1.1　测试冲床手动/自动运行

1.1.1　冲床组成及工作过程

冲压工序即对冲床设备上的板材、管材和型材等原料施加作用力，使其塑性变形甚至分离而得到有特定造型、大小和功能的产品。在国民生产中，相对于传统机械加工，冲压工艺更加节约材料和能源、效率高、对操作者技术要求不高，并且通过各种模具应用可以做出机械加工所无法达到的产品，用途越来越广泛。

传统的冲压模式中，人工上下料的操作方式无法负荷冲压设备快节奏的生产以及工人施工过程中存在安全隐患[图1-1（a）]，将现代控制技术和计算机技术运用到冲压设备上，通过引进机器人取代人工[图 1-1（b）]进而保证工作效率和安全性。为了提高生产效率，将过去单台冲床加工的生产方式转变成连续自动化生产，在每两台冲床设备之间搭配一台机器人使用，既能够减少人力资源方面的投入，又可以大幅提高生产效率，使智能化成型技术走在科技发展的前端。两种上下料作业模式的特点对照见表1-1。

随着自动化生产和绿色制造的发展，特别是工业机器人应用的普及，可以满足大规模、批量化的生产作业，因此越来越多的企业青睐于使用工业机器人来代替人工。目前国内外的汽车制造商，在汽车零配件的生产过程中基本实现机器人自动上下料，如图1-2所示为机器人上下料在冲压生产中的应用场景之一。

冲床就是一台冲压式压力机，由机械部分和电控部分组成，如图1-3所示。冲床对材料施以压力，使其发生塑性变形，而得到所要求的形状与精度，因此通常需配合一组模具（分为上模和下模）。冲床工作时将材料置于模具之间，由机器施加压力使其变形，得到所需生产的零部件。

冲床的工作过程是油泵把液压油输送到集成插装阀块，通过各个单向阀和溢流阀把液压油分配到油缸的上腔或者下腔，在高压油的作用下，使油缸进行运动，从而完成冲压作业。液体在密闭的容器中传递压力时遵循帕斯卡定律。冲床通常采用油泵作为动力机构，一般为容积式油泵。为了满足执行机构运动速度的要求，选用一个油泵或多个油泵。低压（油压小于 2.5MPa）用齿轮泵；中压（油压小于6.3MPa）用叶片泵；高压（油压小于 32.0MPa）用柱塞泵。可用于各种可塑性材料的压力加工和成型，如不锈钢板的挤压、弯曲、拉深及金属零件的冷压成型，同时亦可用于粉末制品、砂轮、胶木、树脂热固性制品的压制。

1.1.2　机器人上下料工作站组成

依据功能构成划分，一个机器人上下料工作站大致可以分为机器人系统和冲床系统两套子系统，如图1-4所示。其中，机器人系统由机器人控制器（含示教盒）、操作机（机器人本体）和末端执行器（气动吸盘）构成，负责上下料动作的实施；冲床系统如前文所述。机器人上下料系统的各组件的作用和要求如表1-2所示。

机器人上下料工作站如图1-5所示。工作站包含操作机（机器人本体）、机器人控制器（含示教盒）、末端执行器（气动吸盘）、简易工件台及安全围栏等。工作站各部分作用和主要参数如表1-3所示。

在机器人上下料作业过程中，为实现由机器人控制器自动控制冲床进行冲压作业，需要将机器人控制器与冲床控制器之间的相关信号进行匹配连接，接线原理图见图1-6。

1.1.3　认识冲床的安全注意事项

（1）认识冲床的安全操作规程

由于冲床具有速度快、压力大的特点，因此采用冲床进行冲裁、成型必须遵守一定的安全规程，具体要求如下：

①暴露于压机之外的传动部件必须安装防护罩，禁止在卸下防护罩的情况下开车或试车。

②冲压前应检查主要紧固螺钉有无松动，模具有无裂纹，操纵机构、自动停止装置、离合器、制动器是否正常，润滑系统有无堵塞或缺油，必要时可开空车试验，开空车具体操作步骤如表1-4所示。

③安装模具必须将滑块开到下死点，闭合高度必须正确，尽量避免偏心载荷；模具必须紧固牢靠，并经过试压检查。

④工作中注意力要集中，严禁将手和工具等物件伸进危险区内。小件一定要用专用工具（镊子或送料机构）进行操作。模具卡住坯料时，只准用工具去解脱。

⑤当发现冲床运转异常或存在异常声响（如连击声、爆炸声）时，应停止送料并停车，检查原因（如转动部件松动、操纵装置失灵、模具松动或缺损）并及时进行维修。

⑥每完成一次冲压后，手或脚必须离开按钮或踏板，以防止误操作。

⑦两人及以上操作时，应定人开车，注意协调配合好。完成操作后应将模具落靠，断开电源，进行必要的清扫，保持设备及场地清洁。

（2）认识机器人冲床上下料工作站的安全防护装置

开启机器人冲床冲压作业之前，需正确认识机器人冲床上下料工作站的安全防护装置的作用，如门链开关、安全光栅、外部急停按钮、示教器急停按钮、控制柜急停按钮，各防护装置示意图如表1-5所示。

1.1.4　冲床手动模式运行测试

冲压作业的上下料模式分为人工上下料和机器人上下料两种运行模式，如图1-7所示。人工上下料需要操作人员人工完成上下料和控制冲床进行冲压作业，即冲床手动模式，具体操作步骤如表1-6所示；机器人上下料则由机器人替代人工完成上下料和控制冲床进行冲压作业。手动模式存在一定危险性，特别是在人工上下料的过程中，极容易由于误操作或者机械故障导致人身伤亡事故，而自动模式则可以完全规避这种危险。

1.1.5　手动操作机器人示教器控制冲床冲压测试（I/O测试）

采用机器人进行上下料，需在机器人与冲床之间建立联系，如图1-6所示。为了使机器人更好地完成上下料，操作者应在机器人的任务程序中创建相应的I/O指令，并插入相应的I/O指令，最后对已插入的I/O指令进行测试，确认无误后才可进行机器人上下料完成冲压作业。

（1）创建I/O指令

预想利用机器人冲床上下料完成实际冲压作业任务，如房屋铝扣板，还需在机器人上下料程序的不同阶段插入机器人I/O指令，以此来更好地完成冲压任务，具体操作步骤如表1-7所示。

（2）插入I/O指令

通过对机器人自动上下料逻辑的梳理，在夹持点、冲压点和放置点等所在语句行前（后）插入I/O指令，实现吸盘的吸附/松开、冲床的冲压以及冲压完成后吸盘进入模具等指令控制。

（3）测试I/O指令

指令插入完成后，需利用示教盒测试如下控制信号的通断：工件吸附/松开控制信号；冲压控制信号；冲床复位信号。

①工件吸附/松开控制信号 点按示教盒上的数字输入/输出[I/O，图 1-8（a）]键，切换显示屏画面至“I/O数字输出”，并通过点ITEM键快速定位至信号分配段[如DO[109]，图1-8（b）]，待光标移至测试信号位，点按用户功能键F4（ON）和F5（OFF），切换末端执行器（吸盘）的气路通断，测试工件吸附/松开动作，如图1-9所示。

②冲压控制信号 在示教盒“I/O数字输出”画面[图1-10（b）]，移动光标至DO[110]所在行，点按用户功能键F4（ON）和F5（OFF），控制冲床的冲压信号通断，以此实现冲床的冲压作业，如图1-11所示。

③冲床复位信号 在冲床控制操作面板上设置冲床复位信号，当冲床复位后，冲床向机器人输入控制信号。在示教盒“I/O数字输入”画面[图1-12（b）]，移动光标至DI[110]所在行，查阅冲床复位信号，如图1-13所示。

任务测评：

（1）冲床的工作过程是_____把液压油输送到_____，通过各个_____和_____把液压油分配到油缸的上腔或者下腔，在高压油的作用下，使油缸进行运动，从而完成冲压作业。

（2）机器人冲床上下料工作站的安全防护装置包括____、____、_____、_____和_____五个部分。

（3）控制机器人完成自动上下料程序需在_____、______和_____等所在语句行前（后）插入I/O指令，实现____、____以及_____等指令控制。

（4）请写出冲床手动模式操作过程。