数控板料冲剪切割折弯自动化生产线在钣金行业的应用

来源：《钣金与制作》杂志2026年第3期，全文3615字（点击阅读整本杂志）

钣金加工自动化已步入成熟阶段，单元类自动化产品日趋完善，国内也涌现出一批具备国际竞争力的供应商，其产品在规格、种类与功能上可与全球先进水平同台竞技。然而，随着社会持续发展，市场对生产效率提升与人工成本降低的需求日益迫切，同时，产品多样化与个性化定制趋势也愈加显著。在此背景下，能够快速调整生产配置、适应小批量、多品种生产模式的数控板料冲剪切割折弯自动化生产线，将成为推动自动化业务开拓新市场的关键突破口，助力企业实现高效、灵活、可重构的智能制造。

数控板料冲剪切割折弯自动化生产线的组成

数控板料冲剪切割折弯自动化生产线以智能板料立体仓库为存储与物流枢纽，通过下料与成形设备完成冲压、剪切、攻丝、成形、切割、折弯等工艺，并借助分拣码垛系统、辊道线及机器人下料堆垛实现工序间的自动流转。整线由生产管理软件集中调度，实现工件全流程自动化生产，同时各单元设备亦可独立运行，兼顾生产的灵活性与系统性。

如图1、图2 所示，该生产线采用上下分区布局，上侧集成激光切割单元与折弯单元，下侧为数控冲剪折弯生产线，全线通过多列库多工位实现自动对接，形成一套完整的钣金件全流程柔性制造系统。

图1 产线布局1

图2 产线布局2

激光切割单元从多列库中自动提取原材料，经上下料装置完成自动上料与切割加工，成品由下料台车转运并与巷道车对接，最终将半成品存储至多列库。

折弯单元负责对激光切割后的零件进行折弯加工，由机器人自动执行取放料与折弯等操作，完成后的半成品可存储至多列库，或由AGV 转运至后续工序。

数控冲剪折弯生产线由冲剪复合机、缓存台、龙门码垛系统、翻面拍齐装置、折边机及机器人下料堆垛单元等组成，具备板料自动出入库、上下料、冲剪成形、分拣码垛、回库中转、折弯加工与自动化物流周转等功能。整线由上位管理系统集中调度，支持在终端进行全流程自动化操作，各单元亦可独立运行，并可借助龙门码垛系统实现灵活插单生产。

数控冲剪折弯产线工作流程

整条产线运行流程如图3 所示：

图3 产线流程图

生产线可实现全自动运行，机床控制系统具有可操作性和可视性，可操作的人机交互界面便于人工操作，智能化的系统可实现板材的冲压、成形、滚筋、剪切等操作；同时机床各部件之间有电气和机械互锁，避免在运行过程中出现碰撞；同时还具有可维护性和可扩展性，能够自动完成正常运行时各项实时检测和调节功能。

生产线接入工厂MES 后运行，可实现智能化工厂操作，上位进行任务派单，工人根据派单进行生产，生产后再进行报工，上位MSE 收到报工信息，可对机床的月产能进行数据汇总分析，从而实现生产线与MES 系统的管理数据实时交互。

物料流转流程

如图4所示，红色箭头为原材料走向，蓝色箭头为工件流转，绿色箭头为工件出料，粉色箭头为中途插单。

图4 物料流转流程图

通过CAM 软件预先规划零件流转路径，如图5 所示。小零件流入冲剪复合机分选小车；无需折弯、无法使用折边机加工的零件，则由龙门码垛系统完成堆垛下料；对于流转到折边机且需翻面的零件，系统依据编程软件中设定的翻面标志位自动判断其是否执行翻面操作。

图5 编程软件规划流向

数控冲剪折弯生产线为灵活响应紧急插单需求，提供了两种加工模式：联线生产与独立生产，兼顾了生产连续性与订单处理柔性。

加工模式一：联线生产

在该模式下，生产线按全自动流程运行：

⑴原材料经巷道车或AGV 小车运至上料台车，由上料装置通过巡边拍齐抓取至冲剪复合机工作台。

⑵经斜推装置定位后，进行冲压与剪切加工。

⑶加工完成的零件由三级分选装置输出，并依据CAM 软件预设规则进行分拣：1）小尺寸零件落入分选小车；2）无需折弯的零件堆垛至1 号台车；3）不适合折边机自动折弯的零件堆垛至2 号台车；4）需自动折弯的零件则流转至折边机。

⑷最终成品由机器人堆垛，并通过AGV 小车运出。

加工模式二：独立生产（折边机插单运行）

该模式支持折边机独立作业，暂不接收来自冲剪单元的来料，实现插单生产：⑴冲剪单元可继续按联线模式生产，常规零件堆垛至1 号台车。⑵插单零件由人工或AGV 放置于2 号台车，系统同步获取零件名称与坐标信息。⑶龙门抓手依据坐标自动计算抓取位置与吸盘布局，将插单零件转移至辊道台，并送入折边机加工。⑷成品由机器人堆垛后经AGV 运出。⑸插单任务完成后，系统可自动切换，继续抓取1 号台车上待折弯零件进入加工程序。

该设计不仅可紧急响应插单需求，还能保障其他订单有序推进，显著提升生产线利用率和生产柔性。

上料装置

因原材料也可通过AGV 小车输送，来料位置精度较差，自动上料找不到基准。因此上料吸盘增加巡边装置确定板材位置进行精准抓取。同时吸盘架增加磁力分层与测厚装置确保原材料分张成功率。

缓存装置

缓存台用于平衡前后序节拍，提高整线的运行效率。冲剪复合机单元连续剪切下来的半成品料存储在缓存装置中，待后序空闲时将板料送至下道设备。

龙门码垛装置

龙门码垛装置主要由桁架、辊道、码垛抓手组成，用于半成品板料的上下料及码垛。辊道带有升降挡板与伺服拍齐，进行零件的抓取堆垛；自动折弯零件通过辊道流转至翻面装置。龙门码垛抓手分别由两个伺服独立控制，能够根据零件尺寸进行灵活移动。抓手上吸盘分组升降，可矩阵式选择吸盘组使用。抓手上配有完整的分张、测厚装置，插单时保证能二次抓起工件。

翻面装置

翻面装置包含输送辊道、伺服拍齐、辅助龙门抓手、翻转抓手组成，用于板料输送、翻面和对中；辊道+升降挡边+伺服拍齐，解决输送和精度拍齐。龙门辅助抓手转运板料至翻转抓手进行零件翻面。

翻面装置预留插单口，后续可增加半成品放料台车，龙门辅助抓手增加测厚、磁力分层即可实现半成品料从翻面处流转至折边机，进一步提高产线的加工效率与灵活性。

机器人智能码垛

如图6 所示，1 个托盘分为7 个区域，机器人根据零件的尺寸堆垛至对应区域，当零件宽度大于零件长度时进行旋转90°处理。为满足客户工件的多样性以及堆垛工况的复杂性，采用平铺堆垛、重叠堆垛、区域锁定、区域兼容、奇偶角度等多种堆垛模式。

图6 托盘分区

区域1 ～4 零件尺寸：零件长度≤托盘长度/2；零件宽度≤托盘宽度/2；

区域5 ～6 零件尺寸：零件长度≤托盘长度；零件宽度≤托盘宽度/2；

区域7 零件尺寸：零件长度≤托盘长度；零件宽度≤托盘宽度。

平铺模式：适合同种零件批量加工，当前模式能够将零件均匀的分布堆垛在托盘上。例如同一零件尺寸为堆垛区域1 ～4，平铺模式下堆垛顺序为区域1 →区域2 →区域3 →区域4 →区域1 →区域2……如此循环，当全部达到设定堆垛高度后，零件往2 号托盘进行堆垛。

重叠模式：适合多种零件批量加工，当前模式能够将同一种零件堆垛在同一区域中。例如同一零件尺寸为堆垛区域1～4，重叠模式下堆垛顺序为区域1 →区域1 →区域1……，直到区域1达到堆垛高度后，以同种方式堆垛区域2、区域3、区域4，当全部达到设定堆垛高度后，零件往2 号托盘进行堆垛。

区域锁定：例如托盘1 锁定区域5 ～6，则当前托盘只能够堆垛符合区域5 ～6 要求尺寸的零件。

适用工况1：指定零件尺寸堆垛对应托盘，便于规划产品堆垛位置与物流运转。例如托盘1 堆垛小零件、托盘2 堆垛中零件、托盘3 堆垛大零件。

适用工况2：当机器人抓手行程限制或有区域干涉时，当前托盘角落无法堆垛小零件，此时可以锁定使用堆垛大零件，适用于一些特殊情况。

区域兼容：当机器人抓手行程限制或有区域干涉时，当前托盘角落无法堆垛小零件，但需要将小零件堆垛在此托盘上，则开启区域锁定（比如区域7）和兼容功能，则将小零件按照区域7的位置进行堆垛。

奇偶角度：当堆垛的零件无法同一个角度进行堆垛时，例如零件两边折边高度不一致存在高度差，当前工况可以根据堆垛的张数奇偶判断进行偏移一定的角度错开堆垛，确保产品堆垛时无晃动掉落。

基准坐标：每个托盘单独设置基准坐标X、Y、R（角度），以其中一个托盘为基准位置，其余托盘进行坐标偏置，能够灵活配置托盘使用数量、托盘摆放位置以及减少机器人示教工作量。

上述功能能够进行排列组合适合各种工况，每个托盘都可以进行单独配置，提升了机器人堆垛的效率与灵活性。

结束语

随着全球对生产设备效率提升的需求日益增强以及对自动化与智能化集成程度要求的持续提高，柔性制造系统以其高效、灵活、人机交互友好的特性，为钣金加工等行业提供了一条重要的发展路径。它不仅显著提升了生产线自动化水平与生产效率，降低了人力成本，还进一步提高了产品质量与市场响应能力。未来，随着更多企业共同参与和推动，钣金加工行业将进一步向自动化、智能化深度融合发展，实现更高效、更柔性的生产模式。

业务联系：冯忠18515450345（微信同号） 张旭栋13366359271（微信同号）

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