沖壓工藝路線的變更

沖壓工藝路線的變更

根據(jù)2011年的年度計算，移動生產(chǎn)線的產(chǎn)量不足，移動生產(chǎn)線的產(chǎn)量非常豐富。為了實現(xiàn)雙動與單動沖壓線產(chǎn)能均衡,將8組制件雙動拉延模具改造成單動拉延模具,并在對全工序模具進(jìn)行自動化改造后,轉(zhuǎn)入4630t(1600t+800t×3+630t)單動壓力機(jī)機(jī)械手自動化線生產(chǎn)。1拾器的下料和模具的制備4630t單動壓力機(jī)沖壓機(jī)械手自動化生產(chǎn)線工藝流程(圖1)為:在準(zhǔn)備好各工序模具的情況下,將垛料輸送到拆垛工位定位后,拆垛機(jī)械手通過端拾器從垛料上吸取單張板料并把它輸送到傳送帶。傳送帶將涂油后板料送到對中裝置。經(jīng)過對中定位后,上料機(jī)械手取料,將板料送入第一臺壓力機(jī)第一道工序的模具中。沖壓后,通過下料機(jī)械手將工件從壓力機(jī)里取出并放置于過渡臺,由下一臺壓力機(jī)的上料機(jī)械手將工件取走并放入模具進(jìn)行沖壓,沖壓完成后由下料機(jī)械手將工件從壓力機(jī)模具中取出放置于過渡臺,這一過程重復(fù)到最后一道工序。下料機(jī)械手在最后一臺沖壓機(jī)完成沖壓后取走工件并放到皮帶機(jī)上,由人工檢查和裝箱。2雙動拉延模汽車覆蓋件生產(chǎn)拉延模主要有3種結(jié)構(gòu)類型:單動拉延模、雙動拉延模、三動拉延模。雙動拉延模在壓邊圈壓合后就立即進(jìn)行沖壓,未能在沖壓前優(yōu)化板料的形狀。單動拉延模在壓邊圈壓合階段,由于有壓邊圈及凸模的聯(lián)合支撐作用,能很好地控制板料的初始翹曲方向,因而大大改善了板料的初始形狀,隨著凹模向下運(yùn)動的繼續(xù),板料被初步拉延,使之與凸模形面貼合得更好,從而提高了凹模在沖壓階段的沖壓質(zhì)量。隨著鍛壓技術(shù)的發(fā)展,單動拉延模在汽車覆蓋件生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。雙動拉延模在一定工藝條件下能夠改造成單動拉延模。選擇雙動拉延模改單動拉延模時,應(yīng)注意以下方面。a.優(yōu)先選用生產(chǎn)狀態(tài)比較好的制件,有利于減少后期模具調(diào)試時間。b.運(yùn)用Autoform/Dynaform等CAE分析軟件分析成形可行性,與現(xiàn)有制件狀態(tài)對比分析,進(jìn)一步驗證改造可行性。將8組制件拉延件數(shù)模導(dǎo)入Autoform軟件,利用幾何生成器生成凸模、凹模和壓邊圈模型,選擇模擬類型——增量法,利用輸入生成器輸入模擬參數(shù)(結(jié)合雙動拉延模),進(jìn)行模擬計算分析。通過Autoform軟件分析結(jié)果與雙動壓力機(jī)生產(chǎn)制件一次交檢合格率、生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定性綜合分析認(rèn)為,8組制件的雙動拉延模改單動拉延模后,制件可通過調(diào)整模具達(dá)到狀態(tài)穩(wěn)定,不產(chǎn)生起皺、開裂等缺陷,能夠達(dá)到現(xiàn)有的質(zhì)量要求。3壓邊圈墊板安裝如圖2、圖3,把沖壓雙動拉延模改造成單動拉延模,將模具反裝,去掉凸模模柄,增加下模墊板,具體方法如下。(1)OP10壓邊圈a.在壓邊圈上(圖3)增加50mm厚45鋼墊板,墊板上增加直徑為60mm的墊塊(頂桿對應(yīng)處),采用M12內(nèi)六角圓柱頭螺釘連接。如果墊塊對應(yīng)的壓邊圈下部懸空,則在墊塊的正上方增加寬度為40mm的墊板支撐塊(與壓邊圈采用焊接或螺釘連接固定),如圖4。b.在壓邊圈上增加定位裝置,固定板料位置。(2)OP10凸模墊板OP10凸模去掉凸模模柄后,增加200mm厚墊板(圖3凸模),墊板材料為HT300。對于上模帶氮氣缸附加墊板不可拆卸的,需重點考慮。(3)OP10上模U型槽在滿足強(qiáng)度的情況下,OP10凹模增開或改制U型槽(雙動壓力機(jī)T型槽間距254mm,單動壓力機(jī)T型槽間距300mm),將距中762mm處U型槽(圖5(1)處)改成距中750mm處U型槽(圖5(2)處),增開距中450mm處U型槽,U型槽的深度為65mm,使之與壓力機(jī)自走式夾緊器相匹配。(4)OP10凹模通氣孔在凹模上增加定位裝置避讓孔,取消凹模頂料氣缸,根據(jù)實際情況增加上模排氣孔等措施解決上模吸料問題。4經(jīng)過轉(zhuǎn)換的工藝參數(shù)的確定4.1機(jī)拉深墊頂出力粗略評估:單動拉延模所用壓力機(jī)公稱力>雙動拉延模所用壓力機(jī)公稱力。拉延噸位:單動拉延模所用壓力機(jī)公稱力×75%>雙動拉延模工作時內(nèi)外滑塊壓力。拉深墊頂出力:單動壓力機(jī)拉深墊最大頂出力×75%>雙動拉延模工作時外滑塊壓力。壓邊圈頂起高度:根據(jù)拉延件確定壓邊圈頂起高度,壓邊圈頂起高度小于氣墊行程。壓邊圈頂起后,板料放置在壓邊圈上,高于凸模最高點10mm左右(圖6)。4.2壓邊圈和凸模墊板厚度優(yōu)化粗略估算改造后的裝模高度及模具尺寸是否與車間壓力機(jī)參數(shù)相匹配。在工藝分析驗證中,考慮以下方面:a.模具長寬尺寸<工作臺臺面尺寸;b.裝模高度:壓力機(jī)最小裝模高度+10mm≤模具裝模高度≤壓力機(jī)最大裝模高度-10mm;c.模具U型槽與壓力機(jī)自走式夾緊器匹配;d.對中槽是否為通槽,且與壓力機(jī)上安裝的定位鍵匹配。在工藝分析驗證中,如果OP10裝模高度大于壓力機(jī)最大裝模高度-10mm,則在滿足強(qiáng)度等條件下適當(dāng)對凸模墊板的厚度進(jìn)行優(yōu)化以滿足安裝。改造時,下模增加墊板厚度為200mm。壓邊圈下增加50mm厚的墊板。壓邊圈上頂桿部位增加若干接柱(根據(jù)頂桿頂起高度而定)。對于凸模含氮氣缸等彈性元件壓料時,需慎重考慮。如果OP10凸模本體高于壓邊圈且凸模部分含氮氣缸,改造后凸模和氮氣缸均安裝于凸模附加墊板上,裝模高度在1400mm以上,改造后壓力機(jī)裝模高度不夠,因而無法安裝。經(jīng)過確認(rèn),改造后的拉延模及后序模具長寬尺寸小于工作臺臺面尺寸,裝模高度在壓力機(jī)裝模高度范圍內(nèi),這種單動拉延模可用于新生產(chǎn)線生產(chǎn)。5自動可行性分析5.1端拾器真空分揀校核端拾器是安裝連接在工業(yè)機(jī)器人或機(jī)械手上的裝置,利用真空吸盤或夾鉗與被抓取物接觸,將其從一個位置搬運(yùn)到指定的位置。4630t壓力機(jī)沖壓機(jī)械手自動化線端拾器主結(jié)構(gòu)為雙橋接架的鋁制模塊化結(jié)構(gòu)形式。該線生產(chǎn)車身沖壓件,板料厚度較薄,采用真空吸附的工作原理抓取。真空吸盤布置在鋁合金延長臂支架上,吸盤個數(shù)及布置形式根據(jù)具體的制件而定。機(jī)械手上安裝有真空發(fā)生器,用于產(chǎn)生真空并檢測真空度,判定制件是否吸牢。吸盤在運(yùn)動過程中的受力分為吸力和橫向力。為了確保端拾器在運(yùn)動過程中不掉件,需考慮一定的安全系數(shù)。通過分析,自動化線端拾器真空吸盤的安全系數(shù)n最小取4。機(jī)械手運(yùn)動加速度最大取12m/s2。將工件數(shù)模導(dǎo)入后進(jìn)入Catia機(jī)械設(shè)計模塊下的線架與曲面設(shè)計模塊,根據(jù)經(jīng)驗選取吸盤所在的曲面,根據(jù)曲面大小和曲率選擇吸盤大小(表1),完成吸盤位置選擇,并對端拾器吸盤吸力和橫向力進(jìn)行校核。同時需考慮機(jī)械手取料點相對于制件的位置,方便員工取下或裝上端拾器。以左/右前門內(nèi)板為例,OP50制件質(zhì)量為3.54kg,其重力為35.4N,在自動化運(yùn)行過程中制件最大切向力為42.48N。在門內(nèi)板制件數(shù)模上(圖7)選取5點安裝吸盤——4個SAOB60×30、1個SAB60,對吸力和橫向力進(jìn)行校核。端拾器吸力為58.5N>35.4N,橫向力為77.5N>35.4N,故制件能夠被吸起,滿足機(jī)械手自動化線生產(chǎn)要求。端拾器吸力和橫向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于制件在機(jī)械手運(yùn)動過程中的重力及切向力,取消1個SAOB60×30吸盤,將吸盤的個數(shù)調(diào)整至4個(圖8),通過核算滿足力學(xué)條件,因此在現(xiàn)場對吸盤位置進(jìn)行精確調(diào)整。通過端拾器受力分析優(yōu)化吸盤個數(shù),可減少自動化改造時端拾器投入成本。5.2基于catia軟件的機(jī)械手運(yùn)動軌跡模擬(1)制件與模具干涉分析制件在取起、放下過程中是否與模具干涉。對于帶斜楔工序重點檢查分析是否有負(fù)角。在Catia軟件三維模擬分析中,根據(jù)現(xiàn)場壓力機(jī)和模具的相對位置,將模具斜楔恢復(fù)到自由狀態(tài),按照機(jī)械手運(yùn)動范圍進(jìn)行取件和放件軌跡模擬。如圖9、圖10,某制件在被取起過程中,制件與模具斜楔干涉,無法通過優(yōu)化機(jī)械手運(yùn)動軌跡實現(xiàn)自動化,故自動化不可行。(2)軌跡干涉以左/右前門內(nèi)板為例,在實際生產(chǎn)時,拉延工序頂桿頂起高度270mm,單動壓力機(jī)滑塊行程為900mm。運(yùn)用Catia軟件裝配模塊,根據(jù)機(jī)械手運(yùn)動范圍(圖11)模擬分析機(jī)械手取件、放件整個動作,對機(jī)械手運(yùn)動范圍關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行核對,分析機(jī)械手及端拾器制件是否與模具干涉。左/右前門內(nèi)板拉延件取出時(圖12),機(jī)械手上部距工作臺臺面的距離為1236mm,而根據(jù)圖11所示機(jī)械手手臂上部距工作臺臺面的最大距離為1305mm,下料機(jī)械手能夠兩步將制件取出。5.3雙轉(zhuǎn)臺合并件分切與廢水傳統(tǒng)排放原則上對制件旋轉(zhuǎn)方向的要求:自動化線制件繞Y軸≤±30°(Y軸定義:移動工作臺開出方向),不允許繞X軸旋轉(zhuǎn)(X軸定義:沖壓線物流方向)。合并件分切后,兩件間距沿Y方向可擴(kuò)大、縮小,其距離最大為300mm。對模具的要求:廢料應(yīng)易排出,對于廢料不易排出的,可通過增加廢料滑板(圖13)、彈頂銷(圖14)或通過舉升器頂料裝置(圖15)排除廢料;上件應(yīng)易到位,下模不卡件。5.4板料不合格對于每條自動化線,板料工藝參數(shù)有板料類別、厚度、長、寬等。如果板料長、寬、厚度不符合要求,則出現(xiàn)板料無法放置于拆垛小車上,不能通過涂油機(jī),對中臺不對中,線頭雙料傳感器報警等問題。可根據(jù)機(jī)械手沖壓自動化線板料要求確定新轉(zhuǎn)入制件是否符合要求。5.5設(shè)置位置和安裝位置自動化模具電氣改造如圖16,通過在模具里安裝傳感器檢測制件是否上料到位,避免機(jī)械手上料不到位時發(fā)生模具事故,提高自動化生產(chǎn)線安全性。(1)模具傳感器的布置位置a.傳感器布置在模具的下模中,按對角放置(注意不得與廢料槽干涉);b.傳感器一般布置在零件的最低點處,并且是非孔平面。根據(jù)上一序工件的形狀來確定傳感器位置,避免傳感器位置布置失誤。c.端子轉(zhuǎn)接盒(通過端子轉(zhuǎn)接盒過渡將傳感器傳感信號傳給壓力機(jī))安裝于模具F向右側(cè)。(2)模具傳感器的數(shù)量模具一次行程沖壓1件時,在模具中布置不少于2只傳感器;模具一次行程沖壓不相連的2件時,在模具中布置不少于4只傳感器,每只零件布置不少于2只傳感器;模具一次行程沖壓相連的2件時,在模具中布置不少于2只傳感器,每個零件布置1只以上傳感器。(3)OP10投入檢測開關(guān)的安裝OP10投入檢測開關(guān)安裝在模具相鄰兩邊對角線位置,安裝必須牢固可靠,每件2個,相距盡可能遠(yuǎn)。投入檢測開關(guān)如與上模干涉,需將上模干涉部位銑掉或更改投入檢測開關(guān)的位置。OP20及后序傳感器(接近開關(guān))安裝必須牢固可靠