淺析自動(dòng)化模具干涉曲線

文/張?bào)K，黃曉東，田志會(huì)·長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心

淺析自動(dòng)化模具干涉曲線

文/張?bào)K，黃曉東，田志會(huì)·長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心

為了實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率，越來越多的自動(dòng)化生產(chǎn)線替代了原來的手工生產(chǎn)線。而自動(dòng)化線的應(yīng)用對(duì)生產(chǎn)線、模具提出了新的要求和標(biāo)準(zhǔn)。而在自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)中，機(jī)床、模具、自動(dòng)化端拾器三者間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系尤為重要，干涉曲線是其中的關(guān)鍵。

隨著汽車銷量的日益攀升，汽車企業(yè)的產(chǎn)能要求也越來越大，為了緩解汽車銷量的增加給企業(yè)產(chǎn)能上帶來的壓力，傳統(tǒng)人工線逐漸被具有運(yùn)行穩(wěn)定、生產(chǎn)節(jié)拍快、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)的自動(dòng)化線所取代。與手工生產(chǎn)線相比，自動(dòng)化線體對(duì)模具的要求也較高，本文將對(duì)自動(dòng)化線體模具設(shè)計(jì)時(shí)模具與單臂機(jī)械手干涉問題進(jìn)行闡述。

自動(dòng)化模具生產(chǎn)線介紹

圖1 自動(dòng)化沖壓線圖示

自動(dòng)化線體一般的生產(chǎn)流程為：上料小車→拆垛機(jī)械手→傳輸皮帶→板料清洗/涂油機(jī)→對(duì)中臺(tái)→送料機(jī)械手→壓力機(jī)→壓力機(jī)之間的傳送機(jī)械手→取料機(jī)械手→出料皮帶→裝框，如圖1所示。料片在上料小車上經(jīng)過磁性分離器分離，拆垛機(jī)械手將板料放置在磁性皮帶上，輸送至板料清洗/涂油機(jī)，隨后在對(duì)中臺(tái)對(duì)中，由機(jī)械手將板料抓起放入第一序模具上進(jìn)行沖壓，沖壓后再由機(jī)械手取出放入第二序模具，后續(xù)依次重復(fù)送料、沖壓、取料的過程，最后產(chǎn)品件由輸送帶送出，進(jìn)行裝框。自動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)，機(jī)械手必須按照設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，在進(jìn)入、取件、放件、退出模具的過程中，機(jī)械手與上模、端拾器與下模、工件與下模之間容易發(fā)生干涉，通常在模具設(shè)計(jì)階段利用干涉曲線進(jìn)行檢查，以保證自動(dòng)化運(yùn)行。

圖2 平面干涉曲線圖

干涉曲線

干涉曲線的含義

干涉曲線就是表示生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)時(shí)機(jī)械手進(jìn)出模具的軌跡，它是自動(dòng)化模具設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，是用來檢查模具是否滿足自動(dòng)化要求的。圖2a所示平面曲線為OP10的干涉曲線，記為P1，圖2b為后序機(jī)械手的干涉曲線，記為P2。因OP10滑塊行程和后序壓機(jī)的滑塊行程不同，且上料機(jī)械手軌跡與后序機(jī)械手也存在差異，所以P1、P2曲線略有不同，但是曲線的含義及使用方法完全相同，本文以P1為例對(duì)單臂機(jī)械手干涉曲線進(jìn)行詳細(xì)介紹，對(duì)P2曲線不再贅述。

圖3 P1的干涉曲線

在實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)械手進(jìn)出模具的順序依次為：送料至模具→送料后退出（同時(shí)滑塊下行）→（沖壓）→進(jìn)入模具取料（同時(shí)滑塊上行）→取料，退出模具。分別以模具的上模、下模作為參照物，將這四個(gè)動(dòng)作連貫起來繪制成的曲線，即為干涉曲線。圖3為P1的干涉曲線，曲線按照檢查的對(duì)象可分為上下兩部分，上部曲線是機(jī)械手相對(duì)于下模運(yùn)動(dòng)的曲線，是機(jī)械手實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡，可以用于檢查下模干涉；下部曲線是機(jī)械手相對(duì)于上模運(yùn)動(dòng)的曲線，可以用于檢查上模干涉。按照機(jī)械手功能可分為左右兩個(gè)部分，左側(cè)為送料側(cè)（F向）的機(jī)械手，圖中是實(shí)現(xiàn)送料功能的曲線；右側(cè)為取料側(cè)的機(jī)械手，圖中是實(shí)現(xiàn)取料功能的曲線。

觀察送料側(cè)曲線，對(duì)比上下兩部分可以發(fā)現(xiàn)，“2”曲線與“b”曲線形狀完全不同，而“1”曲線與“a”曲線的形狀是相同的。這是因?yàn)楫?dāng)機(jī)械手送料退出模具（b）的同時(shí)滑塊下行，機(jī)械手與上模同時(shí)運(yùn)動(dòng)，所以“b”曲線是合運(yùn)動(dòng)的曲線；而“1”曲線是機(jī)械手實(shí)際運(yùn)動(dòng)的曲線，當(dāng)機(jī)械手送料至模具（a）時(shí)，滑塊處于上死點(diǎn)，送料過程中上模是靜止的，所以“a”曲線不是合運(yùn)動(dòng)的曲線，是機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的曲線。同理，取料側(cè)“4”曲線與“d”曲線也是相同的。

模具設(shè)計(jì)時(shí)的干涉檢查

⑴靜態(tài)檢查。靜態(tài)檢查主要根據(jù)模具的開口高度進(jìn)行干涉分析，模具開口滿足機(jī)械手順利送料、取料即可：送料時(shí)保證機(jī)械手最上端與上模最下端以留出至少30mm安全余量；取料時(shí)保證零件最低點(diǎn)與下模的最高點(diǎn)留出至少30mm安全余量（圖4）。滿足以上兩個(gè)條件，零件能順利從設(shè)備中取出，沒有干涉就可保證單次運(yùn)行。

⑵動(dòng)態(tài)檢查。在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，壓力機(jī)連續(xù)運(yùn)行，就需要通過干涉曲線進(jìn)行分析。檢查模具干涉情況時(shí)，將干涉曲線放入合模狀態(tài)的模具，分別檢查端拾器及制件上任意點(diǎn)與上模及下模的干涉情況，保證上模最下端、下模最上端距離曲線30mm以上，沒有干涉即可保證連續(xù)運(yùn)行。

圖4 靜態(tài)安全余量

模具圖紙的干涉檢查是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化最基本的保證，對(duì)后期生產(chǎn)效率提升也起到了關(guān)鍵的作用。圖紙檢查時(shí)要重點(diǎn)注意板料定位、導(dǎo)柱、斜楔等凸出部位。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)，調(diào)試過程也是很重要的，在壓機(jī)打開時(shí)機(jī)械手提前進(jìn)入，壓機(jī)閉合時(shí)機(jī)械手退出，可以給自動(dòng)化效率提升以更大的空間。自動(dòng)化調(diào)試要從基本動(dòng)作開始，不能急于求成，以安全為主，循序漸進(jìn)。

結(jié)束語

目前我公司沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)過程中有效地應(yīng)用干涉曲線進(jìn)行檢查，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線應(yīng)用也越來越廣泛，了解和掌握干涉曲線是模具開發(fā)及設(shè)計(jì)人員必須具備的能力，本文對(duì)自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線的干涉曲線進(jìn)行了介紹，希望能夠給讀者帶來相關(guān)幫助。