進入21世紀，中國經(jīng)濟發(fā)展全面進入快車道，汽車走進千家萬戶。在拉動內(nèi)需的背景下，中國成為世界上最大的汽車生產(chǎn)國，同時也是世界最具潛力的汽車消費市場。中國本土汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)過20多年高速的增長，近年來，隨著汽車產(chǎn)品的不斷升級換代和消費細分市場不斷完善，汽車消費市場競爭日漸激烈。堅持降本、提質(zhì)、增效是整車制造企業(yè)在競爭中脫穎而出的法寶。新車產(chǎn)品為了快速搶占市場份額，不斷壓縮上市周期，達成更高的質(zhì)量標準，并且適應(yīng)產(chǎn)能迅速爬坡的需求，這離不開先進生產(chǎn)制造工藝強有力的支撐。對沖壓生產(chǎn)而言，提升生產(chǎn)效率和保持制件品質(zhì)穩(wěn)定顯得尤為重要，因此越來越多的整車廠規(guī)劃導(dǎo)入了大型高速沖壓生產(chǎn)線。
大型汽車沖壓生產(chǎn)線壓力機主要有3種形式：機械式壓力機線、伺服式壓力機線和混合式壓力機線。沖壓線制件搬運方式主要有3種：普通機器人自動化線，橫桿式高速機械手線和伺服高速線等。本文研究基于雙臂式橫桿機械手搬運方式的伺服壓力機線對模具工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點和廠內(nèi)調(diào)試和提速生產(chǎn)的差異化策略方案。
2，模具設(shè)計要點
高速線模具設(shè)計的差異主要體現(xiàn)在制件搬運方式對模具結(jié)構(gòu)的影響。普通自動化線機器人的運動軌跡可調(diào)，靈活度較高，對模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的約束較??；而高速沖壓線制件搬運過程中，橫桿及端拾器軌跡按照設(shè)定好的軌跡運動，并且機械手的運動軌跡和壓力機的運動軌跡存在某種規(guī)律的同步性，因此在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須考慮橫桿及端拾器在運動過程中與模具沖壓過程的干涉。為了提升自動化沖壓線節(jié)拍，節(jié)省模具現(xiàn)場調(diào)試時間以及減少模具返修加工，在設(shè)計階段校核自動化干涉曲線顯得尤為重要。
2.1 干涉曲線校核的對象
自動化生產(chǎn)中，制件通過連接在橫桿上的端拾器鍛造從第一個工位搬運到下一個工位，這一過程重復(fù)至最后一個工位。自動化干涉曲線的校核是指端拾器在進入、取件、放件和退出的整個過程，橫桿與上模、端拾器與下模、制件與下模可能存在干涉的風險。主要校核的工況包括以下4種工況：
①上料手進入過程與下模在同步運動中的干涉確認；
②上料手在退出過程與上模在同步運動中的干涉確認；
③下料手在進入過程與上模在同步運動中的干涉確認；
④下料手在退出過程與下模在同步過程的干涉確認。為了保證生產(chǎn)過程自動化搬運的準確需要對每種工況的曲線單獨校核。
2.2 干涉曲線校核方法
本章節(jié)以門內(nèi)板沖壓生產(chǎn)中某一工序上料手干涉曲線校核為例，簡單介紹干涉曲線校核方法。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，根據(jù)工序件成型深度和模具有效開口高度預(yù)選導(dǎo)入13SPM的干涉曲線進行檢核。
（鍛造1）上料手進入過程與下模干涉校核方法（見圖1）：顯示下模和干涉曲線，上料過程需要帶著板件進入，在確認運動過程最高風險點的時候通常選擇板件最低點及最遠點，將干涉曲線基點分別定義在風險點位置，確認上料手進入曲線與下模最高點的最小距離。若最小距離≥30mm，滿足安全要求；若最小距離＜30mm，存在干涉風險，這種情況需要重新校核，可以選取SPM更低的曲線進行校核或者模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化后重新校核，只到滿足設(shè)計要求為止。
（2）上料手退出過程與下模干涉校核方法于上面校核方法一致，由于退出過程不帶制件，只需要將基準點定于在端拾器最低點及最遠點進行校核即可。
（3）上料手退出過程與上模干涉校核方法（見圖2）：顯示上模和干涉曲線，確認上模最低點與橫桿運動中最小距離，若最小距離≥50mm，滿足安全要求；若最小距離＜50mm，存在干涉風險，這種情況下需要重新校核，可以選取SPM更低的曲線進行校核或者模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化后重新校核，只到滿足設(shè)計要求為止。
3模具廠內(nèi)調(diào)試要點
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計階段通過自動化干涉曲線校核后，回廠匹配主線調(diào)試階段需要實施差異化的調(diào)試策略。一方面，回廠匹配自動化調(diào)試需要進一步驗證設(shè)計的一致性；另一方面，制件定位器及制件檢測器的布置上對整線生產(chǎn)穩(wěn)定性方面需要逐步調(diào)試優(yōu)化。
3.1 同步排干涉
高速線橫桿的運動曲線一旦選定，那么橫桿的運動軌跡基本是固定的，所以端拾器制作時必須按照設(shè)計時選定的曲線軌跡狀態(tài)進行端拾器吸盤布置和制作。端拾器制作完成后，需要分別對上下模的干涉進行確認，驗證設(shè)計的準確性，這一步在現(xiàn)場調(diào)試中非常重要。否則一旦發(fā)生干涉，將對模具和橫桿設(shè)備帶來嚴重的損壞。
通常先對下模干涉進行確認，帶件分別確認上下鍛造工序在進入過程和退出過程與下模的干涉情況，要全面判斷橫桿、端拾器、制件與模具的干涉情況。與下模的干涉排除后，最后再排除與上模的干涉。在整線自動化生產(chǎn)過程中，橫桿運動和壓力機滑塊的運動存在某種關(guān)聯(lián)的同步運動，因此在確認橫桿與上模干涉的時候需要在微速同步狀態(tài)下進行確認。主要確認橫桿與上模最低點的距離是否滿足安全要求。
3.2 制件定位器的設(shè)置
制件在高速搬運過程中，通常不允許做額外的調(diào)整動作，基本到了投料點就拋出。工序件必須精確導(dǎo)進準確的位置，才能保證制件品質(zhì)和滿足自動化生產(chǎn)的要求，這對制件在模具上的定位系統(tǒng)要求較高。目前，制件精度要求越來越高，后工序件定位采用外輪廓粗定位與銷孔精定位的組合定位方式。機械手把制件投入外輪廓粗定位，然后靠粗定位器導(dǎo)入精定位。在批量提速生產(chǎn)過程中，常見問題點如表1所示。
為了解決在高速自動化生產(chǎn)過程中遇到的上述不良問題點，制件定位器相對普通自動化生產(chǎn)線的模具需要做差異化的對策。經(jīng)過一個車型的不斷調(diào)試驗證和改善，最終整理出定位器的設(shè)計規(guī)范參考如表2所示。
3.3 制件檢測器的設(shè)置
制件檢測信號是連接設(shè)備和模具的唯一窗口，是鍛造自動化生產(chǎn)的安全保障，同時制件檢測器設(shè)置的合理性對生產(chǎn)穩(wěn)定性的影響很大，生產(chǎn)不良故障主要集中在OP10拉伸上，后工序發(fā)生不良故障的影響較小。制件檢測器的生產(chǎn)故障一部分可以在模具設(shè)計階段進行規(guī)避，大多數(shù)情況在批量自動化生產(chǎn)的過程中暴露出來，需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)試確認。生產(chǎn)過程中制件檢測器影響包括檢測器無感應(yīng)信號、檢測器信號閃斷這兩種情況。針對以上不良總結(jié)出以下設(shè)置規(guī)范參考如表3所示。
4 模具生產(chǎn)提速要點
在沖壓生產(chǎn)過程中，確保模具各類機構(gòu)的動作時序與自動化設(shè)備需要同步匹配，將模具和設(shè)備匹配磨合到最佳的狀態(tài)，生產(chǎn)線才能發(fā)揮最大的效率。在提速后陸續(xù)暴露出來很多問題，需要對每類問題點進行分析、對策以及總結(jié)才能更好的避免后續(xù)出現(xiàn)同樣的問題點。這里將生產(chǎn)提速中遇到的主要課題及對策總結(jié)如表4所示。
5 結(jié)束語
隨著高速沖壓生產(chǎn)線技術(shù)越來越成熟，沖壓生產(chǎn)鍛造在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時追求更高的生產(chǎn)效率，行業(yè)內(nèi)應(yīng)用實例越來越多。模具和設(shè)備的匹配程度要求越來越高，在模具設(shè)計階段如何提前規(guī)避風險，從源頭破解困境；在模具調(diào)試階段快速如何有效應(yīng)對各種模具在生產(chǎn)過程及制件品質(zhì)提升的課題，縮短模具調(diào)試周期，給相關(guān)從業(yè)人員帶來了更大的考驗。本文基于高速自動化沖壓生產(chǎn)線在模具設(shè)計、廠內(nèi)匹配調(diào)試及生產(chǎn)過程遇到的問題進行經(jīng)驗總結(jié)，同時希望能給后續(xù)新車型和調(diào)試提供參考。
