一種輔助機構(gòu)在汽車縱梁沖壓自動化中的應(yīng)用分析

摘 要 立項研究汽車縱梁的結(jié)構(gòu)及沖壓工藝，提出了一種縱梁沖壓自動化輔助機構(gòu)，應(yīng)用于縱梁自動化生產(chǎn)中，解決零件卡下模及抓件位置重復(fù)性問題，為汽車縱梁類的自動化生產(chǎn)提供一種解決方案。

關(guān)鍵詞 汽車縱梁;自動化;輔助機構(gòu)

引言

縱梁是汽車的重要承載部件，無論是邊梁式汽車還是中梁式汽車均含有縱梁，其通常由低合金鋼板沖壓而成，斷面形狀一般為槽型。目前汽車門蓋、地板、防火墻等較大且成型角度較小的零件因自動化適應(yīng)性強，在條件允許下普遍使用自動化生產(chǎn)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率。縱梁類沖壓件因其窄、細長，成型角度大，且存在側(cè)沖孔等。導(dǎo)致零件與凸模之間大面積接觸，出現(xiàn)卡下模現(xiàn)象，自動化抓件困難，在零件出現(xiàn)側(cè)沖毛刺時，加劇取件難度;利用傳統(tǒng)的氣缸退料無法保證零件脫模后的位置可重復(fù)性，導(dǎo)致自動化傳感器信號不穩(wěn)定及抓件錯位。絕大多工廠均放棄縱梁零件的自動化生產(chǎn)，使用人工生產(chǎn)，不僅生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性差、生產(chǎn)效率低，且員工的勞動強度大;本文論述的一種縱梁沖壓輔助機構(gòu)有效解決了零件脫模后的位置重復(fù)性，實現(xiàn)了汽車縱梁的沖壓自動化，運行穩(wěn)定高效，達到下線8件/分鐘。

1縱梁沖壓自動化現(xiàn)狀

1.1 縱梁沖壓工藝

一般縱梁沖壓工藝流程為：拉延（OP10）→修邊沖孔（OP20）→側(cè)整形+側(cè)修邊（OP30）→修邊+側(cè)修邊+沖孔+側(cè)沖孔+側(cè)翻邊（OP40）[1]。

我司現(xiàn)場在制的后縱梁共四道工序，分別為拉延、切邊沖孔、整形、沖孔側(cè)沖孔，其中影響自動化抓件的工序主要是翻邊整形、沖孔側(cè)沖孔兩個工序。

1.2 沖壓自動化線

沖壓自動化線一般包括壓力機和自動化系統(tǒng)。沖壓自動化系統(tǒng)通常包含拆垛系統(tǒng)、自動傳輸系統(tǒng)和線尾出料系統(tǒng)三個部分[2]。我司現(xiàn)有線尾出料系統(tǒng)主要由機器人、端拾器骨架、真空吸盤組成，機器人主要起承載和移動的功能，端拾器骨架是連接機器人和真空吸盤的中間部件，也起承載功能。真空吸盤通過真空氣動系統(tǒng)實現(xiàn)零件的抓、放動作。其中真空氣動系統(tǒng)由真空系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)組成，均通過一套管路系統(tǒng)控制吸盤。氣動系統(tǒng)直聯(lián)氣動管路，真空系統(tǒng)由單獨的真空泵站提供。吸盤工作時通過真空泵站將管路內(nèi)形成真空，為吸盤提供吸附力，到達落料位置時吸盤接通壓縮空氣將零件吹落[3]。

1.3 實現(xiàn)自動化存在的問題

（1）真空吸盤局限。真空吸盤是通過真空泵，利用吸盤與零件形成的臨時封閉空間內(nèi)外壓力差吸住零件，產(chǎn)生的吸力有限，當零件重力與零件脫模力之和大于真空吸盤吸力時，零件無法抓取。

（2）零件側(cè)整形及側(cè)沖孔卡下模。零件在側(cè)整形時，零件側(cè)壁會因側(cè)整形力而貼緊凸模，增加零件與凸模間的壓力及接觸面積，從而增加脫模阻力。零件側(cè)沖孔時，沖裁產(chǎn)生的細微毛刺會嵌在凹模套內(nèi)，脫模時產(chǎn)生阻力，增加脫模阻力。

（3）常規(guī)退料存在取件位置可重復(fù)性低。在手工線生產(chǎn)中，為了解決零件因脫模阻力無法脫模問題，一般會設(shè)置一個退料機構(gòu)，退料機構(gòu)由氣缸和頂料機構(gòu)組成，通過氣缸的伸縮來實現(xiàn)退料，現(xiàn)場氣壓為0.6MPA，氣缸的通氣及斷氣由機床上的通氣角度控制，一般在零件頂出凸模后氣缸退回，零件將自由落向凸模，在側(cè)壁與凸模有卡滯時停止，因為零件每次頂出后回落與凸模接觸點的不確定性，導(dǎo)致零件回落后存在高低、角度等多種情況，完全回落到凸模上甚至造成再次存在脫模阻力，位置可重復(fù)性低，依靠與零件形成臨時封閉空間產(chǎn)生吸力的吸盤是通過機器人固定位置的，將無法適應(yīng)該變化，且傳感器的信號不穩(wěn)定。

（4）傳感器信號不穩(wěn)定。固定的傳感器在零件位置狀態(tài)變化時無法感應(yīng)零件，導(dǎo)致傳感器無感應(yīng)停線。

2方案分析

通過對問題進行分析，解決自動化問題主要有以下兩種方案。方案一：零件沖裁后直接抓取零件，零件的抓件位置可重復(fù)性好，需要攻克脫模阻力問題。方案二：利用頂料機構(gòu)將零件頂出，零件的脫模阻力得到季節(jié)，需要攻克零件的抓件位置可重復(fù)性問題及傳感器的不穩(wěn)定問題。綜合分析，受真空吸盤抓件的局限性影響，抓件力無法增加，為確保零件尺寸穩(wěn)定性，不能通過打磨放空凸模減小摩擦阻力，側(cè)切邊及側(cè)沖孔在模具批量生產(chǎn)時毛刺的產(chǎn)生無法精確控制，整體脫模阻力不受控。相對于脫模阻力的不受控，攻克零件的抓件位置穩(wěn)定性會更加容易。因此選取方案二為主攻方案。

3方案實施

方案二中，借用傳統(tǒng)的氣缸退料模式，氣缸力可客戶零件的脫模阻力，使零件順利脫離下模，主要考慮零件的回落位置問題，一是回落位置穩(wěn)定，二是不能再次回落至凸模上。

為確保零件抓件位置的穩(wěn)定性，需考慮在氣缸將零件頂出零件以后，氣缸退回零件回落位置穩(wěn)定且再次回落后保持脫離凸模。

通過在凸模設(shè)計的輔助機構(gòu)，輔助機構(gòu)由彈簧安裝座、彈簧、支承塊組成，在壓件時彈簧壓縮，支承塊與零件同步運動，不影響正常生產(chǎn)，壓機回程過程中，支承塊在彈簧力的作用下上升，零件在被氣缸頂出后落回至支承塊上，因浮支承塊在彈簧力的作用下位置固定，從而使零件的回落位置固定且保持脫離凸模。輔助機構(gòu)中將原來設(shè)置在凸模上的傳感器設(shè)計到支承塊上，這樣在沖壓行程中，傳感器隨浮沉塊一起與零件保持相對位置運動，確保傳感器有效，解決零件回落后，因浮沉塊將零件頂離凸模，導(dǎo)致傳感器失效的問題。

4實施結(jié)果

按照方案實施后，縱梁沖壓自動化存在的吸盤局限、零件卡下模、零件抓件位置重復(fù)性、傳感器型號穩(wěn)定性等問題均迎刃而解，實現(xiàn)了縱梁的自動化生產(chǎn)。

5結(jié)束語

該項目實施從汽車縱梁沖壓自動化存在的問題點出發(fā)，分析各問題存在的原因及可行性解決辦法，最終選取攻克零件的抓件位置可重復(fù)性問題及傳感器的不穩(wěn)定問題。找到了實現(xiàn)縱梁自動化的最佳途徑，從而實現(xiàn)了縱梁的自動化生產(chǎn)，該方案在我司第一次實現(xiàn)后，現(xiàn)已推廣至多個汽車車型的縱梁產(chǎn)品上，運行穩(wěn)定無故障。

參考文獻

[1] 楊杰，許三山，王淑俊，等.車架縱梁沖壓工藝優(yōu)化[J].現(xiàn)代零部件，2014（3）：79-81.

[2] 劉偉.沖壓自動化的研究與規(guī)劃[J].世界制造技術(shù)與裝備市場，2015（6）：54-60.

[3] 王令寶，裴加路.真空吸盤碼垛裝置設(shè)計開發(fā)研制[J].中國重型裝備，2017（6）：12-20.

作者簡介

肖吉虎（1989-），男，貴州省六盤水市人;現(xiàn)就職單位：重慶卓通汽車工業(yè)有限公司，研究方向：助理工程。