沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線用空工位支架的研究及應(yīng)用

文／孫連福，崔禮春，王雙枝·安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司

隨著汽車(chē)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力的增加，各大主機(jī)廠將控制成本作為提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，工裝精益化設(shè)計(jì)成為新的趨勢(shì)，給沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。本文介紹了一種用于后門(mén)內(nèi)板自動(dòng)生產(chǎn)用的空工位支架，通過(guò)將側(cè)移功能集成在空工位支架上，有效解決了左右合模零件在側(cè)移過(guò)程中自動(dòng)化效率低和穩(wěn)定性差的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)工裝開(kāi)發(fā)精益化。

隨著汽車(chē)制造業(yè)飛速發(fā)展，為了順應(yīng)數(shù)字化、智能化產(chǎn)業(yè)變革潮流，各大主機(jī)廠對(duì)沖壓自動(dòng)化線生產(chǎn)效率的要求也越來(lái)越高，新工廠建設(shè)中15SPM 的高速線已成為主流。為了最大化的發(fā)揮自動(dòng)化效力，要求沖壓件在傳輸過(guò)程中盡可能避免旋轉(zhuǎn)、機(jī)器人軌跡盡可能簡(jiǎn)單、前后工序的送料高度保持一致。

同時(shí)，汽車(chē)行業(yè)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)壓力，使得各大主機(jī)廠逐漸將工裝開(kāi)發(fā)精益化投資作為重要研究課題。一模雙件、一模三件甚至一模多件已逐步成為新的趨勢(shì)，要求生產(chǎn)線在傳輸過(guò)程中具備側(cè)移、旋轉(zhuǎn)、升降等功能，給沖壓自動(dòng)化線提出了新挑戰(zhàn)。

后門(mén)內(nèi)板簡(jiǎn)介

后門(mén)內(nèi)板是汽車(chē)重要的零件之一，具有形狀復(fù)雜、外形尺寸大、成形難度大、工序復(fù)雜等特點(diǎn)。本文以某車(chē)型后門(mén)內(nèi)板為例，進(jìn)行工裝精益化開(kāi)發(fā)研究。該零件設(shè)計(jì)材質(zhì)為DC56D+Z，厚度0.7mm，為左右對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，拉延深度180mm 較深，底面及側(cè)壁根據(jù)產(chǎn)品裝配要求，設(shè)計(jì)有大小不同的多個(gè)孔，如圖1 所示。

圖1 后門(mén)內(nèi)板

后門(mén)內(nèi)板工藝設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)，降低整車(chē)生產(chǎn)成本，車(chē)門(mén)內(nèi)板常規(guī)工藝設(shè)計(jì)為左右合模。具體工藝為：第一序拉延成形，第二序和第三序?yàn)樾捱厸_孔和帶料整形包邊法蘭區(qū)域，第四序側(cè)沖孔加分離。車(chē)門(mén)內(nèi)板左右合模，從窗框側(cè)進(jìn)行合拼，如圖2 所示。為了提高材料利用率，同時(shí)考慮分切刀塊的強(qiáng)度，兩件合模距離最小處應(yīng)不小于15mm。

本文所述的后門(mén)內(nèi)板，四周有很多側(cè)沖孔內(nèi)容，且因工序限制，側(cè)沖孔需在OP40 一序完成，故數(shù)模審查時(shí)，需重點(diǎn)檢查側(cè)沖孔角度，分析斜楔布置是否干涉，要求在同一斜楔工作區(qū)域，不同側(cè)沖孔角度差應(yīng)不大于5°。經(jīng)過(guò)檢查校核發(fā)現(xiàn)，在后門(mén)內(nèi)板窗框后側(cè)部位的側(cè)沖孔在斜楔擺放時(shí)存在干涉，如圖3 所示，需要合模距離最小為150mm。

進(jìn)一步分析，該零件規(guī)劃生產(chǎn)線有五臺(tái)壓力機(jī)，零件四序生產(chǎn)，必然會(huì)空出一個(gè)工位通過(guò)支架輔助來(lái)完成工序之間的傳輸。綜合考慮材料利用率，充分利用生產(chǎn)線排布，該零件合模距離采取最小化原則，將空工位設(shè)置在第四工序之前，通過(guò)空工位支架完成左右零件側(cè)移功能，實(shí)現(xiàn)合模距離的增大，從而保證了第四序側(cè)沖孔斜楔布置空間。最終確定工藝方案：拉延→修邊+沖孔+整形側(cè)→修邊+沖孔+分切→沖孔+側(cè)沖孔。

空工位支架設(shè)計(jì)

在工藝方案確定后，對(duì)后門(mén)內(nèi)板空工位支架進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖4 所示，后門(mén)內(nèi)板空工位支架主要包括：左后門(mén)內(nèi)板1、右后門(mén)內(nèi)板2、支架3、左后門(mén)內(nèi)板支架4 和右后門(mén)內(nèi)板支架4’。其中左后門(mén)內(nèi)板支架與右后門(mén)內(nèi)板支架左右對(duì)稱(chēng)。其中，左后門(mén)內(nèi)板支架和右后門(mén)內(nèi)板支架安裝固定在支架上，左后門(mén)內(nèi)板1和右后門(mén)內(nèi)板2 分別放置在左后門(mén)內(nèi)板支架4 和右后門(mén)內(nèi)板支架4’上。

圖4 后門(mén)內(nèi)板空工位支架

支架主要包括：支架本體、支架過(guò)渡連接板和工具扣。其中，支架過(guò)渡連接板與左后門(mén)內(nèi)板支架連接，并使用工具扣進(jìn)行鎖緊固定。

左后門(mén)內(nèi)板支架詳見(jiàn)圖5，主要包括：支架側(cè)移連接裝置41 和支架本體42。其中，支架側(cè)移連接裝置包括：連接插頭411，轉(zhuǎn)接桿412、側(cè)移滑道413、側(cè)移滑塊414、支架連接器415 和側(cè)移氣缸416。連接插頭與支架連接；支架連接器與支架本體連接固定。支架本體包括：八個(gè)擋板421 和一個(gè)感應(yīng)器422。其中八個(gè)擋板用來(lái)定位左后門(mén)內(nèi)板，感應(yīng)器用來(lái)檢測(cè)識(shí)別左后門(mén)內(nèi)板是否放置到位。具體實(shí)施過(guò)程：側(cè)移氣缸通過(guò)進(jìn)出氣推動(dòng)側(cè)移滑塊沿著側(cè)移滑道進(jìn)行左右方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)支架本體側(cè)移，左后門(mén)內(nèi)板隨之實(shí)現(xiàn)側(cè)移。

圖5 左后門(mén)內(nèi)板支架示意圖

結(jié)束語(yǔ)

后門(mén)內(nèi)板工藝規(guī)劃，通過(guò)在第三工序后面設(shè)置空工位，將工藝側(cè)移需求集成在空工位支架上，實(shí)現(xiàn)了后門(mén)內(nèi)板前后序合拼距離的改變，避免了全序最小合拼距離的限制導(dǎo)致模具重量的增加，在保證自動(dòng)化節(jié)拍穩(wěn)定高效的前提下，實(shí)現(xiàn)了工裝精益化開(kāi)發(fā)。

同時(shí)，經(jīng)沖壓生產(chǎn)批量驗(yàn)證，后門(mén)內(nèi)板空工位支架運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿(mǎn)足自動(dòng)化線生產(chǎn)節(jié)拍的要求。該方案為后續(xù)新車(chē)型，類(lèi)似零件工藝設(shè)計(jì)提供了新思路。