PLS系統在汽車沖壓領域中的應用

文/高貴麟，洪波林，遇超，羅超群，孫書明·一汽轎車股份有限公司技術部

PLS系統在汽車沖壓領域中的應用

文/高貴麟，洪波林，遇超，羅超群，孫書明·一汽轎車股份有限公司技術部

對于一部汽車而言，其沖壓零件的數量占總零件數量的75%以上。沖壓裝備在汽車工業中的地位非常重要，因此發展汽車工業和沖壓裝備技術對我國經濟的發展將起到重要推動作用，同時也有助于提高人民生活水平。隨著高速自動化沖壓線的推廣，汽車沖壓生產效率得到了很大的提升。整車廠對高速沖壓線的需求也越來越迫切，在汽車快速發展的這幾年，我國新上了很多條高速沖壓線，同時帶動了沖壓整線模擬技術的發展。

縱觀已投產的高速沖壓線，有兩方面的問題擺在我們面前。一是，如何提升實際生產節拍，充分發揮設備柔性，發揮設備潛在的優質特性；二是，如何提高模具前期設計水平，減少模具初期設計問題，優化模具設計方案，縮短模具上線軌跡聯調時間，這些對縮短整個產品項目的開發周期、提升工廠生產能力具有極其重要的意義。

PLS壓機線模擬仿真系統

國內沖壓整線模擬技術發展相比國外而言十分緩慢。應用沖壓運動仿真PLS軟件進行沖壓線與模具集成模擬分析數字化平臺研究的主機廠更是鳳毛麟角。自動化技術是連接設備和模具的中間環節，是決定生產線連續節拍的關鍵所在，在此方面數字化和智能化的一個應用成果是壓機生產線模擬仿真（Press Line Simulation，簡稱PLS）技術，圖1為PLS系統模擬圖。

圖1 PLS系統模擬圖

圖2 各工序干涉校驗空間

壓機線模擬仿真技術的應用

PLS在模具設計過程中的應用

傳統無仿真技術僅根據幾條干涉曲線進行模具結構優化，但實際上模具設計過程中常常由于功能、工序數、成形性等要求無法滿足最高節拍的干涉曲線，而不得不使用較低速的傳輸機械手進行生產。

PLS技術的第一個優勢是可以在模具生產過程中，開展自動化模擬分析。自動化工程師可以利用DL圖會簽后得到的產品數據制作各工序的工序件模型，結合各工序件的布置、吸盤布置位置等數據，利用PLS技術進行初步自動化曲線設計，進而利用PLS技術分析模具結構的“無干涉空間”進行模具結構圖會簽時干涉校驗，圖2為各工序干涉校驗空間。自動化工程師可以依據“無干涉空間”模型與模具設計師討論并各自進行優化，最終得到滿足模具設計工藝要求且是最高節拍下的最優模具結構，一舉解決模具設計時工藝要求與自動化最高節拍之間的矛盾。

PLS提升機械手運動速度的應用

PLS技術的第二個優勢便是可利用傳輸機械手運動曲線設計工具多次提升機械手運動速度。PLS技術可以便捷直接地對傳輸機械手多個運動軸的運動曲線進行設計，并直觀可測量地保留機械手運動過程中與上下模的安全距離，從而在保證安全的情況下最大程度提高整線生產節拍。此外，還可以對調機械臂姿態，優化機械手各軸匹配動作，進一步提升傳輸機械手的運行速度。圖3為利用PLS技術進行自動化曲線優化。圖4為優化傳輸機械手的姿態。

圖3 利用PLS技術進行自動化曲線優化

圖4 優化傳輸機械手姿態

針對多個傳輸機械手聯動調試，前后機械手與同一臺壓機的干涉區域可能會顯得極不對稱，通過調整相位差匹配情況，可以平衡前后機械手的干涉曲線。PLS技術還允許通過相位匹配縮短傳輸機械手的間距，為滑塊提供更大的可運動空間，提升整線生產節拍。圖5為利用PLS技術進行機械手的相位差匹配。

圖5 利用PLS技術進行機械手的相位差匹配

PLS在滑塊曲線設計中的應用

隨著伺服技術不斷推廣，目前壓力機越來越多地應用伺服電機，這使滑塊曲線的設計成為可能。滑塊曲線設計便是PLS技術的第三個優勢。圖6為利用PLS技術設計不同的滑塊曲線。工藝員可以根據自身模具的工藝特性設計適合模具生產的滑塊曲線并節約不必要的滑塊運動時間，從而在滿足工藝要求的同時最大程度提升整線節拍。PLS技術還可以結合設備和模具的數據離線對其進行自動化曲線設計，從而節省自動化在線調試時間和模具占用時間，大大節省了設備的調試成本。

圖6 利用PLS技術設計不同的滑塊曲線

結束語

從控制層級上看，這種數字化、智能化技術，向下滲入到制造的每一個環節、步驟，每一個參數的清晰化，向上逐步突破整機、整線的約束，通過網絡方式與其他設備相通信，實現設備與設備之間，生產線與生產線之間建立信息互通的通道，實現網絡互聯和數據化管理。上層向下層的指令傳送與下層向上層的狀態反饋要迅捷準確，這需要統一網絡通信協議。通過這種方式將這種技術逐步抬升至車間級、工廠級，并與物流、排產、生產管理相融合，逐步向大工廠發展。