拉延模具板料定位設(shè)計(jì)

顧萌 紀(jì)淡泊 寇彥方

（一汽模具制造有限公司，長(zhǎng)春130013）

1 前言

基于社會(huì)對(duì)汽車白車身的降成本等需求，汽車板料的合理利用率及輸入的準(zhǔn)確性也變得十分關(guān)鍵。在以往的汽車沖壓件模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于拉延模具板料的定位存在多種形式的定位板，如：傳感器定位板，升降式定位板，帶配種定位板等，但由于當(dāng)前汽車行業(yè)對(duì)新車型的創(chuàng)新性提出了更高的要求，導(dǎo)致模具板料出現(xiàn)了較大高度差，對(duì)拉延模具定位的準(zhǔn)確性也提出了更高要求[1]。如何準(zhǔn)確設(shè)計(jì)擺放定位板對(duì)高度差較大板料的定位變得至關(guān)重要。

2 板料定位的多種形式

在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)板料在壓料前后無(wú)較大變化時(shí)（如頂蓋），則運(yùn)用普通定位板定位；當(dāng)壓料過(guò)程中有些位置可能會(huì)發(fā)生板料邊緣翹起時(shí)（如模具板料成型后高度差較大的門板），我們要增加擋料桿和壓料之間的浮動(dòng)裝置，以保證模具在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，可以按照預(yù)先設(shè)定完成壓料，這時(shí)我們將運(yùn)用防板料翹起式定位板，如圖1所示，防止合模過(guò)程中板料有翹起。

當(dāng)壓料面高低差較大時(shí)，影響機(jī)械手工作頻次，則需調(diào)控定位板高度，采用可升降式定位板，送料時(shí)定位板處于升起狀態(tài)，出料時(shí)定位板處于降落狀態(tài)。整個(gè)過(guò)程由氣缸控制定位板的升降，如圖2所示?，F(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)用SANKYO（日本三協(xié)）可升降式定位板較多。

圖1 防板料翹起式定位板

圖2 升降式定位板

當(dāng)壓料面有一處下降較大時(shí)（如具有較大起伏的翼子板），需要前期托料，我們將采用帶配重式定位板，也就是定位板自帶配重輪，如圖3所示。定位板剛接觸板料時(shí)，可以起托料作用，板料在配重的作用下下落。當(dāng)位置空間無(wú)法擺放多余帶有傳感器的定位板時(shí)，可在此狀態(tài)下增加傳感器位置，節(jié)省空間。但此定位板需要的躲避空間較大，需特別注意配重輪的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

圖3 帶配重式定位板

3 拉延模具板料定位原理

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)化設(shè)備傳輸信號(hào)，當(dāng)板料被投入到模具時(shí)，板料需要被粗定位，粗定位后板料在重力作用下滑落，這時(shí)壓料面和托料、夾料、頂料裝置之間支撐，需要存在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，板料在這個(gè)狀態(tài)下推動(dòng)傳感器輸出電信號(hào)，在拉延凹模與壓料圈閉合的合模過(guò)程中，板料位置發(fā)生的變化趨勢(shì)穩(wěn)定并符合預(yù)期設(shè)計(jì)。

3.2 加工刻線原理

3.2.1 凸壓料面刻線

對(duì)于凸壓料面，按工藝圖中Blank on closing（實(shí)物需刻線10 mm）位置裝配定位板；加工數(shù)模將會(huì)給定Blank on closing、Blank on Bottom；NC沿壓料面offset 10 mm刻Blank on closing和Blank on Bottom 2條線；此類零件包含翼子板、側(cè)圍、門板外板、頂蓋等薄板覆蓋件。

3.2.2 凹?jí)毫厦婵叹€

對(duì)于凹?jí)毫厦婧桶辶蟿傂院玫牧悴考?，按Blank on Gravity(垂直投影，實(shí)物刻線10 mm)裝配定位板；加工數(shù)模將給定Blank on Gravity、Blank on closing、Blank on Bottom的位置；NC沿壓料面offset 10 mm刻Blank on Bottom；NC按Blank on Gravity垂直投影結(jié)果沿壓料面offset 10 mm刻線，如果Blank on closing與這條線間距＞5 mm則沿壓料面offset 10 mm刻線（第3條線），否則NC僅刻2條線。

4 拉延模具板料定位設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

4.1 板料水平傳輸

4.1.1 板料水平傳輸過(guò)程

a.當(dāng)板料水平投入時(shí)，機(jī)械手在距離壓料面高點(diǎn)約10 mm處釋放板料，保證板料在釋放時(shí)處于定位板導(dǎo)向段（直線段），已進(jìn)入導(dǎo)入狀態(tài)，此時(shí)按照工藝圖中給定的初始板料線Blank on XOY數(shù)據(jù)確定定位板擺放位置，如圖4所示。

圖4 板料水平投入

b.當(dāng)板料在重力作用下下落，可能會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如果板料在壓料面上不能獲得1個(gè)穩(wěn)定的支撐狀態(tài)，則有必要另行設(shè)定支撐點(diǎn)，以三點(diǎn)確定1個(gè)平面為原則，在壓料面已有支撐點(diǎn)基礎(chǔ)上根據(jù)需要增加支撐點(diǎn)，定位板附屬杠桿式浮動(dòng)支撐，這個(gè)狀態(tài)下保證傳感器定位板動(dòng)作輸出信號(hào)，如圖5所示。

圖5 板料重力作用下

c.在合模過(guò)程中，壓料面的板料成形，板料被成形達(dá)到壓料面形狀，這時(shí)使用工藝圖中的閉合線數(shù)據(jù)，使板料在被成形過(guò)程時(shí)邊界可控，如圖6所示。如果圖5和圖6狀態(tài)板料投影線差別＞3 mm，此時(shí)定位板需增加楔形弧形定位形狀，如圖7所示，實(shí)現(xiàn)板料在重力作用下板料邊緣滑動(dòng)自如并鎖定姿態(tài)。在楔形弧形定位末端留有一段直線段，使板料在閉合狀態(tài)下鎖定板料邊界。

圖6 板料合模狀態(tài)示意

圖7 帶配重托料弧形定位板

4.1.2 板料水平傳輸具體操作

下面以翼子板為例，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，由工藝圖紙應(yīng)該給定Blank on XOY、Blank on Gravity、Blank on closing以及Blank on Bottom。白色線為板料投入Blank on XOY、棕色線為板料偏轉(zhuǎn)時(shí)兩點(diǎn)支撐狀態(tài)、綠色線為重力狀態(tài)Blank on Gravity、紅色線為壓料狀態(tài)Blank on closing、黑色線為Blank on Bottom，如圖8、圖9所示。

圖8 工藝板料線正視圖

圖9 工藝板料線俯視圖

具體操作步驟如下。

a.先有白色線，平板料投入，此時(shí)定位板進(jìn)入導(dǎo)入段；

b.棕色線與綠色線之間的狀態(tài)，板料被穩(wěn)定支撐，此時(shí)傳感器定位板接收到信號(hào)，開(kāi)始工作；

c.此時(shí)斜面（弧形）定位板開(kāi)始工作，板料呈被支持狀態(tài)至紅色線，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程對(duì)板料支撐定位；

d.弧狀定位板擺放對(duì)準(zhǔn)紅色線，需弧狀定位板直線段在壓料面5～10 mm之上；

e.模具結(jié)構(gòu)需留有調(diào)節(jié)空間，在避讓空間上注意避免破壞拉延筋，壓料圈向凸模側(cè)加工5 mm調(diào)整量避讓，壓料面其它部分空開(kāi)2 mm，上凹模壓料面加工避讓區(qū)域，壓料圈相同區(qū)域和結(jié)構(gòu)件注意避讓，壓料面外需鑄造空開(kāi)；

f.檢查項(xiàng)：在垂直投影方向上，收料線不被活動(dòng)托料板遮擋。

4.2 板料由對(duì)中臺(tái)傳輸?shù)絇1壓機(jī)過(guò)程中被預(yù)彎（投入拉延模具）

板料預(yù)彎傳輸過(guò)程如下。

a.當(dāng)板料在預(yù)彎狀態(tài)下投入時(shí)，無(wú)法預(yù)測(cè)機(jī)械手真空吸盤和彈簧吸盤預(yù)彎板料的效果，初始定位仍需按平板料投入時(shí)給定，與板料水平傳輸一樣，保證板料釋放時(shí)處于定位板導(dǎo)向段（直線段），使用工藝圖中的Blank on XOY給定定位板擺放位置，如圖10所示。

圖10 板料預(yù)彎投入

b.當(dāng)真空吸盤釋放時(shí)，板料憑借重力作用下落，可能會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，浮動(dòng)限位會(huì)低于工藝圖中重力線數(shù)據(jù)狀態(tài)，同時(shí)保持板料預(yù)應(yīng)力，板料預(yù)彎狀態(tài)的高點(diǎn)由定位板附屬杠桿式浮動(dòng)限位裝置保持，這個(gè)狀態(tài)板料低點(diǎn)如果不穩(wěn)定可以手工做齒形限位，這個(gè)狀態(tài)下保證傳感定位板動(dòng)作可以發(fā)出信號(hào)，如圖11所示。

圖11 板料重力作用下

c.在合模過(guò)程中，壓料面板料成形，板料被成形達(dá)到壓料面形狀，此時(shí)使用工藝圖中的Blank on closing，使板料在被成形的過(guò)程中邊界可控，如圖12所示。如果圖11和圖12板料投影線差別＞3 mm，此時(shí)定位板需增加楔形弧形定位形狀，實(shí)現(xiàn)板料在重力作用下板料邊緣滑動(dòng)自如并鎖定姿態(tài)。在楔形弧形定位末端留有一段直線段，使板料在閉合狀態(tài)下鎖定板料邊界。

4.3 凹形壓料面板料傳輸

在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般門內(nèi)板呈凹形板料傳輸，這時(shí)工藝給定的Blank on Gravity與Blank on XOY投影方向＜10 mm，這時(shí)的定位板按照重力線確定位置，如圖13、圖14所示。在加工時(shí)，定位板安裝窩需留有5 mm調(diào)整量。傳感器定位板的位置也需按照Blank on Gravity給定。

圖12 合模過(guò)程中

圖13 凹形板料傳輸

圖14 凹形板料定位板擺放

4.4 剛性較好板料傳輸

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，有一些板料的剛性較好，這些剛性較好的板料在重力作用下的變形會(huì)比較小，此時(shí)的定位板需按照Blank on Gravity（垂直投影）確定擺放位置，如圖15、圖16所示。在加工過(guò)程中，定位板安裝窩需留有5 mm的調(diào)整量，此時(shí)的傳感器定位板需按照重力線給定，并保證此狀態(tài)下的傳感器能接收到穩(wěn)定信號(hào)。

圖15 剛性較好板料傳輸

圖16 剛性較好板料傳輸

5 結(jié)束語(yǔ)

在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前期，設(shè)計(jì)員需先確定初始板料狀態(tài)，板料是否呈被真空吸盤抓取保持水平狀態(tài)，還是板料依靠真空吸盤可伸縮支臂（彈簧腿）實(shí)現(xiàn)的預(yù)彎狀態(tài)。根據(jù)板料初始不同狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的生產(chǎn)過(guò)程，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中判斷板料形態(tài)，運(yùn)用不同功能的定位板以及不同的定位板擺放方式，以達(dá)到對(duì)板料下落和合模狀態(tài)下合理性的預(yù)期，讓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，板料得以充分利用，達(dá)到工藝預(yù)期效果，生產(chǎn)出更符合現(xiàn)場(chǎng)的模具結(jié)構(gòu)，達(dá)到板料定位的最好形態(tài)。