一種輔助機構在汽車縱梁沖壓自動化中的應用分析

摘 要 立項研究汽車縱梁的結構及沖壓工藝，提出了一種縱梁沖壓自動化輔助機構，應用于縱梁自動化生產中，解決零件卡下模及抓件位置重復性問題，為汽車縱梁類的自動化生產提供一種解決方案。

關鍵詞 汽車縱梁;自動化;輔助機構

引言

縱梁是汽車的重要承載部件，無論是邊梁式汽車還是中梁式汽車均含有縱梁，其通常由低合金鋼板沖壓而成，斷面形狀一般為槽型。目前汽車門蓋、地板、防火墻等較大且成型角度較小的零件因自動化適應性強，在條件允許下普遍使用自動化生產，以確保產品質量穩定性及生產效率。縱梁類沖壓件因其窄、細長，成型角度大，且存在側沖孔等。導致零件與凸模之間大面積接觸，出現卡下模現象，自動化抓件困難，在零件出現側沖毛刺時，加劇取件難度;利用傳統的氣缸退料無法保證零件脫模后的位置可重復性，導致自動化傳感器信號不穩定及抓件錯位。絕大多工廠均放棄縱梁零件的自動化生產，使用人工生產，不僅生產質量穩定性差、生產效率低，且員工的勞動強度大;本文論述的一種縱梁沖壓輔助機構有效解決了零件脫模后的位置重復性，實現了汽車縱梁的沖壓自動化，運行穩定高效，達到下線8件/分鐘。

1縱梁沖壓自動化現狀

1.1 縱梁沖壓工藝

一般縱梁沖壓工藝流程為：拉延（OP10）→修邊沖孔（OP20）→側整形+側修邊（OP30）→修邊+側修邊+沖孔+側沖孔+側翻邊（OP40）[1]。

我司現場在制的后縱梁共四道工序，分別為拉延、切邊沖孔、整形、沖孔側沖孔，其中影響自動化抓件的工序主要是翻邊整形、沖孔側沖孔兩個工序。

1.2 沖壓自動化線

沖壓自動化線一般包括壓力機和自動化系統。沖壓自動化系統通常包含拆垛系統、自動傳輸系統和線尾出料系統三個部分[2]。我司現有線尾出料系統主要由機器人、端拾器骨架、真空吸盤組成，機器人主要起承載和移動的功能，端拾器骨架是連接機器人和真空吸盤的中間部件，也起承載功能。真空吸盤通過真空氣動系統實現零件的抓、放動作。其中真空氣動系統由真空系統和氣動系統組成，均通過一套管路系統控制吸盤。氣動系統直聯氣動管路，真空系統由單獨的真空泵站提供。吸盤工作時通過真空泵站將管路內形成真空，為吸盤提供吸附力，到達落料位置時吸盤接通壓縮空氣將零件吹落[3]。

1.3 實現自動化存在的問題

（1）真空吸盤局限。真空吸盤是通過真空泵，利用吸盤與零件形成的臨時封閉空間內外壓力差吸住零件，產生的吸力有限，當零件重力與零件脫模力之和大于真空吸盤吸力時，零件無法抓取。

（2）零件側整形及側沖孔卡下模。零件在側整形時，零件側壁會因側整形力而貼緊凸模，增加零件與凸模間的壓力及接觸面積，從而增加脫模阻力。零件側沖孔時，沖裁產生的細微毛刺會嵌在凹模套內，脫模時產生阻力，增加脫模阻力。

（3）常規退料存在取件位置可重復性低。在手工線生產中，為了解決零件因脫模阻力無法脫模問題，一般會設置一個退料機構，退料機構由氣缸和頂料機構組成，通過氣缸的伸縮來實現退料，現場氣壓為0.6MPA，氣缸的通氣及斷氣由機床上的通氣角度控制，一般在零件頂出凸模后氣缸退回，零件將自由落向凸模，在側壁與凸模有卡滯時停止，因為零件每次頂出后回落與凸模接觸點的不確定性，導致零件回落后存在高低、角度等多種情況，完全回落到凸模上甚至造成再次存在脫模阻力，位置可重復性低，依靠與零件形成臨時封閉空間產生吸力的吸盤是通過機器人固定位置的，將無法適應該變化，且傳感器的信號不穩定。

（4）傳感器信號不穩定。固定的傳感器在零件位置狀態變化時無法感應零件，導致傳感器無感應停線。

2方案分析

通過對問題進行分析，解決自動化問題主要有以下兩種方案。方案一：零件沖裁后直接抓取零件，零件的抓件位置可重復性好，需要攻克脫模阻力問題。方案二：利用頂料機構將零件頂出，零件的脫模阻力得到季節，需要攻克零件的抓件位置可重復性問題及傳感器的不穩定問題。綜合分析，受真空吸盤抓件的局限性影響，抓件力無法增加，為確保零件尺寸穩定性，不能通過打磨放空凸模減小摩擦阻力，側切邊及側沖孔在模具批量生產時毛刺的產生無法精確控制，整體脫模阻力不受控。相對于脫模阻力的不受控，攻克零件的抓件位置穩定性會更加容易。因此選取方案二為主攻方案。

3方案實施

方案二中，借用傳統的氣缸退料模式，氣缸力可客戶零件的脫模阻力，使零件順利脫離下模，主要考慮零件的回落位置問題，一是回落位置穩定，二是不能再次回落至凸模上。

為確保零件抓件位置的穩定性，需考慮在氣缸將零件頂出零件以后，氣缸退回零件回落位置穩定且再次回落后保持脫離凸模。

通過在凸模設計的輔助機構，輔助機構由彈簧安裝座、彈簧、支承塊組成，在壓件時彈簧壓縮，支承塊與零件同步運動，不影響正常生產，壓機回程過程中，支承塊在彈簧力的作用下上升，零件在被氣缸頂出后落回至支承塊上，因浮支承塊在彈簧力的作用下位置固定，從而使零件的回落位置固定且保持脫離凸模。輔助機構中將原來設置在凸模上的傳感器設計到支承塊上，這樣在沖壓行程中，傳感器隨浮沉塊一起與零件保持相對位置運動，確保傳感器有效，解決零件回落后，因浮沉塊將零件頂離凸模，導致傳感器失效的問題。

4實施結果

按照方案實施后，縱梁沖壓自動化存在的吸盤局限、零件卡下模、零件抓件位置重復性、傳感器型號穩定性等問題均迎刃而解，實現了縱梁的自動化生產。

5結束語

該項目實施從汽車縱梁沖壓自動化存在的問題點出發，分析各問題存在的原因及可行性解決辦法，最終選取攻克零件的抓件位置可重復性問題及傳感器的不穩定問題。找到了實現縱梁自動化的最佳途徑，從而實現了縱梁的自動化生產，該方案在我司第一次實現后，現已推廣至多個汽車車型的縱梁產品上，運行穩定無故障。

參考文獻

[1] 楊杰，許三山，王淑俊，等.車架縱梁沖壓工藝優化[J].現代零部件，2014（3）：79-81.

[2] 劉偉.沖壓自動化的研究與規劃[J].世界制造技術與裝備市場，2015（6）：54-60.

[3] 王令寶，裴加路.真空吸盤碼垛裝置設計開發研制[J].中國重型裝備，2017（6）：12-20.

作者簡介

肖吉虎（1989-），男，貴州省六盤水市人;現就職單位：重慶卓通汽車工業有限公司，研究方向：助理工程。