本文介绍了ADC一键换模系统在长城汽车天津二期冲压自动化线上的成功应用，并对设备换模流程及控制系统进行了分析。冲压自动化线采用ADC一键换模系统极大地减少了设备的换模时间，提高了自动化线的生产效率。

冲压车间生产过程中采用手动换模，每次生产完成一个制件，需人工操作设备至下一套模具首件的产出，换模流程复杂、费时，容易发生人员误操作，导致设备安全性能降低；设备运行动作不连贯，换模过程中易出现故障，换模时间长，影响生产的正常进行，造成自动化线生产效率低下。一直以来，如何提升用户满意度、改善设备换模方式及完善设备功能，简化自动化线的换模操作流程并缩短换模时间，是我们技术人员不断探讨、研究的课题。

为此，我们需要做好设备前期规划，充分分析造成换模流程复杂和换模时间长的因素；其次，要研究制定相关问题处理的对策，实现设备自动换模、简化操作流程并减少换模时间。要充分利用国内设备先进、成熟和可靠的技术成果，通过生产验证不断完善设备使用功能，实现自动形式的ADC一键换模。

冲压自动化设备生产效率的提升，涉及诸多方面，包括设备和模具生产稳定性的改善、自动化线节拍的提升、操作和维护人员技能水平的提高等。本文主要从减少生产环节和设备换模时间入手，提高生产效率和劳动效率。

ADC换模系统

冲压车间压机设备主要用于汽车零部件的生产，汽车零部件的制作过程是压力机设备的滑块带动模具上模与下模结合进行冲裁，生产出汽车的各种零部件，包括顶盖、左右侧围、翼子板和左右轮罩等。一套模具根据工艺分为4序或5序，只能完成一种零部件的冲裁。完成一个零部件后，生产下一个零部件时需要进行模具更换。人员操作设备进行下一套模具的更换，更换方式采用手动单独操作每台设备，换模时间很长。经过设备技术改进采用自动形式的换模方式，人员操作设备的某个按钮就可以实现模具的自动更换，即ADC换模（Automatic Die Change）。

ADC自动换模开始主要是指压机设备的模具自动更换，通过设备功能的完善，实现机器人与压机ADC同时进行换模动作，实现所谓的ADC一键换模。

ADC一键换模的优点主要包括以下几点：

1.换模时间缩短

整线设备采用手动换模约35min出首件，整线压机单独采用ADC换模约20min出首件，整线设备采用ADC一键换模约6min出首件，换模时间极大减少。

2.操作方式简化

手动换模操作流程复杂，需要人员对每台压机和机器人进行操作。ADC一键换模操作简单，在上位机上就可以启动整线设备进行自动换模，简化了单独进行每台设备操作的流程。

图2  机器人换模操作

3.操作人员优化

手动换模需要5人操作设备进行换模，ADC一键换模只需2人就可以完成换模动作，换模人员得到了优化。

4.设备操作安全性提高

手动换模操作设备步骤多，容易出现误操作，影响设备使用的安全性；ADC一键换模简化操作设备步骤，消除误操作的安全隐患，提高了设备操作的安全性。

5.生产效率提升

手动换模时间长、人员操作工作量大，生产效率低下；ADC一键换模，可以减少换模时间，提升人员的劳动效率和自动化线的生产效率。

换模流程

ADC一键换模流程：换模动作开始时，首先进入配方管理界面下载需要更换模具的配方，然后点击模具校验按钮，检查需要更换的模具信息是否一致。若出现模具信号异常，及时进行故障排除，避免影响换模流程的进行。准备工作就绪后，进入压机换模界面，激活压机ADC模式并选择相应设备，再次进行模具信息选择确认。进入整线换模操作界面，点击激活换模、换模设备和开始换模按钮后，机器人和压机同时按照程序设定动作运行。

1.压机ADC换模流程

按照冲压工艺流程设计要求，生产线一般采用4序压机模具进行生产，主要包括拉延、翻边、整形和冲孔等工序。每台压机工作台上放置固定的一套模具，每套模具安装模具识别装置对应固定的模具编号。

在生产时，采用模具识别线将模具识别装置与压机工作台上的接口相连，实现压机和模具信号的交换。

压机控制系统读取每套模具号，在操作屏上调用确认换模信息，只需要一键按下就可以进行压机ADC换模，具体流程如图1所示。

流程描述如下：选择压机ADC模式，按下ADC启动按钮，设备自动进行ADC换模动作。滑块带着模具自动向下运行至下死点180°后，上模模具夹紧器自动放松，将模具放置在工作台上。模具夹紧器上的传感器检测放松到位信号时，滑块自动向上运行至上死点。此时，滑块自动进行装模高度值的调整，工作台放松与栅栏门上升同时动作运行。当工作台放松完成和栅栏门上升到位同时满足时，左右工作台联动自动运行。当此工作台开出到位，另一个工作台开进到位时，工作台夹紧与栅栏门下降同时运行。当工作台夹紧到位、栅栏门下降到位以及滑块的装模高度值调整到位时，滑块开始向下运行。运行至下死点时，滑块上的模具夹紧器按照程序设定自动对工作台上的模具夹紧固定。上模夹紧到位信号发出后，滑块向上运行同时平衡器压力自动调整到位。至此，压机ADC换模结束。进行以上动作流程分析，换模步骤得到优化，直接减少换模时间，比如：工作台夹紧/放松与栅栏门上升同时运行，工作台夹紧与栅栏门下降同时运行，上模夹紧与平衡器压力调整同时进行等。

优化设备系统性能也可以减少换模时间，比如：优化工作台速度，优化滑块调整动作速度，优化工作台夹紧/放松时间等。

通过完善压机控制程序，实现压机ADC换模动作，消除了手动换模的问题。前期手动换模，会出现工作台夹紧/放松故障、开进/开出不到位以及不能联动运行等异常；压机采用ADC换模，实现了设备动作连续运行，消除了设备运行中的故障，提高了设备动作的连贯性和稳定性。手动换模，需要进行复杂操作，比如压机上下运行、模具参数的输入设定、模具夹紧/放松、工作台夹紧/放松、栅栏门升起/落下以及工作台开进/开出等操作；压机采用ADC换模，消除了换模流程复杂、人工操作容易出错、换模时间长和效率低等问题，提高了生产和劳动效率。

2.机器人换模流程

机器人具有控制系统稳定、动作柔性化程度高和应用可靠等特点，冲压车间自动化线采用6个KUKA机器人实现板料的整线搬运生产。通过完善自动化控制程序和上位机操作画面，实现机器人换模动作，操作方式如图2所示。

流程描述如下：启动自动化换模后，在上位机上选择需要更换端拾器的机器人。点击确认按钮，机器人自动运行至换模位置（见图3）。机器人换模位置的选取要考虑合理的空间位置，方便人员进行端拾器的更换。机器人自动换模的实现，简化了人员使用示教器进行每个机器人到换模位置的操作，减少了人员劳动量，提高了劳动效率。通过减少机器人操作环节，缩减换模时间，从而提高自动化线的生产效率。机器人自动进行端拾器的更换，也可以减少换模时间。

电气控制系统

1.压机自动化换模联锁信号

实现压机ADC动作和机器人动作配合，电气控制系统的信号联锁是非常重要的。压机执行ADC动作前，必须确保机器人完成换模动作到达换模位置。机器人发出换模结束信号后，才能进行压机ADC换模动作，防止压机在ADC换模时与机器人干涉发生碰撞事故。机器人换模动作与压机换模动作都结束后，发出全线换模结束信号，下一步才能进行启动生产。上位机实时显示压机和机器人的换模运行、换模结束信息，方便操作人员监控设备实时运行状态（见图4）。通过上位机实现对自动化线换模的控制并实时查看换模信息，达到人机信息交互的良好效果。

2.控制硬件配置

自动化线电气主控制系统采用西门子PLC S7-317系列及其相应的I/O模块，通过Profibus-DP总线与现场控制站进行通信。上位机与自动化通信采用以太网连接，通过交换机进行信号的交换，可以达到信号传输快速、稳定的目的。自动化与机器人通信采用Profibus-DP总线通信，实时控制机器人的运行动作。

自动化与压机通信采用Profibus-DP总线通信，DP耦合器进行信号的交换，确保交换信号的传输稳定。

自动化线网络硬件配置如图5所示。

ADC一键换模系统的完善

为了满足高速自动化生产线的要求，ADC一键换模系统在机械设计结构、电气控制系统等方面都做了很大的改善，达到了精度与速度的紧密配合。优化自动化控制程序及上位机画面，增加程序中的控制联锁信号和画面的操作按钮，只需要1人在上位机操作就可以进行设备的自动换模。自动化线的技术水平和技术优势主要体现在以下几个方面：

1.压机和自动化控制系统功能完善

ADC一键换模的实现，完善了压机、自动化设备换模动作的功能，包括模具信息的提前校验、模具参数的自动调用、设备运行条件的联锁和机器人换模位置定位等，通过生产进行功能验证，设备运行稳定、可靠。

2.控制系统功能集成

ADC一键换模的实现，将压机与自动化控制信号紧密结合在一起，实现了上位机控制压机和自动化设备换模动作及运行状态监控，控制集成度得到进一步提高。

3.程序逻辑信号完善

ADC一键换模的实现，使压机和自动化程序信号的联锁更加紧密，设备动作匹配度进一步提高。压机与机器人换模位置的信号联锁、换模启动信号与结束信号的联锁，使程序逻辑控制信号更加完善，消除了设备运行中的安全故障。

4.触摸屏画面信息完善

ADC一键换模的实现，将压机和自动化操作、显示画面不断完善，比如：ADC换模运行条件显示、故障诊断信息监控、参数修改调用、运行状态显示以及操作运行等画面。画面信息的完善，提高了设备运行监控效果，方便人员操作，实现了人机的良好沟通。

结语

冲压自动化生产线实现ADC一键换模，极大地减少了换模时间和人员的劳动量，提高了自动化线生产效率和人员劳动效率。经过实际生产的多次验证，操作人员对使用效果非常满意。换模功能的实现，完善了设备的使用功能，同时，简化了人员的操作流程，提高了设备操作的安全性能。ADC一键换模系统满足了自动化线柔性化生产的要求，极大地缩短了换模的时间，提高自动化线的生产效率，满足了现代化汽车冲压工厂的实际生产需要。