淺談高速沖壓線干涉曲線的檢查方法

文／李坤義，別大勇，黃玉敏，楊娜，田燦騰·廣州汽車集團乘用車有限公司

現今越來越多的汽車主機廠為了能夠滿足需求的增長，不斷提升自動化沖壓生產線的節拍和節省模具現場調試時間，紛紛開始導入高速沖壓生產線。為了優化模具設計和提前識別生產過程中的干涉現象，從而提升高速沖壓生產線的調試效率，本文基于UG 三維軟件對生產過程進行干涉曲線仿真分析，能夠快速地排查干涉，縮短調試工時，有效地提升生產效率。

沖壓生產線組成

為了更好地進行高速沖壓線干涉曲線的檢查分析，首先介紹沖壓生產線的布局及沖壓工藝。沖壓生產線主要是把板料沖壓成汽車零件，包括線首單元、壓力機及搬送單元、線尾單元等3 大部分，其中干涉曲線主要反映搬送單元與上下序壓力機之間的運動關系。沖壓生產線布局見圖1。

圖1 沖壓生產線布局簡圖

⑴線首單元主要是傳送清洗干凈的板料到壓力機，需要經過板料拆垛、輸送、清洗、對中、上料等工位。

⑵壓力機與搬送單元主要是完成沖壓板料及傳送板件，需要經過拉延、沖孔、翻邊、切邊等工位。

⑶線尾單元主要是對沖壓完成的零件進行下料裝箱，需要經過下料、傳送、裝箱等工位。

干涉曲線的檢查

高速沖壓線搬運工件的過程中，搬運裝置(含橫桿和端拾器等)按照所設定的干涉曲線軌跡運動，為了保證新車型模具能夠高效地生產，需要對搬運裝置與裝在壓力機上的模具的運動干涉情況進行檢查。

搬運裝置在進入、取件、放件、退出的整個過程中，橫桿與上模、端拾器與下模、工件與下模比較容易發生干涉，需要在模具設計階段進行干涉曲線的檢查，檢查搬運裝置在運動過程中是否與模具結構發生干涉，避免因為干涉導致無法生產。

準備工作

在電腦里安裝好UG 三維軟件(也可以是CATIA)，導入所需要的壓力機與搬送單元的干涉曲線文件(圖2)、新車型零件模型及模具結構模型(圖3)。

圖2 干涉曲線文件

圖3 模具結構模型

高速沖壓線干涉曲線解讀

搬運裝置的干涉曲線主要為上料手與下序壓力機干涉曲線(圖4)、下料手與上序壓力機干涉曲線(圖5)。

圖4 上料手與下序壓力機干涉曲線

圖5 下料手與上序壓力機干涉曲線

每張圖中干涉曲線的上半部分主要檢查模具結構的下模與機械手的干涉情況，下半部分主要檢查模具結構的上模與機械手的干涉情況。

零件工藝干涉曲線的檢查

根據高速沖壓線的干涉曲線狀態對零件進行干涉狀態檢查，首先需要對零件進行初步的工藝檢查，可以有效避免搬運裝置與零件的干涉問題(圖6、圖7)。零件工藝檢查流程如下：

圖6 搬運裝置放料回程檢查示意圖

圖7 搬運裝置取料進入檢查示意圖

⑴零件數據、干涉曲線文件導入仿真軟件。

⑵提取最易發生干涉部位，移動干涉曲線到該部位確認是否干涉。

⑶干涉曲線與零件間隙的安全余量需不小于50mm(不同廠家設備要求不同)。

⑷確認產品造型在模具結構中的布局角度，后續針對模具結構設計進行深入檢查并給出最終SPM。

模具結構干涉曲線的檢查

在模具結構的設計階段，開展干涉曲線檢查能夠有效地排查干涉情況，優化模具的結構設計，保證模具的工作穩定性；通過對模具結構干涉曲線的檢查，能夠給模具結構設計提供較優方案，提高沖壓生產線的節拍且留出安全余量，降低現場調試的時間和工作量。模具結構檢查流程如下：

⑴導入模具及零件模型，需要注意模具在導入時為閉合狀態，如果板料和下模有頂起裝置，則將零件放在頂起裝置上，標明液壓墊取料時的頂起高度。

⑵導入高速沖壓生產線的干涉曲線文件，調整干涉曲線與模具工序方向，確保取料、放料方向與整線一致。

⑶設備橫桿定位為取料點或投料點時，橫桿底面距離工作臺面的高度(具體查看每條高速沖壓生產線設備規格，每個廠家設備規格參數不太一樣)。

⑷下料手與上序壓力機模具下模的干涉檢查(圖8)。

圖8 下料手與上序壓力機模具下模干涉檢查

①橫桿定位后(即取料點)，根據板件或零件尺寸初步布局端拾器吸盤(明確吸盤布局位置)。

②進入取料：一般選取最低點及最遠點為基點，導入干涉曲線文件，確認橫桿、端拾器與下模的安全余量不小于50mm(不同廠家設備要求不同)，如果安全余量小于50mm會存在搬運過程的抖動干涉風險，需要對模具結構進行更改。

③取料返回：由于帶著板料，一般選取干涉風險比較大的點作為基點，導入干涉曲線文件，確認搬運裝置返回過程中零件、模具和定位塊的安全余量不小于50mm(不同廠家設備要求不同)。

⑸下料手與上序壓力機模具上模的干涉檢查(圖9)。

圖9 下料手與上序壓力機模具上模干涉檢查

①橫桿定位后(即取料點)，根據板件或零件尺寸初步布局端拾器吸盤(明確吸盤布局位置)。

②進入取料：以橫桿及端拾器最遠點及最高點位置為基點，導入干涉曲線文件，干涉曲線基準點與基點一致，確認橫桿、端拾器與上模的安全余量不小于50mm(不同廠家設備要求不同)。

⑹上料手與下序壓力機模具下模的干涉檢查(圖10)。

圖10 上料手與下序壓力機模具下模檢查

①橫桿定位后(即投料點)，根據取料時吸盤布局，確定基點位置。

②進入投料：由于帶著板料，一般選取最惡劣的點作為基點，導入干涉曲線文件，確認投料過程中零件、模具和定位塊的安全余量不小于50mm(不同廠家設備要求不同)。

③投料返回：一般選取最低點及最遠點為基點，導入干涉曲線文件，確認橫桿、端拾器與下模的安全余量不小于50mm(不同廠家設備要求不同)。

⑺上料手與下序壓力機模具上模的干涉檢查(圖11)。

圖11 上料手與下序壓力機模具上模干涉檢查

①橫桿定位后(即投料點)，根據取料時吸盤布局，確定基點位置。

②投料返回：以橫桿及端拾器最遠點及最高點位置為基點，導入干涉曲線文件，干涉曲線基準點與基點一致，利用干涉曲線根據各自設備要求確定安全余量。

③確認橫桿、端拾器與模具上模安全余量不小于50mm(不同廠家設備要求不同)。

干涉曲線檢查建議

干涉曲線僅確認了理論上零件可達成的最高節拍，在實際調試過程中需對取料可動和投料可動兩個參數進行微調，這樣可能導致節拍無法達到理論的最高值，因此在模具結構設計階段開展干涉曲線檢查需考慮到參數調整的影響。模具結構設計時，考慮零件中心與工作臺中心線偏移量不大于50mm，避免節拍的損失或零件偏單邊導致掉件。

確認發生干涉部位并測量干涉量，建議從以下3 個方面來考慮，具體情況需具體分析后才能確定方案。

⑴端拾器和上模的干涉，考慮降低端拾器高度，或對上模干涉部位進行取消或修改；

⑵端拾器與下模的干涉，考慮調整端拾器吸盤的數量和位置；

⑶板料與下模的干涉，考慮在模具上增加頂起裝置或對下模干涉部位進行修改。

結束語

通過高速沖壓線干涉曲線的檢查能夠提前優化模具結構設計及指導現場模具調試。在模具設計階段，能夠對模具工藝進行約束及避免結構干涉，輸出指導性文件及目標節拍；在模具現場調試階段，使用前期干涉曲線檢查的指導性文件，直接輸入相應參數及吸盤位置制作端拾器，實現調試工時的削減。由于生產線上作業空間的局限性，員工的勞動負荷也相對較高，線上作業工時的縮短對于員工的減負具有一定作用。