产线系统连续运转，上盖5个工程+下盖2个工程，生产时间10H，最大产量约4000片。

冲压自动上下料生产线总体方案

冲压自动化生产线总体方案接线图

机器人冲压下料生产线是电热水器内胆端盖冲压自动化生产线，主要由1套PLC主控系统、4台冲床、2台油压机、1台3kg机械手（法兰机）、10kg机械手1台（自动送料机）、GSK-RB08机器人7台等相关设备。总体方案接线如图1所示。通过机器人系统的集成，使热水器内胆冲孔、下料生产全过程实现自动化。

上下料机器人系统总体要求

电热水器内胆装卸机器人冲压生产线要求整个系统工作流程自动化。具体要求包括以下几个方面：

要求

相邻两台冲床的高度和模具下模的高度之和不应超过300mm。

模具自动化要求

(1)模具要求上下模脱模顺畅，不得有卡料现象。(2)另一模的开模空间高度(不包括定位用的活动空间)尽量大于100mm，特殊情况可采用特殊结构。(3)模具应有导向定位装置，并有足够的导向空间。(4)产品应尽量少翻面。由于机器人只能从正面取放料，每次增加翻转都需要辅以翻转台和机器人。(5) 考虑到兼容性，多个产品的翻转过程尽可能设计在同一个过程中。

场地要求

当两机中心距小于2200mm时，机器人正对机床，摆臂角度可小于180°，速度更快。当两机中心距大于2200mm时，需将机器人反方向放置在机台中间，摆臂角度为180°。

对控制系统的要求

控制系统结构设计合理，运行平稳，控制精度高，传动方案可靠性高，噪音低。

经济要求

尽量结合用户单位的需要，在不改变用户单位原有冲孔机构和安装场地的基础上进行改造，降低投资成本。

内胆制造工艺流程

内胆冲压阶段，在准备好各道工序模具的基础上，10kg机械手（自动送料机）自动将出料位置的毛坯用吸盘抓取到传送带上，然后通过检测仪到检测毛坯（电热水器金属圆盘盖分两个位置叠在一起，盘盖叠放时涂防锈油，吸盘吸时可能造成多个盘盖粘在一起，但一次只能抓取一个。）允许将单个板盖转移到机器人5的取料位置。当有多个时，10kg机械手将其带回传送带等待为下次喂食；机器人5喂食：送料机上的毛坯到达取料位后，机器人5抓取毛坯（板盖）分别冲压液压机E和液压机F（生产线分为两条支路）；机械手4上下料：液压机E冲压完成后，半成品由落料装置定位。，机器人4抓取冲床A的半成品；机器人3上下料：冲孔A完成后，机器人3抓取半成品进行冲孔B；机器人2下料：冲床B完成后，机器人2抓取冲床C的半成品，等待3kg机械手（翻边机）抓取热水器端盖的法兰，放在半成品端打孔前盖好；机器人1下料：冲孔C完成后，机器人1抓取成品（热水器左端盖）下降 机器人6上下料：油压机F冲孔完成后，冲孔后的半成品由落料定位装置，机器人6抓取半成品，由冲床D进行冲压；热水器右端盖）卸载。

本文根据电热水器内胆冲压加工的性质和特点，针对冲压产品开发的基于工业机器人的冲压上下料自动化生产线，不仅可以适应当前的冲压自动化加工环境，而且生产效率也稳步提高。它在工业上也具有一定的通用性，与冲头和模具的兼容范围很广。