伺服壓力機(jī)生產(chǎn)線因其滑塊曲線可編程的特點(diǎn)正成為當(dāng)今沖壓生產(chǎn)專業(yè)的趨勢(shì)，本文介紹了通過在PC 端開展曲線模擬工作，使伺服壓力機(jī)生產(chǎn)線投入生產(chǎn)后能夠?qū)崿F(xiàn)更高的生產(chǎn)節(jié)拍。深入挖掘曲線模擬工作開展的技術(shù)要點(diǎn)，更好的優(yōu)化生產(chǎn)過程中各部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，打造“最優(yōu)曲線”。

基于Schuler 伺服壓力機(jī)生產(chǎn)線的曲線模擬工作

伺服壓力機(jī)主驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)是當(dāng)前沖壓設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。一汽-大眾汽車有限公司各基地都引入了德國(guó)Schuler 公司的伺服壓力機(jī)生產(chǎn)線，技術(shù)先進(jìn)性處于世界一流。

伺服壓力機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是通過一個(gè)位移時(shí)間曲線的柔性編程，使壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)獨(dú)立于設(shè)定的生產(chǎn)行程次數(shù)，對(duì)于所有沖壓件單獨(dú)地與成形過程、模具和自動(dòng)化匹配，簡(jiǎn)而言之就是從機(jī)械壓力機(jī)的曲線形狀不可調(diào)整，到伺服壓力機(jī)可以根據(jù)零件實(shí)現(xiàn)定制化調(diào)整，在生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量、能源消耗、設(shè)備損耗等方面都有了很大的提升空間。

曲線模擬工作過程

圖1 V5PLS 模擬軟件

曲線模擬工作開展過程中硬件使用PC 機(jī)，軟件為Schuler公司在Delmia軟件平臺(tái)下開發(fā)的V5PLS軟件(圖1)，軟件中自帶設(shè)備數(shù)據(jù)模型。在V5PLS 環(huán)境下導(dǎo)入模具數(shù)據(jù)模型、板料數(shù)據(jù)模型和端拾器數(shù)據(jù)模型后，即可實(shí)現(xiàn)與實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)一致的各部分相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，在此環(huán)境中對(duì)各部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)置。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)只需向設(shè)備端PC 導(dǎo)入曲線模擬數(shù)據(jù)文件，加載后通過基本安全驗(yàn)證即可。

模擬軟件界面

單臂機(jī)械手運(yùn)動(dòng)曲線編輯界面，共16 個(gè)軌跡編輯點(diǎn)。

節(jié)拍最大化

伺服壓力機(jī)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的整線最大節(jié)拍為18 次/分鐘，實(shí)際應(yīng)用中，不同零件的最大節(jié)拍不同，需要按實(shí)際零件情況定制調(diào)整曲線，從曲線本身及模具、端拾器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行節(jié)拍的最大化。

各單元曲線運(yùn)動(dòng)瓶頸點(diǎn)識(shí)別及優(yōu)化

CBF 運(yùn)動(dòng)軌跡包含7 個(gè)可變調(diào)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(diǎn)在曲線中會(huì)顯示為紅色，通過調(diào)整紅色區(qū)域附近可編輯點(diǎn)的位置值，消除瓶頸區(qū)域，盡量實(shí)現(xiàn)曲線節(jié)拍最大。

壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡中包含7 個(gè)調(diào)整點(diǎn)(滑塊上死點(diǎn)，下行減速點(diǎn)，下行模具接觸點(diǎn)，下死點(diǎn)前1mm，下死點(diǎn)后1mm，上行模具脫開點(diǎn)，上行加速點(diǎn))，各點(diǎn)理論最大速度為22 次/分鐘，實(shí)際設(shè)置時(shí)受限于模具能適應(yīng)的接觸速度(一般建議為15 次/分鐘以下)和上下料機(jī)械手通過空間，節(jié)拍會(huì)所降低，根據(jù)不同模具情況調(diào)整后得出壓力機(jī)單元節(jié)拍，一般為15 ～18 次/分鐘。

圖2 曲線模擬工作主界面

圖3 壓力機(jī)曲線編輯界面

圖4 CBF 單臂機(jī)械手運(yùn)動(dòng)曲線編輯界面

端拾器結(jié)構(gòu)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

端拾器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)盡量扁平化有助于提升運(yùn)行節(jié)拍，其中原理是端拾器扁平化設(shè)計(jì)可以降低自動(dòng)化運(yùn)行過程中，機(jī)械臂運(yùn)輸零件需要的打開空間，進(jìn)而提升運(yùn)行速度。具體而言端拾器設(shè)計(jì)需要保證零件最高點(diǎn)到CBF 機(jī)械臂結(jié)構(gòu)最低點(diǎn)的距離保持在3cm 左右。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量壓縮上模結(jié)構(gòu)，預(yù)留CBF 單臂運(yùn)行空間，這樣可以有效提升整線的節(jié)拍。

結(jié)束語

目前，我公司沖壓車間的Schuler 伺服壓力機(jī)生產(chǎn)線上，已有3 個(gè)品種的零件實(shí)現(xiàn)了最大節(jié)拍18次/分鐘，側(cè)圍實(shí)現(xiàn)最大節(jié)拍15 次/分鐘，自動(dòng)化節(jié)拍方面已實(shí)現(xiàn)最大化。伺服壓力機(jī)生產(chǎn)線在設(shè)備的能源消耗、設(shè)備壽命延長(zhǎng)方面，曲線模擬優(yōu)化工作仍有提升空間，這是下一步需要繼續(xù)深入研究的方向。

區(qū)域主管，工程師，主要從事沖壓車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理，組織參與Schuler 伺服壓力機(jī)生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目，組織參與多個(gè)車型零件導(dǎo)入工作，完成多個(gè)零件伺服壓力機(jī)生產(chǎn)線曲線制作及優(yōu)化工作。