基于伺服壓力機生產線的曲線模擬工作研究

文/殷強，劉冬，汪建余·一汽-大眾汽車有限公司天津分公司

伺服壓力機生產線因其滑塊曲線可編程的特點正成為當今沖壓生產專業的趨勢，本文介紹了通過在PC 端開展曲線模擬工作，使伺服壓力機生產線投入生產后能夠實現更高的生產節拍。深入挖掘曲線模擬工作開展的技術要點，更好的優化生產過程中各部件間的相對運動關系，打造“最優曲線”。

基于Schuler 伺服壓力機生產線的曲線模擬工作

伺服壓力機主驅動的伺服電機驅動技術是當前沖壓設備的發展趨勢。一汽-大眾汽車有限公司各基地都引入了德國Schuler 公司的伺服壓力機生產線，技術先進性處于世界一流。

伺服壓力機的技術優勢是通過一個位移時間曲線的柔性編程，使壓力機滑塊運動獨立于設定的生產行程次數，對于所有沖壓件單獨地與成形過程、模具和自動化匹配，簡而言之就是從機械壓力機的曲線形狀不可調整，到伺服壓力機可以根據零件實現定制化調整，在生產效率、生產質量、能源消耗、設備損耗等方面都有了很大的提升空間。

曲線模擬工作過程

曲線模擬工作開展過程中硬件使用PC 機，軟件為Schuler公司在Delmia軟件平臺下開發的V5PLS軟件(圖1)，軟件中自帶設備數據模型。在V5PLS 環境下導入模具數據模型、板料數據模型和端拾器數據模型后，即可實現與實際生產狀態一致的各部分相對運動關系，在此環境中對各部分參數進行調整優化，實現最優設置。實際生產時只需向設備端PC 導入曲線模擬數據文件，加載后通過基本安全驗證即可。

模擬軟件界面

單臂機械手運動曲線編輯界面，共16 個軌跡編輯點。

節拍最大化

伺服壓力機生產線設計的整線最大節拍為18 次/分鐘，實際應用中，不同零件的最大節拍不同，需要按實際零件情況定制調整曲線，從曲線本身及模具、端拾器結構設計方面進行調整，實現自動化運行節拍的最大化。

各單元曲線運動瓶頸點識別及優化

CBF 運動軌跡包含7 個可變調整值(X 軸值，Y軸VL 值和VR 值，Z 軸值，繞X 軸角度A，繞Y 軸角度B，繞Z 軸角度C)，瓶頸點在曲線中會顯示為紅色，通過調整紅色區域附近可編輯點的位置值，消除瓶頸區域，盡量實現曲線節拍最大。

壓力機運動軌跡中包含7 個調整點(滑塊上死點，下行減速點，下行模具接觸點，下死點前1mm，下死點后1mm，上行模具脫開點，上行加速點)，各點理論最大速度為22 次/分鐘，實際設置時受限于模具能適應的接觸速度(一般建議為15 次/分鐘以下)和上下料機械手通過空間，節拍會所降低，根據不同模具情況調整后得出壓力機單元節拍，一般為15 ～18 次/分鐘。

端拾器結構及模具結構設計

端拾器結構設計時盡量扁平化有助于提升運行節拍，其中原理是端拾器扁平化設計可以降低自動化運行過程中，機械臂運輸零件需要的打開空間，進而提升運行速度。具體而言端拾器設計需要保證零件最高點到CBF 機械臂結構最低點的距離保持在3cm 左右。模具結構設計時應盡量壓縮上模結構，預留CBF 單臂運行空間，這樣可以有效提升整線的節拍。

結束語

目前，我公司沖壓車間的Schuler 伺服壓力機生產線上，已有3 個品種的零件實現了最大節拍18次/分鐘，側圍實現最大節拍15 次/分鐘，自動化節拍方面已實現最大化。伺服壓力機生產線在設備的能源消耗、設備壽命延長方面，曲線模擬優化工作仍有提升空間，這是下一步需要繼續深入研究的方向。