自动冲压生产线模具仿真及干涉检查研究

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　　摘要：随着社会的发展，冲压模具自动化技术应用普遍，促使虚拟冲压仿真技术快速发展。降低模具生产成本在冲压模具设计过程中备受重视。本文利用Sinovation软件构建一个虚拟冲压自动化环境，模拟生产过程，提早发现模具内部部件及模具与制件间的碰撞，消除干涉，优化模具结构设计。合模干涉检查可缩短模具开发周期，减少因干涉引起后续生产过程中技术、人力、机加各种资源造成的浪费。
　　关键词：自动化冲压线;冲压模具;运动仿真;干涉检查
　　1 绪论
　　汽车覆盖件自动化冲压线是汽车生产制造的重要保障。高精、高速冲压的发展趋势，对设备、目标的生产节拍提出更高的要求。各序压机上下往复运动过程中，机械传送装置快速搬运制件，保证模具与传输装置配合连续成为模具制造的重点工作。配合连续，就得保证零干涉，这需要极致的解决方案，兼顾冲压工艺，传输方案及设计的模具结构。在模具结构设计阶段，良好运用软件进行虚拟仿真可及时发现干涉，保证模具正常生产。
　　2 冲压模具自动化仿真与干涉检查研究现状
　　当前，冲压模具自动化仿真模拟干涉检查软件常见如下两种：一种是基于CAD提供的运动仿真模块，CATIA中的Delmia，DMU模块，UG中的Motion Simulation等，另一种为专业的运动仿真软件，日本开发的SolidAidMeistersinger，山大华天开发的Sinovation。这些软件各有多长[1]。自动化仿真模拟软件作为通向实际生产的桥梁，可以完成不同自动化生产线的仿真技术研究。
　　2.1 自动化冲压线仿真技术
　　常见的自动化冲压线包括单机串联冲压线和大型多工位压力机两种[2]。其中，串联冲压线自动化传输系统有三类：工业机器人传输，单臂机械手传输，双臂机械手传输。不同的传输方式对模具要求不同，由于机器人机构灵活，可根据模具结构调整运动轨迹，单臂机械手相比双臂手传输灵活性较好。双臂机械手传输由于以几种固定的曲线轨迹运动，对模具结构的设计要求更高。针对冲压自动化仿真，国内学者进行了不同研究。冯江涛在delmia环境下仿真工业机器人搬运[3]。肖遥[4]等基于NX模板化定义模具开发仿真系统，实现了多工位汽车覆盖件模具的仿真试验。本文按双臂机械手传输方式中优选节拍的曲线轨迹，运用sinovation进行仿真及合模干涉检查。
　　2.2 冲压模具的干涉检查
　　冲压模具在工作过程中主要有两类干涉：一种是模具结构内部各部件之间产生的干涉，另一种是模具结构与外部自动线（包括机械手，制件，压机）之间产生的干涉。检查干涉是有效提高模具设计可靠性的必要手段。模具内部的干涉检查方式可通过不同方向剖面截取观察模具内部部件之间的间隙和干涉状况。压机干涉通过目测模具是否在安全空间范围设计进行检查。制件，吸盘与冲模的干涉用插入机械手干涉曲线的方式也能找到设计干涉，曲线数量较多，易漏掉潜在失效点，这种方式对检查者专业要求较高。Sinovation作为山大华天自主研发的专业模拟软件，操作简便，检查结果直观，相比其他软件，效果明显。
　　3 冲压模具合模干涉检查实例
　　以翼子板后序模具为实例，基于SVPressmotion模块中的设定节拍轨迹的横杆传输方式进行动态仿真，以输出干涉报告为依据优化模具结构。为了能够快速读取数据，高效的完成仿真试验，需要进行一些前期准备工作。
　　3.1 仿真前期准备
　　对汽车覆盖件冲压模具进行动态模拟之前，需要做以下准备工作，将传送横杆，制件，模具先转换成STP文件。为保证加工基准统一，安装可行性等要素，图纸中存有加工基准台和电，气路管线快速夹紧器等，需隐藏或删除。对结构进行解析，找出所有运动部件，进行分类管理，归纳为吊楔，下置斜楔，滑车等，明确其运动行程及方向、工作角度。
　　3.2 冲压模具运动仿真及干涉检查
　　首先加载模型，设置自动线，定义运动模块，仿真模拟，动态计算生成合模干涉检查报告。按照上述流程设置，同时在运动模块中添加取件横杆及选择RL一模两腔可添加左右工序件。
　　图1图2
　　在仿真过程中，可以直观的看到制件与定位板干涉（图1）。如果节拍要求严格，我们通常采取降低定位板高度来保证制件安全通过。通过动态干涉计算，在结果中发现，压机滑块在运行到某一段时间时，模具内部有干涉现象发生，滑车在回程过程中与安装在下底板上的导向盖板干涉（图2）。此处结构设计较为紧凑，优化滑车结构，去量加工干涉型面。
　　4 结语
　　针对快速检查模具合模过程中制件搬送及模具内部各个部件之间产生的干涉的问题，应用SINOVATION完成了仿真试验。在模具设计过程中尽可能消除干涉，优化模具结构，不仅能缩短周期，节约成本，减少干涉产生的二次加工，为模具安全生产提供了保障，对汽车覆盖件冲压模具数字化设计效率的提升效果显著。
　　参考文献：
　　[1]李阳，张希磊，黎慰，章志兵.冲压模具运动虚拟仿真实验.实验技术与管理，2019，（7）：116119.
　　[2]李宏伟，何文学.冲压模具与自动冲压线的动态仿真研究[J].模具制造，2010，（11）：4448.
　　[3]冯江涛.Delmia环境下的自动化冲压线设计及仿真分析.广东化工，201503055.
　　[4]肖遥，杜亭，章志兵.基于NX平台的自动冲压线汽车模具运动仿真系统[J].塑性工程學报，2014，（1）：3843.
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