1.1　測試沖床手動/自動運行

1.1.1　沖床組成及工作過程

沖壓工序即對沖床設備上的板材、管材和型材等原料施加作用力，使其塑性變形甚至分離而得到有特定造型、大小和功能的產品。在國民生產中，相對于傳統機械加工，沖壓工藝更加節約材料和能源、效率高、對操作者技術要求不高，并且通過各種模具應用可以做出機械加工所無法達到的產品，用途越來越廣泛。

傳統的沖壓模式中，人工上下料的操作方式無法負荷沖壓設備快節奏的生產以及工人施工過程中存在安全隱患[圖1-1（a）]，將現代控制技術和計算機技術運用到沖壓設備上，通過引進機器人取代人工[圖 1-1（b）]進而保證工作效率和安全性。為了提高生產效率，將過去單臺沖床加工的生產方式轉變成連續自動化生產，在每兩臺沖床設備之間搭配一臺機器人使用，既能夠減少人力資源方面的投入，又可以大幅提高生產效率，使智能化成型技術走在科技發展的前端。兩種上下料作業模式的特點對照見表1-1。

隨著自動化生產和綠色制造的發展，特別是工業機器人應用的普及，可以滿足大規模、批量化的生產作業，因此越來越多的企業青睞于使用工業機器人來代替人工。目前國內外的汽車制造商，在汽車零配件的生產過程中基本實現機器人自動上下料，如圖1-2所示為機器人上下料在沖壓生產中的應用場景之一。

沖床就是一臺沖壓式壓力機，由機械部分和電控部分組成，如圖1-3所示。沖床對材料施以壓力，使其發生塑性變形，而得到所要求的形狀與精度，因此通常需配合一組模具（分為上模和下模）。沖床工作時將材料置于模具之間，由機器施加壓力使其變形，得到所需生產的零部件。

沖床的工作過程是油泵把液壓油輸送到集成插裝閥塊，通過各個單向閥和溢流閥把液壓油分配到油缸的上腔或者下腔，在高壓油的作用下，使油缸進行運動，從而完成沖壓作業。液體在密閉的容器中傳遞壓力時遵循帕斯卡定律。沖床通常采用油泵作為動力機構，一般為容積式油泵。為了滿足執行機構運動速度的要求，選用一個油泵或多個油泵。低壓（油壓小于 2.5MPa）用齒輪泵；中壓（油壓小于6.3MPa）用葉片泵；高壓（油壓小于 32.0MPa）用柱塞泵。可用于各種可塑性材料的壓力加工和成型，如不銹鋼板的擠壓、彎曲、拉深及金屬零件的冷壓成型，同時亦可用于粉末制品、砂輪、膠木、樹脂熱固性制品的壓制。

1.1.2　機器人上下料工作站組成

依據功能構成劃分，一個機器人上下料工作站大致可以分為機器人系統和沖床系統兩套子系統，如圖1-4所示。其中，機器人系統由機器人控制器（含示教盒）、操作機（機器人本體）和末端執行器（氣動吸盤）構成，負責上下料動作的實施；沖床系統如前文所述。機器人上下料系統的各組件的作用和要求如表1-2所示。

機器人上下料工作站如圖1-5所示。工作站包含操作機（機器人本體）、機器人控制器（含示教盒）、末端執行器（氣動吸盤）、簡易工件臺及安全圍欄等。工作站各部分作用和主要參數如表1-3所示。

在機器人上下料作業過程中，為實現由機器人控制器自動控制沖床進行沖壓作業，需要將機器人控制器與沖床控制器之間的相關信號進行匹配連接，接線原理圖見圖1-6。

1.1.3　認識沖床的安全注意事項

（1）認識沖床的安全操作規程

由于沖床具有速度快、壓力大的特點，因此采用沖床進行沖裁、成型必須遵守一定的安全規程，具體要求如下：

①暴露于壓機之外的傳動部件必須安裝防護罩，禁止在卸下防護罩的情況下開車或試車。

②沖壓前應檢查主要緊固螺釘有無松動，模具有無裂紋，操縱機構、自動停止裝置、離合器、制動器是否正常，潤滑系統有無堵塞或缺油，必要時可開空車試驗，開空車具體操作步驟如表1-4所示。

③安裝模具必須將滑塊開到下死點，閉合高度必須正確，盡量避免偏心載荷；模具必須緊固牢靠，并經過試壓檢查。

④工作中注意力要集中，嚴禁將手和工具等物件伸進危險區內。小件一定要用專用工具（鑷子或送料機構）進行操作。模具卡住坯料時，只準用工具去解脫。

⑤當發現沖床運轉異常或存在異常聲響（如連擊聲、爆炸聲）時，應停止送料并停車，檢查原因（如轉動部件松動、操縱裝置失靈、模具松動或缺損）并及時進行維修。

⑥每完成一次沖壓后，手或腳必須離開按鈕或踏板，以防止誤操作。

⑦兩人及以上操作時，應定人開車，注意協調配合好。完成操作后應將模具落靠，斷開電源，進行必要的清掃，保持設備及場地清潔。

（2）認識機器人沖床上下料工作站的安全防護裝置

開啟機器人沖床沖壓作業之前，需正確認識機器人沖床上下料工作站的安全防護裝置的作用，如門鏈開關、安全光柵、外部急停按鈕、示教器急停按鈕、控制柜急停按鈕，各防護裝置示意圖如表1-5所示。

1.1.4　沖床手動模式運行測試

沖壓作業的上下料模式分為人工上下料和機器人上下料兩種運行模式，如圖1-7所示。人工上下料需要操作人員人工完成上下料和控制沖床進行沖壓作業，即沖床手動模式，具體操作步驟如表1-6所示；機器人上下料則由機器人替代人工完成上下料和控制沖床進行沖壓作業。手動模式存在一定危險性，特別是在人工上下料的過程中，極容易由于誤操作或者機械故障導致人身傷亡事故，而自動模式則可以完全規避這種危險。

1.1.5　手動操作機器人示教器控制沖床沖壓測試（I/O測試）

采用機器人進行上下料，需在機器人與沖床之間建立聯系，如圖1-6所示。為了使機器人更好地完成上下料，操作者應在機器人的任務程序中創建相應的I/O指令，并插入相應的I/O指令，最后對已插入的I/O指令進行測試，確認無誤后才可進行機器人上下料完成沖壓作業。

（1）創建I/O指令

預想利用機器人沖床上下料完成實際沖壓作業任務，如房屋鋁扣板，還需在機器人上下料程序的不同階段插入機器人I/O指令，以此來更好地完成沖壓任務，具體操作步驟如表1-7所示。

（2）插入I/O指令

通過對機器人自動上下料邏輯的梳理，在夾持點、沖壓點和放置點等所在語句行前（后）插入I/O指令，實現吸盤的吸附/松開、沖床的沖壓以及沖壓完成后吸盤進入模具等指令控制。

（3）測試I/O指令

指令插入完成后，需利用示教盒測試如下控制信號的通斷：工件吸附/松開控制信號；沖壓控制信號；沖床復位信號。

①工件吸附/松開控制信號 點按示教盒上的數字輸入/輸出[I/O，圖 1-8（a）]鍵，切換顯示屏畫面至“I/O數字輸出”，并通過點ITEM鍵快速定位至信號分配段[如DO[109]，圖1-8（b）]，待光標移至測試信號位，點按用戶功能鍵F4（ON）和F5（OFF），切換末端執行器（吸盤）的氣路通斷，測試工件吸附/松開動作，如圖1-9所示。

②沖壓控制信號 在示教盒“I/O數字輸出”畫面[圖1-10（b）]，移動光標至DO[110]所在行，點按用戶功能鍵F4（ON）和F5（OFF），控制沖床的沖壓信號通斷，以此實現沖床的沖壓作業，如圖1-11所示。

③沖床復位信號 在沖床控制操作面板上設置沖床復位信號，當沖床復位后，沖床向機器人輸入控制信號。在示教盒“I/O數字輸入”畫面[圖1-12（b）]，移動光標至DI[110]所在行，查閱沖床復位信號，如圖1-13所示。

任務測評：

（1）沖床的工作過程是_____把液壓油輸送到_____，通過各個_____和_____把液壓油分配到油缸的上腔或者下腔，在高壓油的作用下，使油缸進行運動，從而完成沖壓作業。

（2）機器人沖床上下料工作站的安全防護裝置包括____、____、_____、_____和_____五個部分。

（3）控制機器人完成自動上下料程序需在_____、______和_____等所在語句行前（后）插入I/O指令，實現____、____以及_____等指令控制。

（4）請寫出沖床手動模式操作過程。