dmu技术在冲压安装调试中的应用

dmu技术在冲压安装调试中的应用

0数字样机的开发自动压裂压线是集机、液、气、电于一体的设备，工作压力大。为了防止在自动冲压生产中发生碰撞、干涉等事故,对冲模和压机等设备造成各式各样的损害。在冲压生产准备阶段,需要对模具进行安装调试,检查压机、模具与其他辅助设备能否正常工作,主要包括对模具进行移动工作台装模检查和压机装模检查等。在工厂的实际应用中,调试通常是采用尝试的方法在冲压线上完成的,即根据经验,在实际操作中不断修改,不断完善。不难看出,这种传统的方法费时费力,需要有经验的技术人员在现场给予指导;而且很难选用真正的优化方案,还需要将该冲压生产线停下来,这对于高效率、造价高昂的自动冲压线而言,代价是很大的。因此,必须改变这种与高效率、高精度、全自动化的冲压线不相匹配的传统的调试方法。可采用DMU技术进行此项工作。下面介绍如何应用DMU技术极大地减少现场调试时间和冲压线设计时间,使冲压安装调试与设计基于科学和数据之上。数字样机DMU(digitalmock-up)是一种基于产品的计算机仿真模型。它能够反映实际产品的特性,包括外观、空间关系以及运动学和动力学的特性。其技术主要包含两部分——建模技术与仿真技术,即设计人员在计算机上建立样机模型,快速分析模型的各种工作情况,然后改进样机设计方案,用数字化形式代替传统的实物样机试验。其开发过程如图1所示。通过建立计算机模型,设计者可以在不消耗能源和资源的情况下获得工作过程中任何阶段的任何信息,从而为早期决策提供确实依据,因而能更快更经济地进行生产;同时将操作工人从繁重、单调、危险的工作环境中解放出来。1建立几何数据学习表产品的计算机模型的建立是实现数字样机的最基本的一步,可采用CATIAV5进行建模,主要包括压机和压机线的数字模型的建立。压机的种类很多,有各种吨位的双动压机、单动压机等,尺寸不同,但结构相似,可利用CATIA强大的参数建模功能来提高工作效率。如可用设计表(designtable)工具来实现,将零件的特征参数制成文本型或Excel型表格,建立表中记录与设计模型的联系。通过对表格的各条记录进行访问,达到修改尺寸、改变形状的目的。还可利用可视化公式编辑器f(x)(Formula)工具,方便地定义用户参数和公式,使模型特征参数与相应的用户定义参数联系起来,实现建模智能化。压机的三维几何数据主要是指立柱、横梁、内外滑块、移动工作台、导轨部件等外廓尺寸,以及油槽、模具定位孔、模具夹紧器、夹紧槽、下顶棒、顶棒孔、压机电气接头、移动工作台电气接头、废料槽等关键位置,如图2所示。压机线除了压机外,还包括以下辅助设备:拆垛机、清洗机、对中台、上/下料机械手(包括电气接头)、翻转机构(第1、2台压机之间,多工位压机没有)、中间穿梭小车(包括电气接头)、出料皮带机等。2ticssiulator模块CATIAV5数字样机运动机构模拟(digitalmock-upkinematicssimulator),即digitalmock-up单元里的DMUkinematics模块,简称KIN。通过调用系统提供的大量已有的多个种类的运动副,或者通过自动转换机械装配约束条件而产生的运动副,继而实现数字样机的运动仿真。2.1下一步装模仿真移动工作台装模具体为:将移动工作台移动至压机外位置,然后导入建好的模具3D模型,将模具调整到自由状态高度,并通过模具上的孔(槽)与移动工作台上定位销、螺栓对模具进行定位和安装,使模具固定在移动工作台面(或垫板)上。这一工作是利用CATIA的同轴约束(coincidenceconstraint),使定位销与定位孔(槽)、螺栓与安装孔(槽)的轴线重合,以及接触约束(contactconstraint)来实现的。通过扫描可确定定位销、螺栓以及下气垫顶棒在移动工作台上的位置及数量,形成装模参数表,在实际装配中起指导作用,提高实际装配操作的效率,如图3所示。随后,通过运动仿真检查移动工作台、模具是否正常工作,有碰撞将会出现红色示警。如果这些检查都得以通过,则进入下一步压机装模仿真。这一步骤的运动仿真可通过棱柱副(prismaticjoint)来实现。2.2模具对模具位置的控制压机装模仿真中的运动仿真,主要是通过棱柱副来实现,采用如下步骤进行:(1)压机滑块移动到上死点;(2)安全门移动到打开位置;(3)移动工作台移动到压机内部;(4)模具调整到闭合状态;(5)压机滑块移动到和模具上表面接触,打开距离分析器,确定压机的闭合高度,为装模高度调节提供依据。如图4所示。模具自动夹紧、放松仿真,可选用圆柱副(cylindeicaljoints),角度控制在30℃,而且可给个快照,提供夹紧器的位置图,便于实际操作时能准确选择可移式模具夹紧器和滑块气垫推杆个数、安装位置。距离分析器除了可测量装模高度,还可检查压料器、顶出器和斜楔滑块等行程是否合适。在仿真中打开干涉分析器,可检查构件间的碰撞等,并可打印干涉结果文件,便于修改。3全线模拟3.1压机过程模拟一条常规的自动化冲压线一般由几台压力机组成。第一台为双动压力机,主要进行表面件的拉延,其他单动压力机负责修边、冲孔、成型等工艺。其整线仿真框图如图5所示。两个相邻压机由1个下料机械手负责将工件从上一压机取出,安放在穿梭小车或翻转机构上。穿梭小车负责将工件由下料机械手的放料位置,移送到上料机械手的取料位置。上料机械手负责将工件由穿梭小车拾起,送入下一台压机。整线模拟完整再现从冲压料片成型为最终零件的完整过程。通过这种计算机模拟的过程,再现冲压的整个工作过程,并对这个过程中存在的问题进行分析和判断,从而提高整个冲压线规划的成功率和效率。整个模拟过程完整体现自动压机线工作时相互之间的限制/联动关系。3.2维压缩技术及仿真数据的压缩与显示由于一套模具的数据通常大约是100MB,一条冲压线上若有6套模具,则当自动冲压线上的所有零部件都采用3D数据后,装配模型的规模会迅速增大,以至于要采用超大型计算机才能支持装配设计。如福特公司的整车装配设计就采用了64个CPU的超级计算机。为了减轻对硬件的压力,须对冲压线上的零部件进行瘦身,即大量压缩原有的3D数据。CATIAV5数字样机优化模块(DMO:CATIADMUOptimizer)中的SILHOUETTE功能,通过只保留外部描述的方式,生成数据量少而表达精确的零件或装配件,即生成零件或装配件的几何描述替代体,从而减少模型数据量。生成后的数据可被压缩为原来的1/10至1/40(是.cgr文件),不影响实现装配设计中的干涉检查、尺寸测量、缩放、旋转、任意剖切、异地协同互操作等功能。因此,为了实现在仿真中能高速显示,必须先对冲压线上的数据比较大的零部件如模具进行瘦身处理,如图6所示。瘦身处理前的下模为41.5MB(见图6(a)),瘦身处理后的下模为1.57Mb(见图6(b))。3.3点线副面向海达市图7是某车型冲压整线运动仿真过程的部分情况。图中,(a)、(c)是机械手的上下料仿真,其运动副主要是采用点线副(pointcurvejoint);(b)、(e)是工序件在单双动压机上等待冲压仿真,其运动副主要是棱柱副(prismaticjoint);(d)是翻转机构在传送工序件,采用的运动副主要是齿条副(rackjoint);(f)是穿梭小车传输工序件仿真,采用棱柱副(prismaticjoint)。4dmu技术的应用DMU技术已在国内某知名汽车公司的11条自动冲压线的生产中得到应用,极大地减少了在线调试的时间,提高了精度,降低了工人的劳动强度,使冲压安装与调试基于科学和数据之上。整线模拟的方法使冲压线的设计基于无纸化、并行设计,