自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線模具仿真及干涉檢查研究

付林

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，沖壓模具自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用普遍，促使虛擬沖壓仿真技術(shù)快速發(fā)展。降低模具生產(chǎn)成本在沖壓模具設(shè)計(jì)過程中備受重視。本文利用Sinovation軟件構(gòu)建一個(gè)虛擬沖壓自動(dòng)化環(huán)境，模擬生產(chǎn)過程，提早發(fā)現(xiàn)模具內(nèi)部部件及模具與制件間的碰撞，消除干涉，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。合模干涉檢查可縮短模具開發(fā)周期，減少因干涉引起后續(xù)生產(chǎn)過程中技術(shù)、人力、機(jī)加各種資源造成的浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化沖壓線;沖壓模具;運(yùn)動(dòng)仿真;干涉檢查

1 緒論

汽車覆蓋件自動(dòng)化沖壓線是汽車生產(chǎn)制造的重要保障。高精、高速?zèng)_壓的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)設(shè)備、目標(biāo)的生產(chǎn)節(jié)拍提出更高的要求。各序壓機(jī)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)械傳送裝置快速搬運(yùn)制件，保證模具與傳輸裝置配合連續(xù)成為模具制造的重點(diǎn)工作。配合連續(xù)，就得保證零干涉，這需要極致的解決方案，兼顧沖壓工藝，傳輸方案及設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)。在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，良好運(yùn)用軟件進(jìn)行虛擬仿真可及時(shí)發(fā)現(xiàn)干涉，保證模具正常生產(chǎn)。

2 沖壓模具自動(dòng)化仿真與干涉檢查研究現(xiàn)狀

當(dāng)前，沖壓模具自動(dòng)化仿真模擬干涉檢查軟件常見如下兩種：一種是基于CAD提供的運(yùn)動(dòng)仿真模塊，CATIA中的Delmia，DMU模塊，UG中的Motion Simulation等，另一種為專業(yè)的運(yùn)動(dòng)仿真軟件，日本開發(fā)的SolidAidMeistersinger，山大華天開發(fā)的Sinovation。這些軟件各有多長(zhǎng)[1]。自動(dòng)化仿真模擬軟件作為通向?qū)嶋H生產(chǎn)的橋梁，可以完成不同自動(dòng)化生產(chǎn)線的仿真技術(shù)研究。

2.1 自動(dòng)化沖壓線仿真技術(shù)

常見的自動(dòng)化沖壓線包括單機(jī)串聯(lián)沖壓線和大型多工位壓力機(jī)兩種[2]。其中，串聯(lián)沖壓線自動(dòng)化傳輸系統(tǒng)有三類：工業(yè)機(jī)器人傳輸，單臂機(jī)械手傳輸，雙臂機(jī)械手傳輸。不同的傳輸方式對(duì)模具要求不同，由于機(jī)器人機(jī)構(gòu)靈活，可根據(jù)模具結(jié)構(gòu)調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡，單臂機(jī)械手相比雙臂手傳輸靈活性較好。雙臂機(jī)械手傳輸由于以幾種固定的曲線軌跡運(yùn)動(dòng)，對(duì)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求更高。針對(duì)沖壓自動(dòng)化仿真，國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了不同研究。馮江濤在delmia環(huán)境下仿真工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)[3]。肖遙[4]等基于NX模板化定義模具開發(fā)仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多工位汽車覆蓋件模具的仿真試驗(yàn)。本文按雙臂機(jī)械手傳輸方式中優(yōu)選節(jié)拍的曲線軌跡，運(yùn)用sinovation進(jìn)行仿真及合模干涉檢查。

2.2 沖壓模具的干涉檢查

沖壓模具在工作過程中主要有兩類干涉：一種是模具結(jié)構(gòu)內(nèi)部各部件之間產(chǎn)生的干涉，另一種是模具結(jié)構(gòu)與外部自動(dòng)線（包括機(jī)械手，制件，壓機(jī)）之間產(chǎn)生的干涉。檢查干涉是有效提高模具設(shè)計(jì)可靠性的必要手段。模具內(nèi)部的干涉檢查方式可通過不同方向剖面截取觀察模具內(nèi)部部件之間的間隙和干涉狀況。壓機(jī)干涉通過目測(cè)模具是否在安全空間范圍設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查。制件，吸盤與沖模的干涉用插入機(jī)械手干涉曲線的方式也能找到設(shè)計(jì)干涉，曲線數(shù)量較多，易漏掉潛在失效點(diǎn)，這種方式對(duì)檢查者專業(yè)要求較高。Sinovation作為山大華天自主研發(fā)的專業(yè)模擬軟件，操作簡(jiǎn)便，檢查結(jié)果直觀，相比其他軟件，效果明顯。

3 沖壓模具合模干涉檢查實(shí)例

以翼子板后序模具為實(shí)例，基于SVPressmotion模塊中的設(shè)定節(jié)拍軌跡的橫桿傳輸方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，以輸出干涉報(bào)告為依據(jù)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。為了能夠快速讀取數(shù)據(jù)，高效的完成仿真試驗(yàn)，需要進(jìn)行一些前期準(zhǔn)備工作。

3.1 仿真前期準(zhǔn)備

對(duì)汽車覆蓋件沖壓模具進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬之前，需要做以下準(zhǔn)備工作，將傳送橫桿，制件，模具先轉(zhuǎn)換成STP文件。為保證加工基準(zhǔn)統(tǒng)一，安裝可行性等要素，圖紙中存有加工基準(zhǔn)臺(tái)和電，氣路管線快速夾緊器等，需隱藏或刪除。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，找出所有運(yùn)動(dòng)部件，進(jìn)行分類管理，歸納為吊楔，下置斜楔，滑車等，明確其運(yùn)動(dòng)行程及方向、工作角度。

3.2 沖壓模具運(yùn)動(dòng)仿真及干涉檢查

首先加載模型，設(shè)置自動(dòng)線，定義運(yùn)動(dòng)模塊，仿真模擬，動(dòng)態(tài)計(jì)算生成合模干涉檢查報(bào)告。按照上述流程設(shè)置，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)模塊中添加取件橫桿及選擇RL一模兩腔可添加左右工序件。

圖1圖2

在仿真過程中，可以直觀的看到制件與定位板干涉（圖1）。如果節(jié)拍要求嚴(yán)格，我們通常采取降低定位板高度來保證制件安全通過。通過動(dòng)態(tài)干涉計(jì)算，在結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，壓機(jī)滑塊在運(yùn)行到某一段時(shí)間時(shí)，模具內(nèi)部有干涉現(xiàn)象發(fā)生，滑車在回程過程中與安裝在下底板上的導(dǎo)向蓋板干涉（圖2）。此處結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為緊湊，優(yōu)化滑車結(jié)構(gòu)，去量加工干涉型面。

4 結(jié)語

針對(duì)快速檢查模具合模過程中制件搬送及模具內(nèi)部各個(gè)部件之間產(chǎn)生的干涉的問題，應(yīng)用SINOVATION完成了仿真試驗(yàn)。在模具設(shè)計(jì)過程中盡可能消除干涉，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，不僅能縮短周期，節(jié)約成本，減少干涉產(chǎn)生的二次加工，為模具安全生產(chǎn)提供了保障，對(duì)汽車覆蓋件沖壓模具數(shù)字化設(shè)計(jì)效率的提升效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]李陽，張希磊，黎慰，章志兵.沖壓模具運(yùn)動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019，（7）：116119.

[2]李宏偉，何文學(xué).沖壓模具與自動(dòng)沖壓線的動(dòng)態(tài)仿真研究[J].模具制造，2010，（11）：4448.

[3]馮江濤.Delmia環(huán)境下的自動(dòng)化沖壓線設(shè)計(jì)及仿真分析.廣東化工，201503055.

[4]肖遙，杜亭，章志兵.基于NX平臺(tái)的自動(dòng)沖壓線汽車模具運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)[J].塑性工程學(xué)報(bào)，2014，（1）：3843.