隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步，沖壓件的生產(chǎn)方式由原來的手工上料生產(chǎn)逐漸轉(zhuǎn)為自動(dòng)化生產(chǎn)，自動(dòng)化生產(chǎn)方式大大節(jié)省了人工成本，在生產(chǎn)效率以及操作安全方面也優(yōu)勢(shì)明顯。近年來，各大汽車主機(jī)廠以及代加工廠紛紛引入了沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線，那么就出現(xiàn)了原有的手動(dòng)線老模具將無法直接匹配自動(dòng)線生產(chǎn)使用的問題，重新開發(fā)自動(dòng)化模具投資大且周期長(zhǎng)，所以如何將現(xiàn)有手動(dòng)線模具進(jìn)行自動(dòng)化改造滿足自動(dòng)線生產(chǎn)要求尤為必要。改造可行性分析
沖壓產(chǎn)品的形狀、工藝以及原始的模具結(jié)構(gòu)會(huì)直接影響自動(dòng)化改造后生產(chǎn)的通過性與效率。并不是所有的手工上料模具都適合進(jìn)行自動(dòng)化改造。在決定是否改造前，需了解自動(dòng)化改造對(duì)產(chǎn)品和模具的基本要求，進(jìn)行可行性分析，避免盲目投資帶來的損失。
產(chǎn)品形狀分析
一般情況下大中型的外覆蓋件、表面形狀相對(duì)平緩的中大型結(jié)構(gòu)件比較適合自動(dòng)化改造。而一些框架件、中小結(jié)構(gòu)件，由于表面鏤空多、形狀面狹窄復(fù)雜，不便布置端拾器吸盤，易抓取不穩(wěn)。還有一些拉延深度較深的件，易造成取件空間不足，影響自動(dòng)化正常生產(chǎn)節(jié)拍，所以此類零件不建議進(jìn)行自動(dòng)化改造。
自動(dòng)線設(shè)備分析
以某車企一條自動(dòng)化線為例，全線5臺(tái)壓機(jī)，首臺(tái)雙動(dòng)1500t，后序4臺(tái)800t。線首含板料拆垛、自動(dòng)涂油、自動(dòng)對(duì)中工藝，工件傳輸由8臺(tái)ABB六軸機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
產(chǎn)品工藝分析
⑴考慮工序數(shù)量，案例自動(dòng)線為5工位，改造零件工序數(shù)最好與自動(dòng)化線布置的機(jī)床工位數(shù)相等，如果改造零件小于5序，需考慮投入配套空工位架，如果大于5序，則需要考慮分序轉(zhuǎn)線生產(chǎn)。⑵考慮沖壓方向，自動(dòng)線生產(chǎn)中工件在每一序模膛中的沖壓方向盡量一致，不能有太大的旋轉(zhuǎn)，相鄰工序零件傾斜角度的變化不能過大，控制繞Y軸旋轉(zhuǎn)在±10°內(nèi)，繞X軸旋轉(zhuǎn)在±15°內(nèi)(X向?yàn)槲锪鞣较?；如果是雙件生產(chǎn)時(shí)，左右零件相鄰工序傾斜角度的變化必須一致，否則對(duì)整線節(jié)拍會(huì)有極大影響，甚至無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
模具空間結(jié)構(gòu)分析
需要結(jié)合自動(dòng)線機(jī)床參數(shù)考慮，在噸位、封高及工作臺(tái)尺寸等都滿足的前提下，重點(diǎn)考慮壓機(jī)行程。壓機(jī)行程與模具結(jié)構(gòu)共同決定了零件在上下模之間的轉(zhuǎn)動(dòng)空間，也就是有效的開口高度，即下模最高點(diǎn)到上模最低點(diǎn)的距離。有效開口高度直接影響端拾器送取料的靈活度與整線的生產(chǎn)節(jié)拍，其相互關(guān)系如圖1所示。
從圖1中可以看出，取件空間G=2A+B+C+D，自動(dòng)化改造要求壓機(jī)行程必須大于G值，機(jī)床行程越大，有效開口空間越大，越有利于自動(dòng)化生產(chǎn)節(jié)拍。這里需要注意的是，模具前后兩側(cè)盡量不要有大型的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，斜楔、吊楔裝置，會(huì)影響機(jī)器人取件軌跡。如果有，可以將此結(jié)構(gòu)的高度等同于零件深度加入計(jì)算，如果計(jì)算得出取件所需空間G值過大，大于機(jī)床行程，則不具備取件空間，不建議自動(dòng)化改造。模具改造
模具安裝方式改造
⑴模具對(duì)中結(jié)構(gòu)改造。自動(dòng)化模具的安裝較普通模具有更嚴(yán)格的要求，必須保證每次安裝模具與機(jī)床臺(tái)面的相對(duì)位置穩(wěn)定一致，這樣才能保證機(jī)器人能準(zhǔn)確地重復(fù)抓取工件，所以自動(dòng)化模具安裝方式必須考慮模具對(duì)中性。對(duì)中方式一般有兩種，對(duì)中鍵槽形式和圓柱形定位銷形式。本案為某自動(dòng)化改造模具采用對(duì)中鍵槽方式，加工尺寸寬32mm、深20mm貫穿式通槽設(shè)計(jì)。在實(shí)際改造中，對(duì)中槽位置可能正好在模具主筋上或者底面正好有氮?dú)鈴椈筛缮�，不能�?qiáng)制加工破壞原模具功能與強(qiáng)度，可以降低要求，不加工通槽，保證兩端鍵槽有效長(zhǎng)度大于60mm，也能滿足對(duì)中功能，但是在使用上需要人工調(diào)整對(duì)中鍵的使用位置。也可采取在模具上下平面增加墊板的方式，在墊板上加工對(duì)中槽來解決。如果改造模具為雙動(dòng)拉延模，還應(yīng)考慮上模以及壓邊圈的對(duì)中槽改造加工，以匹配雙動(dòng)機(jī)床內(nèi)外滑塊墊板安裝快速對(duì)中的需求。對(duì)中鍵加工尺寸，長(zhǎng)120mm，淬火硬度38～42HRC，用沉頭螺栓進(jìn)行鎖緊。具體要求如圖2所示。
自動(dòng)化線模具夾緊裝置采用自動(dòng)快速夾緊模式，在改造中需考慮幾點(diǎn)：1)壓板槽附近的模具空間結(jié)構(gòu)需避開夾緊器最大外形尺寸，同時(shí)留有一定空間保證夾緊器自由進(jìn)出不干涉；2)壓板槽深度需與夾緊器夾持厚度一致；3)需加工上模夾緊器感應(yīng)面，確保感應(yīng)到位。在實(shí)際改造中，模具壓板槽的改造很可能找不到合適的空間位置，需要銑去加強(qiáng)筋，加大安裝空間，勢(shì)必影響模具強(qiáng)度，這時(shí)需要根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)綜合考慮影響的大小，增加輔助加強(qiáng)措施，如增加整體模具墊板等。
根據(jù)沖壓自動(dòng)線機(jī)械手的不同，模具的進(jìn)出料方向會(huì)有變化，這與機(jī)械手的行程旋轉(zhuǎn)角度不同有關(guān)，在模具改造中需要加以考慮，改變模具原有標(biāo)記，防止生產(chǎn)時(shí)裝模方向錯(cuò)誤。案例中自動(dòng)線為五工位，首臺(tái)為雙動(dòng)機(jī)床，所以O(shè)P10與OP20之間有工件翻轉(zhuǎn)需求(繞Y軸旋轉(zhuǎn)180度)，所以設(shè)置兩臺(tái)機(jī)器人對(duì)接送料，全線配備的是6軸機(jī)器人，每臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行工件傳遞時(shí)會(huì)繞Z軸旋轉(zhuǎn)180度，那么模具改造時(shí)，OP30與OP50的模具F向需要改變，也就是原有進(jìn)出料方向需打反，如圖3所示。F向變更后需注意相應(yīng)的電氣路接頭同時(shí)也需要調(diào)整到靠近機(jī)床氣源和電源側(cè)。
模具定位方式改造
自動(dòng)化模具的定位，不僅要求能準(zhǔn)確定位工件，還必須有可靠導(dǎo)向功能，確保機(jī)器人放料時(shí)能自動(dòng)找正，確保工件頂出時(shí)空間位置的一致性。所以在自動(dòng)化改造中需加裝定位桿。定位桿布置緊湊高度適中，上半部有導(dǎo)向R角，角度在35°～45°度之間。
模具自動(dòng)化電氣改造
電氣改造需在模具上增加信號(hào)檢測(cè)與傳輸功能，改造中需要加裝傳感器，航空插頭。盡量選擇在模具對(duì)角位置，相距盡可能遠(yuǎn)，信號(hào)線走線盡量選用原模具結(jié)構(gòu)中的減重孔，原有氣路通過孔，實(shí)在沒有可以選合適的地方開槽，注意布線不能與廢料槽干涉。OP10傳感器選用標(biāo)準(zhǔn)件，投料檢測(cè)開關(guān)如圖4所示，安裝在坯料相鄰兩邊的對(duì)角位置，距離盡量遠(yuǎn)，才能準(zhǔn)確檢測(cè)坯料是否擺放到位。OP20以后工序選用接近開關(guān)如圖5所示，一般布置在零件最低處并且是工件非鏤空的平面下，安裝支架可選用不小于2.3mm厚的鋼板，安裝必須牢固可靠。
一副模具中只有一個(gè)零件時(shí)，至少布置2個(gè)傳感器。一副模具中有2個(gè)零件時(shí)（合拉件、雙模膛件等），分情況定，如果兩件還未分離至少布置2個(gè)傳感器，并且確保每個(gè)零件上有1個(gè)，如果兩件已經(jīng)分離需要布置至少4個(gè)傳感器，每個(gè)零件上2個(gè)。模具通過航空插頭與機(jī)床電纜連接，從而達(dá)到識(shí)別模具和制件的目的，根據(jù)壓力機(jī)本身提供的不同電源選用不同的航空插座。安裝位置放置在下模座靠近機(jī)床電源接口一側(cè)，與模具氣動(dòng)接口類似，不能凸出模體。防止吊運(yùn)和存放過程中磕碰損壞。
模具廢料的處理
模具的廢料排出問題是自動(dòng)化改造中的重難點(diǎn)，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)廢料下滑不暢，堆積后將無法正常排出機(jī)床臺(tái)面外，需要臨時(shí)停機(jī)進(jìn)行人工干預(yù)，影響生產(chǎn)節(jié)拍，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞零件和模具造成生產(chǎn)事故。下面介紹幾種廢料排出的改進(jìn)方式。1)增大廢料滑板的傾斜角度。在模具結(jié)構(gòu)允許的條件下盡可能增大傾斜角，一般角度大于25度就能保證廢料依靠自重順利下滑。2)增加二級(jí)滑板。有些模具的廢料能順利滑出模具外，但不能滑出到機(jī)床臺(tái)面外，這時(shí)考慮增加二級(jí)滑板，二級(jí)滑板的角度一般要求大于20度。3)在滑板處增加輔助下滑機(jī)構(gòu)。例如更換網(wǎng)紋板，減少下滑摩擦系數(shù)。加裝滾輪、圓鋼棒、滾珠等(圖6)。
⑷采用倒鉤強(qiáng)制排出（慎用，不容易控制廢料的彈出方向）。⑸采用電動(dòng)皮帶機(jī)強(qiáng)制排出(圖8)。
⑹采用振動(dòng)方式輔助排出，在廢料滑板下加裝振動(dòng)裝置，通過振動(dòng)減小摩擦，加速?gòu)U料下滑排出。結(jié)束語
模具的自動(dòng)化改造不同于模具制造，改造模具是在已經(jīng)成形的模具上實(shí)施更改，模具結(jié)構(gòu)沒有新設(shè)計(jì)制造的靈活性大，改造模具受限制的條件比較多，而且要盡量不影響模具原有強(qiáng)度以及使用壽命。在工期方面，改造的模具都是正常生產(chǎn)銷售的車型，工期要求比較緊張，需要提前考慮好改造周期及在制建儲(chǔ)，不能影響正常的生產(chǎn)供貨。模具改造難度大風(fēng)險(xiǎn)大，但是帶來的收益也大，一副模具改造成功，可以為公司節(jié)省新增模具的設(shè)計(jì)制造成本，本文中案例項(xiàng)目共完成224副老模具自動(dòng)化改造，如果換算成新模具制造成本將是一筆巨大的費(fèi)用。所以老模具自動(dòng)化改造，在功能上、工期上和成本上對(duì)沖壓企業(yè)有重要意義。
