楊慶波，董向坤，陳雪元，劉 健，王騰飛，牟少志，周 育

（中國(guó)第一汽車股份有限公司-工程與生產(chǎn)物流部，吉林長(zhǎng)春 130011）

1 引言

隨著中國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展和中國(guó)制造2025的推進(jìn)，國(guó)內(nèi)少數(shù)部分汽車企業(yè)生產(chǎn)工廠由自動(dòng)化向智能化工廠轉(zhuǎn)變。沖壓模具作為汽車制造過程中關(guān)鍵工裝裝備，對(duì)其提出了更高的要求。目前汽車沖壓模具中已開始采用一些數(shù)智化的智能設(shè)備，如溫度采集系統(tǒng)、廢料下滑檢測(cè)、模具電動(dòng)平衡塊、氮?dú)飧谉o線檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)。

2 模具溫度采集系統(tǒng)

沖壓拉伸模具長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，在拉伸過程中板料與模具發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量，使模具表面溫度升高，模具表面溫度升高造成壓料面及凸凹模間隙過小，板料在成形過程中阻力過大，造成制件在拉伸過程中出現(xiàn)開裂或縮頸等質(zhì)量問題。

模具上加裝模具溫度采集系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模具表面溫度的實(shí)施監(jiān)控（見圖1），總結(jié)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)數(shù)量、沖程次數(shù)與模具表面溫度的關(guān)系，對(duì)模具的間隙、壓邊圈壓力進(jìn)行最佳調(diào)整。

圖1 模具表面溫度采集

3 模具電動(dòng)平衡塊

沖壓生產(chǎn)過程中，通過人工增減平衡塊下方鋼質(zhì)墊片的數(shù)量及厚度，使壓料面間隙合理及壓料力更均勻，沖壓生產(chǎn)更穩(wěn)定，目前這種人工操作的傳統(tǒng)方式（見圖2）已不適應(yīng)自動(dòng)化、智能化工廠的發(fā)展要求。模具電動(dòng)平衡塊是一種利用電驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的模具平衡塊（見圖3），代替目前人工增減平衡塊墊片厚度的方式，實(shí)現(xiàn)模具平衡塊的高精度微量調(diào)節(jié)。

圖2 傳統(tǒng)平衡塊的操作方式

圖3 電動(dòng)平衡塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

模具電動(dòng)平衡塊包含控制系統(tǒng)（見圖4）和機(jī)械結(jié)構(gòu)兩部分，其原理是（見圖5）：輸入調(diào)整指令，控制器/PLC控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，使機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)部組件進(jìn)行擴(kuò)張/收斂運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模具電動(dòng)平衡塊高度的增加/減少。

圖4 模具電動(dòng)平衡塊控制系統(tǒng)工作流程圖

圖5 模具電動(dòng)平衡塊工作過程圖

實(shí)現(xiàn)功能：根據(jù)制件質(zhì)量及其他因素（模具溫度、板料性能、潤(rùn)滑以及收料線變化）對(duì)壓料面間隙、壓力實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整，使間隙更合理，壓力更均勻。實(shí)現(xiàn)壓料面間隙的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

模具溫度采集系統(tǒng)與模具電動(dòng)平衡塊結(jié)合使用，可以監(jiān)控分析模具關(guān)鍵部位溫度變化，通過模具電動(dòng)平衡塊自動(dòng)補(bǔ)償壓料間隙，降低了生產(chǎn)廢品。

4 模具氮?dú)飧讐毫o線檢測(cè)

現(xiàn)在沖壓模具大量使用各種型號(hào)的氮?dú)飧?，氮?dú)飧孜挥谀＞咝颓粌?nèi)部，如不拆解模具無法完成氮?dú)飧椎狞c(diǎn)檢工作，這樣給模具維修點(diǎn)檢工作帶來一定難度，浪費(fèi)大量工時(shí)，而且點(diǎn)檢氮?dú)飧谉o專用工具，只能目視點(diǎn)檢，存在一定誤差。

模具氮?dú)飧讐毫o線檢測(cè)（見圖6、圖7）是在氮?dú)飧装惭b無線壓料傳感器，無線壓力傳感器將氮?dú)飧椎膲毫π盘?hào)傳輸至現(xiàn)場(chǎng)的顯示終端，顯示終端顯示所有氣壓表的壓力值，符合標(biāo)準(zhǔn)顯示綠色，高于標(biāo)準(zhǔn)顯示黃色，低于標(biāo)準(zhǔn)顯示紅色，模具維修人員可以通過顯示終端直接判定那些氮?dú)飧讐毫Υ嬖趩栴}，實(shí)現(xiàn)問題精準(zhǔn)識(shí)別，快速維修。

圖6 模具氮?dú)飧讐毫o線檢測(cè)原理圖

圖7 模具氮?dú)飧讐毫o線檢測(cè)簡(jiǎn)易連接圖

5 模具廢料檢測(cè)裝置

模具自動(dòng)化線生產(chǎn)需要廢料排料通暢，廢料單片滑入廢料收集線或掉入廢料收集盒中。當(dāng)發(fā)生廢料排料卡料時(shí)（見圖8），由于單臺(tái)機(jī)床的模具廢料清理工作，會(huì)導(dǎo)致整條生產(chǎn)線被迫中斷，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，廢料排料不暢問題已成為影響模具自動(dòng)化線生產(chǎn)效率的重要部分，甚至成為部分手工線生產(chǎn)轉(zhuǎn)為自動(dòng)化線生產(chǎn)時(shí)模具首要解決問題。如果清理不及時(shí)，部分廢料可能堆積在刃口或者堵塞廢料通道，而造成模具刀刃壓壞或其他自動(dòng)化設(shè)備零件損壞，導(dǎo)致生產(chǎn)、安全、質(zhì)量等事故的發(fā)生。

圖8 模具中廢料排料卡料

模具廢料檢測(cè)裝置（見圖9）能夠降低因廢料未及時(shí)排出帶來的制件質(zhì)量、模具或自動(dòng)化設(shè)備損壞等缺陷，進(jìn)而降低因設(shè)備、模具損壞帶來的停臺(tái)問題。

圖9 模具廢料檢測(cè)裝置

6 模具到位檢測(cè)傳感器

模具活動(dòng)機(jī)構(gòu)是否歸位，板料是否投放到位，可以通過在模具布置到位檢測(cè)傳感器，對(duì)模具沖壓過程進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，避免因此造成的模具事故。

7 結(jié)束語

模具上加裝模具溫度采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可上傳至系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模具狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控；模具上加裝模具電動(dòng)平衡塊，根據(jù)當(dāng)前板料參數(shù)信息，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)平衡塊高度，提高制件合格率；模具加裝模具廢料檢測(cè)裝置，可智能識(shí)別廢料滑出狀態(tài)，提供沖壓生產(chǎn)的安全性；模具上加裝氮?dú)飧讐毫o線檢測(cè)，可以實(shí)時(shí)觀察壓力的變化，實(shí)現(xiàn)了沖壓模具的智能化維護(hù)，提高了模具維修效率。

將模具溫度采集系統(tǒng)、模具電動(dòng)平衡塊、模具廢料檢測(cè)裝置、氮?dú)飧讐毫o線檢測(cè)集成在一個(gè)系統(tǒng)中，稱之為“模具智能控制系統(tǒng)”（見圖10），這樣可以實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的智能化、數(shù)字化賦能。

圖10 模具智能化控制系統(tǒng)