淺談沖壓件柔性輔助工裝的重要性

文/晉五九，蘇李莉·奇瑞汽車股份有限公司

為解決沖壓件造型面落差大、在生產(chǎn)線線尾放件變形問題，本文提出一種新的思路：設(shè)計一種沖壓設(shè)備輔助工裝，具體為設(shè)計一種柔性輔助工裝結(jié)構(gòu)。解決造型面落差大的沖壓件在生產(chǎn)線線尾放件變形問題，減小沖壓件生產(chǎn)產(chǎn)生的報廢，降低整車開發(fā)成本。

問題提出的背景

M3x新項目在線自動化生產(chǎn)時，OP50沖壓方向為車身方向，板件從OP50模具機械手取出放到線尾傳送皮帶時，由于板件前后方向和左右方向存在高、低落差，板件落下時頂梁先接觸皮帶，至輪眉處全部接觸皮帶，中間落差達到255mm，在重力下整個板件快速摔落至皮帶上，在此過程中導致板件A面變形嚴重產(chǎn)生報廢且影響生產(chǎn)節(jié)拍，特別是三角窗部位變形非常嚴重，無法滿足自動化生產(chǎn)。各項目在創(chuàng)新前的數(shù)值如表1所示。

表1 各項目在創(chuàng)新前的數(shù)值

原因分析

設(shè)備

目前的沖壓設(shè)備上，線尾機械手抓取沖壓件后不能旋轉(zhuǎn)角度，釋放沖壓件后，沖壓件僅僅由水平的皮帶輸送，且皮帶不能調(diào)整角度。

工法設(shè)計

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的限制導致OP50制件前后側(cè)落差大，這種沖壓件在生產(chǎn)線尾機械手放件后，由于沖壓件前后側(cè)落差太大導致沖壓件下落到皮帶上時發(fā)生跌落抖動變形，從而嚴重影響了沖壓件的面品質(zhì)量，導致沖壓件報廢率高，加大了整車開發(fā)的成本(如圖1、圖2所示)。

圖1 現(xiàn)有的沖壓設(shè)備示意圖

圖2 沖壓件跌落變形嚴重

解決對策分析

⑴更改OP50沖壓方向?qū)Ξa(chǎn)品的影響因素，經(jīng)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：

1) ROOF側(cè)與門檻側(cè)的高度需要一致，可行，

2)四角窗的斜楔沖孔?，F(xiàn)在的壓機方向斜楔的斷面角度為70°，不可行，

3)燈部的翻邊。相關(guān)保險杠和角部是卷曲成形，改變擺動角度的話，會產(chǎn)生負角(底面切)，不可行，

4)保險杠部的沖孔擺動角度變更的話，保險杠部沖孔也變成10°，沖孔的最小直徑是8mm，斜楔構(gòu)造無法設(shè)定(由于有內(nèi)緣翻邊、壁的側(cè)沖孔、側(cè)修邊)，不可行，

5)輪罩部翻邊擺動角度變更的話，輪罩的翻邊變?yōu)樨摻?底部切)由于0°的壓機方向打開3°，變成了－7°，不可行，

⑵柔性化輔助工裝，具有柔性化，能夠滿足不同制件的生產(chǎn)需要，避免落差大制件線尾機械手放件變形—可行。

結(jié)合費用及周期綜合評估，決定采用柔性化輔助工裝。

沖壓件柔性輔助工裝重要性

設(shè)計一種輔助工裝設(shè)備來解決側(cè)圍線尾放件變形的問題。此輔助工裝需要具有柔性化，大體的設(shè)計思路為設(shè)置一個可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的支撐板，以滿足不同制件的生產(chǎn)需要，如圖3、圖4所示，為了確保方案的可行性，我們接下來將對此方案進行有限元模擬論證。

圖3 側(cè)圍前后側(cè)落差大

圖4 方案規(guī)劃

其基本結(jié)構(gòu)為一個旋轉(zhuǎn)軸和一個可旋轉(zhuǎn)的支撐板，調(diào)整支撐板的角度來保證側(cè)圍前后側(cè)接觸點高度一致。為了保證設(shè)計的合理性，在工裝設(shè)計前對現(xiàn)場生產(chǎn)現(xiàn)狀進行調(diào)查分析，并且對現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)進行測量統(tǒng)計繪制出準確的設(shè)備3D模型。

鉤是一種多刃的兵器，系由古兵器戈演變而來。春秋戰(zhàn)國時期戈、鉤、戟并用，從衛(wèi)墓出土的銅鉤來看，鉤的形狀似戟，只是戟上邊為利刃，而鉤上邊為一線鉤形，故名鉤。

⑴主要部件的結(jié)構(gòu)：此方法的目的在于提供一種柔性輔助工裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠解決落差大的沖壓件在生產(chǎn)線線尾放件變形問題，如圖5、圖6、圖7所示。為了實現(xiàn)此目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種柔性輔助工裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要包括①沖壓件、②皮帶、③線尾輸送臺、④氣路控制開關(guān)、⑤氣缸、⑥支撐板、⑦安裝支架、⑧旋轉(zhuǎn)軸幾個部分。

圖5 柔性輔助工裝結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 落差大沖壓件生產(chǎn)前示意圖

圖7 落差大沖壓件生產(chǎn)示意圖

⑵工作原理：氣路控制開關(guān)通過氣路與氣缸連接，氣缸固定在安裝支架上，支撐板與氣缸制件通過鉸鏈連接，支撐板與安裝支架之間通過旋轉(zhuǎn)軸連接，安裝支架通過螺釘固定在線尾輸送臺上。氣路控制開關(guān)④控制氣缸⑤上升或者下降，氣缸⑤推動支撐板⑥打開角度，支撐板⑥繞旋轉(zhuǎn)軸⑧進行旋轉(zhuǎn)，支撐板⑥的打開角度由氣缸⑤的行程來任意控制，因此此輔助工裝結(jié)構(gòu)具有柔性化的特征。

⑶運動過程：在生產(chǎn)落差大的沖壓件①前，支撐板⑥處于閉合狀態(tài)。當生產(chǎn)落差大的沖壓件①時，首先觸動氣路控制開關(guān)④，氣缸⑤開始工作，氣缸⑤推動支撐板⑥打開角度，支撐板⑥繞旋轉(zhuǎn)軸⑧進行旋轉(zhuǎn)，當支撐板⑥旋轉(zhuǎn)到?jīng)_壓件生產(chǎn)需要的角度后，氣缸⑤停止工作，線尾機械手抓取沖壓件①后釋放，沖壓件①順著支撐板⑥下滑到皮帶②上，并由皮帶②輸送至線尾。在此過程中，支撐板⑥托著沖壓件①保證了沖壓件①的前后側(cè)下落點無明顯落差，從而避免了沖壓件①下落時發(fā)生抖動變形，最終得到合格的高品質(zhì)的沖壓件①。

柔性輔助工裝結(jié)構(gòu)，能夠解決落差大的沖壓件在生產(chǎn)線線尾放件變形問題，減小沖壓件報廢率，降低整車開發(fā)成本，提供合格的高品質(zhì)的沖壓件。創(chuàng)新前后的數(shù)據(jù)對比如表2所示。

表2 創(chuàng)新前后的各項數(shù)據(jù)對比

結(jié)束語

此輔助工裝結(jié)構(gòu)具有柔性化，既可以滿足M3x側(cè)圍的生產(chǎn)，又不影響一般制件的生產(chǎn)。后期類似側(cè)圍外板這種前后側(cè)落差較大的沖壓件在現(xiàn)有沖壓設(shè)備功能限制的條件下可以借鑒此輔助工裝的設(shè)計思路?？紤]到現(xiàn)場安裝的方便性以及節(jié)約動能的因素，后期將對輔助工裝的材質(zhì)進行優(yōu)化，將現(xiàn)有的普通鋼板升級為鋁合金的材質(zhì)。