顧萌 紀淡泊 寇彥方

（一汽模具制造有限公司，長春130013）

1 前言

基于社會對汽車白車身的降成本等需求，汽車板料的合理利用率及輸入的準確性也變得十分關鍵。在以往的汽車沖壓件模具設計過程中，由于拉延模具板料的定位存在多種形式的定位板，如：傳感器定位板，升降式定位板，帶配種定位板等，但由于當前汽車行業(yè)對新車型的創(chuàng)新性提出了更高的要求，導致模具板料出現(xiàn)了較大高度差，對拉延模具定位的準確性也提出了更高要求[1]。如何準確設計擺放定位板對高度差較大板料的定位變得至關重要。

2 板料定位的多種形式

在模具結構設計過程中，當板料在壓料前后無較大變化時（如頂蓋），則運用普通定位板定位；當壓料過程中有些位置可能會發(fā)生板料邊緣翹起時（如模具板料成型后高度差較大的門板），我們要增加擋料桿和壓料之間的浮動裝置，以保證模具在運動過程中，可以按照預先設定完成壓料，這時我們將運用防板料翹起式定位板，如圖1所示，防止合模過程中板料有翹起。

當壓料面高低差較大時，影響機械手工作頻次，則需調控定位板高度，采用可升降式定位板，送料時定位板處于升起狀態(tài)，出料時定位板處于降落狀態(tài)。整個過程由氣缸控制定位板的升降，如圖2所示?，F(xiàn)生產(chǎn)運用SANKYO（日本三協(xié)）可升降式定位板較多。

圖1 防板料翹起式定位板

圖2 升降式定位板

當壓料面有一處下降較大時（如具有較大起伏的翼子板），需要前期托料，我們將采用帶配重式定位板，也就是定位板自帶配重輪，如圖3所示。定位板剛接觸板料時，可以起托料作用，板料在配重的作用下下落。當位置空間無法擺放多余帶有傳感器的定位板時，可在此狀態(tài)下增加傳感器位置，節(jié)省空間。但此定位板需要的躲避空間較大，需特別注意配重輪的運動過程。

圖3 帶配重式定位板

3 拉延模具板料定位原理

3.1 結構設計原理

在實際生產(chǎn)過程中，自動化設備傳輸信號，當板料被投入到模具時，板料需要被粗定位，粗定位后板料在重力作用下滑落，這時壓料面和托料、夾料、頂料裝置之間支撐，需要存在一個穩(wěn)定的狀態(tài)，板料在這個狀態(tài)下推動傳感器輸出電信號，在拉延凹模與壓料圈閉合的合模過程中，板料位置發(fā)生的變化趨勢穩(wěn)定并符合預期設計。

3.2 加工刻線原理

3.2.1 凸壓料面刻線

對于凸壓料面，按工藝圖中Blank on closing（實物需刻線10 mm）位置裝配定位板；加工數(shù)模將會給定Blank on closing、Blank on Bottom；NC沿壓料面offset 10 mm刻Blank on closing和Blank on Bottom 2條線；此類零件包含翼子板、側圍、門板外板、頂蓋等薄板覆蓋件。

3.2.2 凹壓料面刻線

對于凹壓料面和板料剛性好的零部件，按Blank on Gravity(垂直投影，實物刻線10 mm)裝配定位板；加工數(shù)模將給定Blank on Gravity、Blank on closing、Blank on Bottom的位置；NC沿壓料面offset 10 mm刻Blank on Bottom；NC按Blank on Gravity垂直投影結果沿壓料面offset 10 mm刻線，如果Blank on closing與這條線間距＞5 mm則沿壓料面offset 10 mm刻線（第3條線），否則NC僅刻2條線。

4 拉延模具板料定位設計基準

4.1 板料水平傳輸

4.1.1 板料水平傳輸過程

a.當板料水平投入時，機械手在距離壓料面高點約10 mm處釋放板料，保證板料在釋放時處于定位板導向段（直線段），已進入導入狀態(tài)，此時按照工藝圖中給定的初始板料線Blank on XOY數(shù)據(jù)確定定位板擺放位置，如圖4所示。

圖4 板料水平投入

b.當板料在重力作用下下落，可能會發(fā)生偏轉，如果板料在壓料面上不能獲得1個穩(wěn)定的支撐狀態(tài)，則有必要另行設定支撐點，以三點確定1個平面為原則，在壓料面已有支撐點基礎上根據(jù)需要增加支撐點，定位板附屬杠桿式浮動支撐，這個狀態(tài)下保證傳感器定位板動作輸出信號，如圖5所示。

圖5 板料重力作用下

c.在合模過程中，壓料面的板料成形，板料被成形達到壓料面形狀，這時使用工藝圖中的閉合線數(shù)據(jù)，使板料在被成形過程時邊界可控，如圖6所示。如果圖5和圖6狀態(tài)板料投影線差別＞3 mm，此時定位板需增加楔形弧形定位形狀，如圖7所示，實現(xiàn)板料在重力作用下板料邊緣滑動自如并鎖定姿態(tài)。在楔形弧形定位末端留有一段直線段，使板料在閉合狀態(tài)下鎖定板料邊界。

圖6 板料合模狀態(tài)示意

圖7 帶配重托料弧形定位板

4.1.2 板料水平傳輸具體操作

下面以翼子板為例，在模具結構設計前，由工藝圖紙應該給定Blank on XOY、Blank on Gravity、Blank on closing以及Blank on Bottom。白色線為板料投入Blank on XOY、棕色線為板料偏轉時兩點支撐狀態(tài)、綠色線為重力狀態(tài)Blank on Gravity、紅色線為壓料狀態(tài)Blank on closing、黑色線為Blank on Bottom，如圖8、圖9所示。

圖8 工藝板料線正視圖

圖9 工藝板料線俯視圖

具體操作步驟如下。

a.先有白色線，平板料投入，此時定位板進入導入段；

b.棕色線與綠色線之間的狀態(tài)，板料被穩(wěn)定支撐，此時傳感器定位板接收到信號，開始工作；

c.此時斜面（弧形）定位板開始工作，板料呈被支持狀態(tài)至紅色線，整個運動過程對板料支撐定位；

d.弧狀定位板擺放對準紅色線，需弧狀定位板直線段在壓料面5～10 mm之上；

e.模具結構需留有調節(jié)空間，在避讓空間上注意避免破壞拉延筋，壓料圈向凸模側加工5 mm調整量避讓，壓料面其它部分空開2 mm，上凹模壓料面加工避讓區(qū)域，壓料圈相同區(qū)域和結構件注意避讓，壓料面外需鑄造空開；

f.檢查項：在垂直投影方向上，收料線不被活動托料板遮擋。

4.2 板料由對中臺傳輸?shù)絇1壓機過程中被預彎（投入拉延模具）

板料預彎傳輸過程如下。

a.當板料在預彎狀態(tài)下投入時，無法預測機械手真空吸盤和彈簧吸盤預彎板料的效果，初始定位仍需按平板料投入時給定，與板料水平傳輸一樣，保證板料釋放時處于定位板導向段（直線段），使用工藝圖中的Blank on XOY給定定位板擺放位置，如圖10所示。

圖10 板料預彎投入

b.當真空吸盤釋放時，板料憑借重力作用下落，可能會發(fā)生偏轉，浮動限位會低于工藝圖中重力線數(shù)據(jù)狀態(tài)，同時保持板料預應力，板料預彎狀態(tài)的高點由定位板附屬杠桿式浮動限位裝置保持，這個狀態(tài)板料低點如果不穩(wěn)定可以手工做齒形限位，這個狀態(tài)下保證傳感定位板動作可以發(fā)出信號，如圖11所示。

圖11 板料重力作用下

c.在合模過程中，壓料面板料成形，板料被成形達到壓料面形狀，此時使用工藝圖中的Blank on closing，使板料在被成形的過程中邊界可控，如圖12所示。如果圖11和圖12板料投影線差別＞3 mm，此時定位板需增加楔形弧形定位形狀，實現(xiàn)板料在重力作用下板料邊緣滑動自如并鎖定姿態(tài)。在楔形弧形定位末端留有一段直線段，使板料在閉合狀態(tài)下鎖定板料邊界。

4.3 凹形壓料面板料傳輸

在模具結構設計過程中，一般門內板呈凹形板料傳輸，這時工藝給定的Blank on Gravity與Blank on XOY投影方向＜10 mm，這時的定位板按照重力線確定位置，如圖13、圖14所示。在加工時，定位板安裝窩需留有5 mm調整量。傳感器定位板的位置也需按照Blank on Gravity給定。

圖12 合模過程中

圖13 凹形板料傳輸

圖14 凹形板料定位板擺放

4.4 剛性較好板料傳輸

在實際生產(chǎn)過程中，有一些板料的剛性較好，這些剛性較好的板料在重力作用下的變形會比較小，此時的定位板需按照Blank on Gravity（垂直投影）確定擺放位置，如圖15、圖16所示。在加工過程中，定位板安裝窩需留有5 mm的調整量，此時的傳感器定位板需按照重力線給定，并保證此狀態(tài)下的傳感器能接收到穩(wěn)定信號。

圖15 剛性較好板料傳輸

圖16 剛性較好板料傳輸

5 結束語

在模具結構設計前期，設計員需先確定初始板料狀態(tài)，板料是否呈被真空吸盤抓取保持水平狀態(tài)，還是板料依靠真空吸盤可伸縮支臂（彈簧腿）實現(xiàn)的預彎狀態(tài)。根據(jù)板料初始不同狀態(tài)對應不同的生產(chǎn)過程，在設計的過程中判斷板料形態(tài)，運用不同功能的定位板以及不同的定位板擺放方式，以達到對板料下落和合模狀態(tài)下合理性的預期，讓模具結構設計更加合理，板料得以充分利用，達到工藝預期效果，生產(chǎn)出更符合現(xiàn)場的模具結構，達到板料定位的最好形態(tài)。