沖壓行業(yè)模具款型智能切換技術(shù)設(shè)計應(yīng)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(jīng)常需要借助輔助機構(gòu)以達(dá)到穩(wěn)定性、提升效率或縮短產(chǎn)品工序的目的，而自動化氣動機構(gòu)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(shè)置兩個甚至多個氣動切換機構(gòu)，以實現(xiàn)一組模具生產(chǎn)多種款型的產(chǎn)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(yù)留的氣源接口進(jìn)行使用，且在非生產(chǎn)時間就可以將工裝安裝就位。傳統(tǒng)的上模是沒有預(yù)留氣源接入口，只能在生產(chǎn)時間將氣源接入，對生產(chǎn)效率存在影響，隨著技術(shù)的進(jìn)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(yè)應(yīng)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(shè)備預(yù)留位置和要求進(jìn)行加工，這種結(jié)構(gòu)雖然解決了上模氣源在生產(chǎn)時間接入的問題，但是有三個弊端：一是只能是新設(shè)備、新模具開發(fā)時設(shè)計好后期才能夠使用，舊設(shè)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(jiān)控狀態(tài)的正確與否，安全性較差。針對以上三個弊端，需要重新設(shè)計一種切換技術(shù)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(diào)整。由于模具的設(shè)計理念、尺寸形狀及安全原因，造成傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)置安全可靠并具有高度的柔性化，即動力源設(shè)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(shè)計難點問題。⑵自動化設(shè)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(chǎn)品配方的差異，如何在不整線切換配方的情況下實現(xiàn)產(chǎn)品配方修改，成為實際操作的另一大難題。

技術(shù)方案

動力源的設(shè)計

運用設(shè)備夾緊器位置，在上模夾緊器處設(shè)計自走式動力源來驅(qū)動模具款型切換，當(dāng)切換時壓機側(cè)氣源裝置通過自身移動與模具側(cè)貼合，實現(xiàn)氣源傳輸，替代了原先人工進(jìn)入設(shè)備插拔氣管的傳輸方式，并能實現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計圖

自動化設(shè)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(jìn)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(jìn)行自診斷，防止氣缸位置不正確而導(dǎo)致的生產(chǎn)風(fēng)險，在該部位A7 線首次使用B-PLUS無線感應(yīng)接頭技術(shù)，通過壓機側(cè)供電，經(jīng)感應(yīng)接頭后為模具側(cè)快換機構(gòu)檢測開關(guān)提供12V以下控制電流。從而保證了在生產(chǎn)過程中，設(shè)備對于模具狀態(tài)的有效監(jiān)控，詳見圖3 位置3。

圖3 設(shè)備端接口

配方參數(shù)差異化調(diào)取應(yīng)用操作

沖壓生產(chǎn)的配方參數(shù)具有唯一性，即一組模具對應(yīng)唯一生產(chǎn)配方，如何在同一配方內(nèi)快速實現(xiàn)參數(shù)切換，成為問題核心。我們對壓機進(jìn)行區(qū)域劃分，標(biāo)準(zhǔn)化氣源端口，并采用二進(jìn)制算法來實現(xiàn)參數(shù)選擇唯一性，并與設(shè)備端進(jìn)行聯(lián)鎖，實現(xiàn)一鍵快速切換，如圖4 所示。

圖4 上模傳感器檢測界面

結(jié)束語

通過自走式氣動裝置開發(fā)運用，實現(xiàn)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(chǎn)線模具款型切換的時間。在機械機構(gòu)滿足使用要求的情況下，加入了B-PLUS 無線感應(yīng)電流技術(shù)，通過壓機側(cè)供電，通過感應(yīng)電流識別氣動切換機構(gòu)氣缸磁環(huán)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(shù)可以實現(xiàn)對舊設(shè)備舊模具進(jìn)行改造，并可以使整個工廠和模具的上模氣源標(biāo)準(zhǔn)化，適用范圍廣，適用于所有汽車沖壓設(shè)備和沖壓模具設(shè)計。