沖壓行業模具款型智能切換技術設計應用

文/馬杰，賈志樂，李志湖·江鈴汽車股份有限公司

在沖壓分離工藝上經常需要借助輔助機構以達到穩定性、提升效率或縮短產品工序的目的，而自動化氣動機構是最常用的一種輔助方式，主要用于沖頭的切換，可在同一套模具設置兩個甚至多個氣動切換機構，以實現一組模具生產多種款型的產品。

自動化氣源分下模氣源和上模氣源兩種方式。下模氣源可利用壓機底座預留的氣源接口進行使用，且在非生產時間就可以將工裝安裝就位。傳統的上模是沒有預留氣源接入口，只能在生產時間將氣源接入，對生產效率存在影響，隨著技術的進步以及人們對自動化的需求，上模氣源也在朝著自動化的方面改善。

目前行業應用自動化上模氣源都是在滑塊上開孔，模具在加工的時候按照設備預留位置和要求進行加工，這種結構雖然解決了上模氣源在生產時間接入的問題，但是有三個弊端：一是只能是新設備、新模具開發時設計好后期才能夠使用，舊設備、舊模具無法改造；二是模具加工量大，制造成本增加；三是只有氣源信號沒有電信號，無法監控狀態的正確與否，安全性較差。針對以上三個弊端，需要重新設計一種切換技術來滿足自動化需求。

總體思路

模具的款型切換中是將氣源作為動力輸出裝置，通過人工介入來完成切換調整。由于模具的設計理念、尺寸形狀及安全原因，造成傳統的機械結構設計無法滿足自動化切換的需求。

主要面臨以下難點：⑴如何使動力源的設置安全可靠并具有高度的柔性化，即動力源設置位置安全可靠，同時滿足幾十組大小不同模具的切換成為機械設計難點問題。⑵自動化設備運行過程中的安全信號實時檢測，如何在模具和壓機兩個獨立部件中建立信號連接及傳輸，成為自動化控制的難點問題。⑶不同款型的切換意味著產品配方的差異，如何在不整線切換配方的情況下實現產品配方修改，成為實際操作的另一大難題。

技術方案

動力源的設計

運用設備夾緊器位置，在上模夾緊器處設計自走式動力源來驅動模具款型切換，當切換時壓機側氣源裝置通過自身移動與模具側貼合，實現氣源傳輸，替代了原先人工進入設備插拔氣管的傳輸方式，并能實現柔性化滿足不同尺寸模具需求。整體安裝示意圖如圖1 所示。

圖1 整體安裝示意圖

該裝置自身主要結構有7 塊：⑴安裝支架；⑵防護外殼及安裝面板；⑶氣管電纜拖鏈；⑷電氣接線盒；⑸限位擋塊；⑹氣管、線纜；⑺接口(氣源、電源及電信號)，如圖2 所示。

圖2 整體結構設計圖

自動化設備運行過程中的安全信號實時檢測

電氣原理主要分為三部分：第一部分是通過控制電磁閥來控制上模氣源拖鏈裝置(圖2 中位置3)前進后退的動作。第二部分是裝置接口(圖2 中位置7)的位置檢測，判斷是否到位，詳見圖3 位置2。第三部分是裝置接口(圖2 中位置7)接收模具上氣缸位置檢測的信號，進行自診斷，防止氣缸位置不正確而導致的生產風險，在該部位A7 線首次使用B-PLUS無線感應接頭技術，通過壓機側供電，經感應接頭后為模具側快換機構檢測開關提供12V以下控制電流。從而保證了在生產過程中，設備對于模具狀態的有效監控，詳見圖3 位置3。

圖3 設備端接口

配方參數差異化調取應用操作

沖壓生產的配方參數具有唯一性，即一組模具對應唯一生產配方，如何在同一配方內快速實現參數切換，成為問題核心。我們對壓機進行區域劃分，標準化氣源端口，并采用二進制算法來實現參數選擇唯一性，并與設備端進行聯鎖，實現一鍵快速切換，如圖4 所示。

圖4 上模傳感器檢測界面

結束語

通過自走式氣動裝置開發運用，實現氣源自動傳輸，替代了原先人工插拔氣管的傳輸方式，縮短了自動化生產線模具款型切換的時間。在機械機構滿足使用要求的情況下，加入了B-PLUS 無線感應電流技術，通過壓機側供電，通過感應電流識別氣動切換機構氣缸磁環的位置，保證切換氣缸工作到位、模具款型切換不出問題。同時該項技術可以實現對舊設備舊模具進行改造，并可以使整個工廠和模具的上模氣源標準化，適用范圍廣，適用于所有汽車沖壓設備和沖壓模具設計。