机器人折弯单元改善钣金加工工艺的浅析（上）
2018年4月，无锡某用户在某展会参观LAG葛世国际-嘉意机床（上海）有限公司（以下简称“LAG”）展出的机器人折弯单元时，通过参观了解和技术交流，用户对机器人折弯工艺产生了非常浓厚的兴趣，用户认为：这种先进的生产设备和工艺技术完全能够解决他们公司存在的钣金加工瓶颈问题。
下面笔者就该用户如何用机器人折弯单元替代传统折弯机，展开生产工艺的分析比较，介绍一个LAG如何应用国际领先技术的机器人折弯单元为用户解决疑难杂症的案例。
用户传统折弯工艺现状分析
图1是无锡一家企业用传统数控折弯机成形一个典型钣金件的过程，该工件的加工制造工艺一直以来困扰着这家企业的领导和员工，在加工过程中存在着以下问题：
图1 用传统数控折弯机成形钣金件的过程
⑴工件折弯工艺复杂，人工折弯时精度难以控制，造成折弯精度较低，产品一致性、稳定性差，不能保证后续的装配精度。采用机械手折弯单元折弯可以保证成品合格率达99.9%。
⑵由于钣金零件重量大（工件重量65kg），用传统工艺人工折弯，导致工人的劳动强度很大，而且不能连续作业（一般工人们两小时就得休息10分钟左右）。采用机器人折弯单元折弯可以连续24小时工作，保证生产的准时性。
⑶由于折弯刀数多达9刀，外观奇特，还需要人工翻面，所以在加工中操作困难，部件稳定性差，有着很大的危险性。采用机械手折弯单元折弯可以排除危险，保证工件的加工稳定性。
⑷由于工件重量大、外形大，一个工件加工时需要5个操作工来完成作业，造成了用工多，劳动力成本高，生产成本高的巨大成本支出。采用机器人折弯单元折弯，只需一名按照作业报警器提示来操作的工人，机器人在备好料时可按预设程序进行无人操作，无需人工干预，只有在码垛时在输送带末端接收一次工件即可，可以节省4.5名操作工，大大降低了用工成本。
⑸用传统折弯机加工，生产用时多，生产效率低，每个工件的加工用时需要15~17分钟。采用机器人折弯单元折弯，加工一个工件只需7.4分钟。
⑹生产布局及工艺流程不合理，工业视觉效果差。采用机器人折弯单元折弯，提升了制造工艺水平，增加了参观可视性效果。
图2 该用户钣金加工件
用户钣金加工件基础技术要求及特点
该用户钣金加工件有以下技术要求及特点：
⑴工件材料：热轧板。
⑵工件外形尺寸较大，原材料为不规则长方形，长度为1500mm，宽度800mm，厚度6mm。
⑶工件重量达65kg。
⑷工件外观造型奇特，形状复杂，人工折弯成形加工过程中存在着很大困难。
⑸折弯步序较多，有9刀折弯步序，其中有三次翻面后的折弯步序。
⑹折弯角度：90°及钝角折弯。
⑺折弯精度：较高的稳定性和折弯角度一致性。
设备选型及用户钣金加工件工艺研究及分析
设备选型：根据用户钣金加工件基本技术要求及特点，选型如下(图3)：
图3 设备选型
⑴选用机器人折弯单元1套，包括上下模1套。
⑵选用德国原装KUKA 6轴机械手1套。
⑶选用机械手伺服行走轨道1套。
⑷配置磁性板料分离装置1套。
⑸配置预对位定位工作台1套。
⑹配置板料翻转机构2套。
⑺配置磁力夹爪复合式抓手1套。
⑻配置工件输送带1套。
⑼安全防护1套。
机器人吸盘及抓手设计选择
通过对工件折弯步序、型面、重量和工件开孔的模拟分析，设计一套具备综合能力的抓手夹具，即磁力夹爪复合式抓手（图4）。
图4 磁力夹爪复合式抓手
折弯机模具选择
通过计算机模拟分析，根据不同型面和步序的折弯要求，折弯机模具选择：835mm×3支，按照不同步序的折弯，将模具对应分段为5组(图5)：左Ⅰ-200mm，左Ⅱ-350mm，中间-900mm，右Ⅱ-550mm，右Ⅰ-220mm。
图5 折弯机模具选择（左Ⅰ，左Ⅱ，中间，右Ⅱ，右Ⅰ）
机器人折弯和人工折弯效率比较
该工件折弯步序共有9刀，其中有三次是翻面后的折弯步序，见图6。通过机器人折弯效率（表1、表2）和人工折弯效率（表3、表4）比较，通过机器人折弯总用时445s，而通过人工折弯总用时则为960s，差距明显。
图6 折弯步序示意图
表1 机器人折弯效率表
表2 机器人折弯分工位效率表
表3 人工折弯效率表
表4 人工折弯分工位效率表
《机器人折弯单元改善钣金加工工艺的浅析》
