随着国内整个汽车行业的快速发展，与之配套的汽车零部件行业也呈现出高速发展的态势。在冲压设备不断升级换代和自动控制技术的不断发展应用下，汽车冲压零部件的生产模式也在发生迅速的改变，由之前的传统手工单一作业方式向安全化、自动化、高效化的集成方式转变。端拾器作为自动化冲压生产线（图1）中的几大关键部件之一，它的选择与应用将直接决定着整条冲压线的生产质效。
端拾器种类及组成
端拾器是指安装在机械手或机器人等自动化装置的末端，使用夹钳或真空吸盘等辅助元件抓取目标零件，将零件从一个工位运送到到指定工位的柔性化工装夹具的总称。
1.端拾器的分类
端拾器可根据使用功能及匹配方式的不同分为以下几类：
1）根据端拾器的使用功能不同可分为拆垛端拾器、上下料端拾器和堆垛端拾器。
2）根据在生产线中的自动化匹配方式的不同，端拾器可分为热冲端拾器、多工位端拾器、快速线端拾器和关节机器人端拾器。
图1 自动化冲压生产线
2.端拾器的构成
端拾器是直接参与零部件拾取工作的机构，他的结构形式直接决定着能否精准的拾取零部件，并将其准确的放送至指定的工位，从而保证产品的冲压精度。我们通常所说的端拾器的构成主要包括抓取单元、控制单元和结构单元三大部分，具体包括：吸盘、吸盘安装座、气路总成、转向关节、支臂、主连接杆、副连接杆和快换接头等，如图2所示。
图2 端拾器结构
快换接头主要为连接机构，用于端拾器在机械人末端的连接固定，它是一个组件，包含有电路、气路及定位装置。连接杆和支臂是端拾器中的承载构件，一般根据所承载的零件重量和大小选择不同型号的高强度铝管。转向关节是一个活动部件，主要作用是实现主副连接杆、支臂的角度调整，以更好地满足端拾器的生产适应性。真空吸盘是直接与目标零件发生作用，执行抓取零件的结构单元，吸盘吸取的对象可以为平面、曲面或者不规则的物体。吸盘的选取主要基于零件的大小和零件形状，常见的有椭圆形扁平吸盘、圆形扁平吸盘、圆形波纹吸盘及椭圆波纹吸盘等，如图3所示。
端拾器的选择
1.吸盘的数量和规格型号
图3 真空吸盘形状类型
端拾器真空吸盘的形状和大小主要由所布置区域的产品形状决定。吸盘的数量则会根据产品的重量、生产节拍和吸盘的规格等因素进行综合选取。在端拾器工作的过程中，当端拾器水平放置，拾取零部件并垂直方向运动时（图4），吸盘所需的吸附力大小为：FY吸=m（g+a）S。当端拾器水平放置，拾取零部件并水平方向运动时（图5），吸盘吸取冲压产品所需的吸附力为：Fx吸=m（g+a/μ）S。式中，m为零件的质量（kg）；g为 重 力 加 速 度（9.8 m/s2）； a为零件在垂直轴方向的加速度 （m/s2）；μ为摩擦因数，通常情况下金属表面的摩擦因数取0.5；S为安全系数，一般取1.5，若在抓取或转移过程中存在翻转或旋转，建议取2.0及以上。
吸盘的数量则根据零件生产过程中所需的吸附力大小及吸盘的额定吸附力大小测算。以某主机厂的中立柱内板零件为例，制件实测重量为7.136 kg。吸盘的吸附力主要用来抵消运动过程中零件的重量和加速度所产生的力，则吸附力为：
根据吸盘的参数规格，选PFYN35吸盘4个，SGON45x15吸盘2个，吸附总力大小为232.4 N，根据计算，吸盘所产生的额定吸附力大于零件抓取传送过程中所需的力，故所选吸盘规格及数量能够满足生产要求。
2.吸盘的布置原则
吸盘的布置和选用有以下几项原则：
1）均衡原则 吸盘在制件上要前后、左右均衡布置，抓取传送过程中要受力均衡，保证运送的平稳性。
2）选小原则 同等条件下，吸盘的规格尺寸宜小不宜大，规格尺寸越小，吸盘布置调整的空间范围就越大，更利于吸盘最佳位置的确定。
3）位置原则 吸盘的位置应避开棱线和R拐角区域，选择在产品的平坦处。为了避免吸盘在吸附过程中变形，应尽量不要选择在产品的边缘区域。
4）距离原则 吸盘的角度调整要保证吸盘的工作面与所安装位置的零件型面平行，且端拾器中各吸盘的工作面与制件的间距需保持一致，这样可以保证各个吸盘能够同时进行工作。
5）数量原则 在保证吸附力足够的情况下，吸盘的数量越少越好；对于一模双腔、左右共模或者刚性较差的制件，应保证单个制件上的吸盘数量要有3个及以上。
图4 吸盘垂直移动
图5 吸盘水平移动
安装与调试
端拾器的安装、调试也是端拾器应用过程中的一个重要环节。以前传统的做法是由技术工程师在冲压生产现场进行配做，端拾器的制作完全由技术工程师根据自己的实际经验现场手动调试完成，这种制作方式虽然简单、直接，但会造成安装调试的时间较长、端拾器的结构工艺性差和材料浪费等问题。随着CAD/CAM/CAE技术的日趋成熟，现在端拾器的设计、安装调试一般可借助计算机进行前置预处理，同时利用计算机仿真在设定的冲压生产环境中进行端拾器运动轨迹模拟，以对设计的可靠性进行前期验证。计算机辅助设计完成后，只需上冲压线进行人工轨迹示教，结合具体的产品、工装及设备线做一些现场微调。通过现有端拾器设计方式的改进，既提高了端拾器的组装质量和组装效率，又保证了端拾器的调试安全性，从而有效缩短冲压生产的准备周期。
结语
随着当前国内汽车零部件冲压市场的竞争日趋白热化，安全、成本、质量及效率等综合因素都在推动冲压行业自发的进行自动化的升级换代。端拾器作为冲压自动化系统中的关键组成部件，也将会得到进一步的开发和应用。
