淺談沖壓件柔性輔助工裝的重要性

文/晉五九，蘇李莉·奇瑞汽車股份有限公司

為解決沖壓件造型面落差大、在生產線線尾放件變形問題，本文提出一種新的思路：設計一種沖壓設備輔助工裝，具體為設計一種柔性輔助工裝結構。解決造型面落差大的沖壓件在生產線線尾放件變形問題，減小沖壓件生產產生的報廢，降低整車開發成本。

問題提出的背景

M3x新項目在線自動化生產時，OP50沖壓方向為車身方向，板件從OP50模具機械手取出放到線尾傳送皮帶時，由于板件前后方向和左右方向存在高、低落差，板件落下時頂梁先接觸皮帶，至輪眉處全部接觸皮帶，中間落差達到255mm，在重力下整個板件快速摔落至皮帶上，在此過程中導致板件A面變形嚴重產生報廢且影響生產節拍，特別是三角窗部位變形非常嚴重，無法滿足自動化生產。各項目在創新前的數值如表1所示。

表1 各項目在創新前的數值

原因分析

設備

目前的沖壓設備上，線尾機械手抓取沖壓件后不能旋轉角度，釋放沖壓件后，沖壓件僅僅由水平的皮帶輸送，且皮帶不能調整角度。

工法設計

產品結構的限制導致OP50制件前后側落差大，這種沖壓件在生產線尾機械手放件后，由于沖壓件前后側落差太大導致沖壓件下落到皮帶上時發生跌落抖動變形，從而嚴重影響了沖壓件的面品質量，導致沖壓件報廢率高，加大了整車開發的成本(如圖1、圖2所示)。

圖1 現有的沖壓設備示意圖

圖2 沖壓件跌落變形嚴重

解決對策分析

⑴更改OP50沖壓方向對產品的影響因素，經數據分析發現：

1) ROOF側與門檻側的高度需要一致，可行，

2)四角窗的斜楔沖孔。現在的壓機方向斜楔的斷面角度為70°，不可行，

3)燈部的翻邊。相關保險杠和角部是卷曲成形，改變擺動角度的話，會產生負角(底面切)，不可行，

4)保險杠部的沖孔擺動角度變更的話，保險杠部沖孔也變成10°，沖孔的最小直徑是8mm，斜楔構造無法設定(由于有內緣翻邊、壁的側沖孔、側修邊)，不可行，

5)輪罩部翻邊擺動角度變更的話，輪罩的翻邊變為負角(底部切)由于0°的壓機方向打開3°，變成了－7°，不可行，

⑵柔性化輔助工裝，具有柔性化，能夠滿足不同制件的生產需要，避免落差大制件線尾機械手放件變形—可行。

結合費用及周期綜合評估，決定采用柔性化輔助工裝。

沖壓件柔性輔助工裝重要性

設計一種輔助工裝設備來解決側圍線尾放件變形的問題。此輔助工裝需要具有柔性化，大體的設計思路為設置一個可繞旋轉軸旋轉的支撐板，以滿足不同制件的生產需要，如圖3、圖4所示，為了確保方案的可行性，我們接下來將對此方案進行有限元模擬論證。

圖3 側圍前后側落差大

圖4 方案規劃

其基本結構為一個旋轉軸和一個可旋轉的支撐板，調整支撐板的角度來保證側圍前后側接觸點高度一致。為了保證設計的合理性，在工裝設計前對現場生產現狀進行調查分析，并且對現場設備參數進行測量統計繪制出準確的設備3D模型。

鉤是一種多刃的兵器，系由古兵器戈演變而來。春秋戰國時期戈、鉤、戟并用，從衛墓出土的銅鉤來看，鉤的形狀似戟，只是戟上邊為利刃，而鉤上邊為一線鉤形，故名鉤。

⑴主要部件的結構：此方法的目的在于提供一種柔性輔助工裝結構，該結構能夠解決落差大的沖壓件在生產線線尾放件變形問題，如圖5、圖6、圖7所示。為了實現此目的，本發明采用的技術方案為一種柔性輔助工裝結構，該結構主要包括①沖壓件、②皮帶、③線尾輸送臺、④氣路控制開關、⑤氣缸、⑥支撐板、⑦安裝支架、⑧旋轉軸幾個部分。

圖5 柔性輔助工裝結構示意圖

圖6 落差大沖壓件生產前示意圖

圖7 落差大沖壓件生產示意圖

⑵工作原理：氣路控制開關通過氣路與氣缸連接，氣缸固定在安裝支架上，支撐板與氣缸制件通過鉸鏈連接，支撐板與安裝支架之間通過旋轉軸連接，安裝支架通過螺釘固定在線尾輸送臺上。氣路控制開關④控制氣缸⑤上升或者下降，氣缸⑤推動支撐板⑥打開角度，支撐板⑥繞旋轉軸⑧進行旋轉，支撐板⑥的打開角度由氣缸⑤的行程來任意控制，因此此輔助工裝結構具有柔性化的特征。

⑶運動過程：在生產落差大的沖壓件①前，支撐板⑥處于閉合狀態。當生產落差大的沖壓件①時，首先觸動氣路控制開關④，氣缸⑤開始工作，氣缸⑤推動支撐板⑥打開角度，支撐板⑥繞旋轉軸⑧進行旋轉，當支撐板⑥旋轉到沖壓件生產需要的角度后，氣缸⑤停止工作，線尾機械手抓取沖壓件①后釋放，沖壓件①順著支撐板⑥下滑到皮帶②上，并由皮帶②輸送至線尾。在此過程中，支撐板⑥托著沖壓件①保證了沖壓件①的前后側下落點無明顯落差，從而避免了沖壓件①下落時發生抖動變形，最終得到合格的高品質的沖壓件①。

柔性輔助工裝結構，能夠解決落差大的沖壓件在生產線線尾放件變形問題，減小沖壓件報廢率，降低整車開發成本，提供合格的高品質的沖壓件。創新前后的數據對比如表2所示。

表2 創新前后的各項數據對比

結束語

此輔助工裝結構具有柔性化，既可以滿足M3x側圍的生產，又不影響一般制件的生產。后期類似側圍外板這種前后側落差較大的沖壓件在現有沖壓設備功能限制的條件下可以借鑒此輔助工裝的設計思路。考慮到現場安裝的方便性以及節約動能的因素，后期將對輔助工裝的材質進行優化，將現有的普通鋼板升級為鋁合金的材質。