冲压工艺路线的变更

冲压工艺路线的变更

根据2011年的年度计算，移动生产线的产量不足，移动生产线的产量非常丰富。为了实现双动与单动冲压线产能均衡,将8组制件双动拉延模具改造成单动拉延模具,并在对全工序模具进行自动化改造后,转入4630t(1600t+800t×3+630t)单动压力机机械手自动化线生产。1拾器的下料和模具的制备4630t单动压力机冲压机械手自动化生产线工艺流程(图1)为:在准备好各工序模具的情况下,将垛料输送到拆垛工位定位后,拆垛机械手通过端拾器从垛料上吸取单张板料并把它输送到传送带。传送带将涂油后板料送到对中装置。经过对中定位后,上料机械手取料,将板料送入第一台压力机第一道工序的模具中。冲压后,通过下料机械手将工件从压力机里取出并放置于过渡台,由下一台压力机的上料机械手将工件取走并放入模具进行冲压,冲压完成后由下料机械手将工件从压力机模具中取出放置于过渡台,这一过程重复到最后一道工序。下料机械手在最后一台冲压机完成冲压后取走工件并放到皮带机上,由人工检查和装箱。2双动拉延模汽车覆盖件生产拉延模主要有3种结构类型:单动拉延模、双动拉延模、三动拉延模。双动拉延模在压边圈压合后就立即进行冲压,未能在冲压前优化板料的形状。单动拉延模在压边圈压合阶段,由于有压边圈及凸模的联合支撑作用,能很好地控制板料的初始翘曲方向,因而大大改善了板料的初始形状,随着凹模向下运动的继续,板料被初步拉延,使之与凸模形面贴合得更好,从而提高了凹模在冲压阶段的冲压质量。随着锻压技术的发展,单动拉延模在汽车覆盖件生产中得到了广泛的应用。双动拉延模在一定工艺条件下能够改造成单动拉延模。选择双动拉延模改单动拉延模时,应注意以下方面。a.优先选用生产状态比较好的制件,有利于减少后期模具调试时间。b.运用Autoform/Dynaform等CAE分析软件分析成形可行性,与现有制件状态对比分析,进一步验证改造可行性。将8组制件拉延件数模导入Autoform软件,利用几何生成器生成凸模、凹模和压边圈模型,选择模拟类型——增量法,利用输入生成器输入模拟参数(结合双动拉延模),进行模拟计算分析。通过Autoform软件分析结果与双动压力机生产制件一次交检合格率、生产状态稳定性综合分析认为,8组制件的双动拉延模改单动拉延模后,制件可通过调整模具达到状态稳定,不产生起皱、开裂等缺陷,能够达到现有的质量要求。3压边圈垫板安装如图2、图3,把冲压双动拉延模改造成单动拉延模,将模具反装,去掉凸模模柄,增加下模垫板,具体方法如下。(1)OP10压边圈a.在压边圈上(图3)增加50mm厚45钢垫板,垫板上增加直径为60mm的垫块(顶杆对应处),采用M12内六角圆柱头螺钉连接。如果垫块对应的压边圈下部悬空,则在垫块的正上方增加宽度为40mm的垫板支撑块(与压边圈采用焊接或螺钉连接固定),如图4。b.在压边圈上增加定位装置,固定板料位置。(2)OP10凸模垫板OP10凸模去掉凸模模柄后,增加200mm厚垫板(图3凸模),垫板材料为HT300。对于上模带氮气缸附加垫板不可拆卸的,需重点考虑。(3)OP10上模U型槽在满足强度的情况下,OP10凹模增开或改制U型槽(双动压力机T型槽间距254mm,单动压力机T型槽间距300mm),将距中762mm处U型槽(图5(1)处)改成距中750mm处U型槽(图5(2)处),增开距中450mm处U型槽,U型槽的深度为65mm,使之与压力机自走式夹紧器相匹配。(4)OP10凹模通气孔在凹模上增加定位装置避让孔,取消凹模顶料气缸,根据实际情况增加上模排气孔等措施解决上模吸料问题。4经过转换的工艺参数的确定4.1机拉深垫顶出力粗略评估:单动拉延模所用压力机公称力>双动拉延模所用压力机公称力。拉延吨位:单动拉延模所用压力机公称力×75%>双动拉延模工作时内外滑块压力。拉深垫顶出力:单动压力机拉深垫最大顶出力×75%>双动拉延模工作时外滑块压力。压边圈顶起高度:根据拉延件确定压边圈顶起高度,压边圈顶起高度小于气垫行程。压边圈顶起后,板料放置在压边圈上,高于凸模最高点10mm左右(图6)。4.2压边圈和凸模垫板厚度优化粗略估算改造后的装模高度及模具尺寸是否与车间压力机参数相匹配。在工艺分析验证中,考虑以下方面:a.模具长宽尺寸<工作台台面尺寸;b.装模高度:压力机最小装模高度+10mm≤模具装模高度≤压力机最大装模高度-10mm;c.模具U型槽与压力机自走式夹紧器匹配;d.对中槽是否为通槽,且与压力机上安装的定位键匹配。在工艺分析验证中,如果OP10装模高度大于压力机最大装模高度-10mm,则在满足强度等条件下适当对凸模垫板的厚度进行优化以满足安装。改造时,下模增加垫板厚度为200mm。压边圈下增加50mm厚的垫板。压边圈上顶杆部位增加若干接柱(根据顶杆顶起高度而定)。对于凸模含氮气缸等弹性元件压料时,需慎重考虑。如果OP10凸模本体高于压边圈且凸模部分含氮气缸,改造后凸模和氮气缸均安装于凸模附加垫板上,装模高度在1400mm以上,改造后压力机装模高度不够,因而无法安装。经过确认,改造后的拉延模及后序模具长宽尺寸小于工作台台面尺寸,装模高度在压力机装模高度范围内,这种单动拉延模可用于新生产线生产。5自动可行性分析5.1端拾器真空分拣校核端拾器是安装连接在工业机器人或机械手上的装置,利用真空吸盘或夹钳与被抓取物接触,将其从一个位置搬运到指定的位置。4630t压力机冲压机械手自动化线端拾器主结构为双桥接架的铝制模块化结构形式。该线生产车身冲压件,板料厚度较薄,采用真空吸附的工作原理抓取。真空吸盘布置在铝合金延长臂支架上,吸盘个数及布置形式根据具体的制件而定。机械手上安装有真空发生器,用于产生真空并检测真空度,判定制件是否吸牢。吸盘在运动过程中的受力分为吸力和横向力。为了确保端拾器在运动过程中不掉件,需考虑一定的安全系数。通过分析,自动化线端拾器真空吸盘的安全系数n最小取4。机械手运动加速度最大取12m/s2。将工件数模导入后进入Catia机械设计模块下的线架与曲面设计模块,根据经验选取吸盘所在的曲面,根据曲面大小和曲率选择吸盘大小(表1),完成吸盘位置选择,并对端拾器吸盘吸力和横向力进行校核。同时需考虑机械手取料点相对于制件的位置,方便员工取下或装上端拾器。以左/右前门内板为例,OP50制件质量为3.54kg,其重力为35.4N,在自动化运行过程中制件最大切向力为42.48N。在门内板制件数模上(图7)选取5点安装吸盘——4个SAOB60×30、1个SAB60,对吸力和横向力进行校核。端拾器吸力为58.5N>35.4N,横向力为77.5N>35.4N,故制件能够被吸起,满足机械手自动化线生产要求。端拾器吸力和横向力远远大于制件在机械手运动过程中的重力及切向力,取消1个SAOB60×30吸盘,将吸盘的个数调整至4个(图8),通过核算满足力学条件,因此在现场对吸盘位置进行精确调整。通过端拾器受力分析优化吸盘个数,可减少自动化改造时端拾器投入成本。5.2基于catia软件的机械手运动轨迹模拟(1)制件与模具干涉分析制件在取起、放下过程中是否与模具干涉。对于带斜楔工序重点检查分析是否有负角。在Catia软件三维模拟分析中,根据现场压力机和模具的相对位置,将模具斜楔恢复到自由状态,按照机械手运动范围进行取件和放件轨迹模拟。如图9、图10,某制件在被取起过程中,制件与模具斜楔干涉,无法通过优化机械手运动轨迹实现自动化,故自动化不可行。(2)轨迹干涉以左/右前门内板为例,在实际生产时,拉延工序顶杆顶起高度270mm,单动压力机滑块行程为900mm。运用Catia软件装配模块,根据机械手运动范围(图11)模拟分析机械手取件、放件整个动作,对机械手运动范围关键参数进行核对,分析机械手及端拾器制件是否与模具干涉。左/右前门内板拉延件取出时(图12),机械手上部距工作台台面的距离为1236mm,而根据图11所示机械手手臂上部距工作台台面的最大距离为1305mm,下料机械手能够两步将制件取出。5.3双转台合并件分切与废水传统排放原则上对制件旋转方向的要求:自动化线制件绕Y轴≤±30°(Y轴定义:移动工作台开出方向),不允许绕X轴旋转(X轴定义:冲压线物流方向)。合并件分切后,两件间距沿Y方向可扩大、缩小,其距离最大为300mm。对模具的要求:废料应易排出,对于废料不易排出的,可通过增加废料滑板(图13)、弹顶销(图14)或通过举升器顶料装置(图15)排除废料;上件应易到位,下模不卡件。5.4板料不合格对于每条自动化线,板料工艺参数有板料类别、厚度、长、宽等。如果板料长、宽、厚度不符合要求,则出现板料无法放置于拆垛小车上,不能通过涂油机,对中台不对中,线头双料传感器报警等问题。可根据机械手冲压自动化线板料要求确定新转入制件是否符合要求。5.5设置位置和安装位置自动化模具电气改造如图16,通过在模具里安装传感器检测制件是否上料到位,避免机械手上料不到位时发生模具事故,提高自动化生产线安全性。(1)模具传感器的布置位置a.传感器布置在模具的下模中,按对角放置(注意不得与废料槽干涉);b.传感器一般布置在零件的最低点处,并且是非孔平面。根据上一序工件的形状来确定传感器位置,避免传感器位置布置失误。c.端子转接盒(通过端子转接盒过渡将传感器传感信号传给压力机)安装于模具F向右侧。(2)模具传感器的数量模具一次行程冲压1件时,在模具中布置不少于2只传感器;模具一次行程冲压不相连的2件时,在模具中布置不少于4只传感器,每只零件布置不少于2只传感器;模具一次行程冲压相连的2件时,在模具中布置不少于2只传感器,每个零件布置1只以上传感器。(3)OP10投入检测开关的安装OP10投入检测开关安装在模具相邻两边对角线位置,安装必须牢固可靠,每件2个,相距尽可能远。投入检测开关如与上模干涉,需将上模干涉部位铣掉或更改投入检测开关的位置。OP20及后序传感器(接近开关)安装必须牢固可靠