长城汽车股份有限公司 河北保定 071000
摘要：汽车行业的发展建设在很大程度上推动了我们社会经济的发展，亦在人们的日常生活中扮演着重要的角色。在汽车产业发展过程中，多工位自动化压力设备是当前的新型工艺手段，该技术保证了车身冲压件能够快速地制造。在一台多工位设备下，可以实现同时对多套模具进行安装，在工作过程中，应用自动转序、上料等操作系统，实现高速生产冲压件。汽车模具的多工位自动化发展是汽车行业发展所必须重视并着手解决的问题， 以下就此问题进行分析探讨。
关键词：汽车模具；多工位；自动化
前言：多工位自动化压力设备是汽车产业飞速发展到现阶段的新型工艺手段。 这种技术已成为车身冲压件快速制造有力保证。其特点是：在一台多工位设备的工作面上同时安装四至六套模具，工作时应用自动化上料、转序等操作系统，进行冲压件的高速生产。整个冲制过程中无人工操控，且在一台设备上实现了一个汽车冲压件的全序工装过程，也就是说从多工位设备上生产出的冲压件即为成品件。而为这种多工位设备配套设计、制造的汽车模具， 我们称之为多工位汽车模具。
一、汽车模具的研究价值
汽车模具被称为“汽车工业之母”，我国汽车模具行业对当前汽车行业车身覆盖件的生产承担很大比重，将很大程度上决定我国汽车行业的发展水平。现如今，随着人民对事物认知水平的提高，用户对模具的要求也是愈见苛刻，高精度、优质量、低价格、交货期短、使用寿命长的汽车更能满足用户的需求，怎样在短时间内用最廉价的成本生产出最优质的产品，成了一大重要难题。
二、汽车模具多工位自动化技术发展现状
在我国长城汽车制造企业有四套多工位模具，包含一套五工位模具、一套四工位+一空工位模具、两台四工位模具。该项目在压机完整的一次冲程中，能够实现最多六套模具的联合动作，实现送料的自动化、操作的自动化，有效地提高了冲压的效率和冲压的自动化。在研发的过程中，最大的困难是六套模具在联合动作的时候，如何实现在无人操作下能够保证每一个工件都能准确定位和自动转序，实现高效生产。因此，只有加强对模具结构的精确射击，对冲压动作进行分析、模拟和计算，才能保证模具功能的实现。现阶段，只能对模具结构通过三维静态分析，配合端拾器对着所工位设备辅助臂的周期性运行轨迹才能实现这一过程。因此，需要在以后的研发工作中继续深入探究，研发出一套集合结构设计、干涉检测、动作模拟等功能齐全的系统，并且要使系统具备以下特点：首先，实现多模具单个冲次联动，每一个冲次都能够生产出多工序合格工件；其次，建立模具、端拾器以及传输结构的干涉控制策略；第三，在虚拟环境下实现多工位模具的开发控制技术；第四，构建虚拟调试系统；第五，实现气动、电动与计算机技术的联合智能控制体系。
三、汽车多工位模具的自动化冲压设计
（一）多工位模具冲压工艺内容
常规的多工位模具工艺内容排布如下：工序1：落料冲孔；工序2：拉延；工序3：修边冲孔（若产品形状可以实现制件定位，则没有必要在第一次修边时冲这两个定位孔。）工序4：修边；工序5：翻边整形（对于产品轮廓公差要求非常高的区域，用修边展开的方式再进行翻边整形是很难实现的，因此就需要在首次修边时，展开的修边线留一定的余量，翻边整形后再对相应区域进行精修，以保证产品的轮廓精度，需要在工序5之后再加一道修边工序。）工序6：冲孔（所有产品上的冲孔要在一个工序内这样可以保证孔位的精度。）
（二）多工位模具冲压的自动化传输设计
多工位模具的制件均需自动化传输，因此在冲压工艺设计阶段要充分考虑自动化的相关问题，以实现模具在压机里的运行。下模带有顶件装置或下压料板时，制件有3个位置状态即工作位置、送料位置、传输位置(工序1)；反之，只有两个状态即工作位置(送料位置与其相同)、传输位置(工序2)。
（1）步距
即相邻两个工序之间的距离，工序之间的距离必须一致。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常压机设备会有几档布局可供选择。步距的确定需根据制件尺寸、压机台面尺寸、工序数量、工序内容所需要的空间等因素进行综合考虑。
（2）工作高度
制件在工作时的高度，应考虑修边工序的结构设计有足够的空间保证废料滑道在 25。以上，使废料流出顺畅。
（3）送料高度
送料高度要求各个工序必须一致。在没有下模压料板或顶件装置的情况下，送料高度即为工作高度。
四、汽车多工位模具的结构设计分析
（一）多样化的模具导向形式
（1）压料板内导向
成型、翻边以及整形工序的压料板使用导板导向。修边冲孔类的压料板使用导柱导向。
（2）上下模导向形式
原则上成型类模具使用导腿导向，修边冲孔类模具使用导柱导向，但大多数情况下，一套多工位模具含有多个工序，既有修边冲孔工序又有成型工序，因此上下模的导向采用导腿和导柱结合的形式。
（二）有效控制制件定位
当制件的形状比较复杂，通过下模型面就可以限制制件的窜动时，只需要在各工序使用定位板即可；当制件形状平缓，无法通过形状来给产品进行定位时，需同时使用定位板和定位销保证制件定位。
五、汽车模具多工位自动化设计的研发设计预想
对模具结构采用先进软件全面的开发出三维实体参数化设计，建立多工位冲压数据库，及虚拟化的冲压生产系统、通过虚拟生产线对多工位模具的运动过程进行全面的分析，在此过程中实现多工位模具干涉检查。对冲压件起皱缺陷及厚度变薄的缺陷研制出合理的控制方法，实现工艺干涉补偿，并提高补偿的精度。最终将模具干涉检查、冲压生产线环境、冲压CAE分析及传输结构运动分析等功能结合在一起，总结得出功多工位模具加工制造的整体系统。在完成预计研发以后，建立虚拟系统，系统包含六套多工位模具。然后对工作过程进行干涉检测，分析自动化传输系统，将控制的精度设定为0.1mm以内。保证冲压工艺方案CAE分析的准确性达到90%以上。对工艺成型回弹补偿进行控制，精度控制在±0.2mm以内，在回弹补偿以后，模具的整改不能超过两轮。通过仿真虚拟模具调试，使调试的次数减少8次/天，模具制造周期降低1/4，生产效率可以提高一半。经过对多工位自动化汽车模具制造技术的设计与研发，使设计的周期大大降低，成本得到了有效的控制。此外，在多工位技术应用以后，制造冲压件的成本也下降，提高了生产效率的同时，也提高了经济效益，企业的市场竞争能力也得到了提升。
结语：多工位模具设计和制造在国内尚处于起步阶段，为了提高国内模具企业的市场竞争力，尽快与国际模具成熟技术接轨，就必须掌握多工位自动化模具的相关技术。经过对多工位技术的研究，参照相关行业标准，对多工位自动化技术进行了深入的研究，并提出了汽车模具多工位自动化技术设计方案。主要目标是为了在压机一次完整冲压中，实现六套模具联合动作与自动取送料，提高效率，降低成本，最终实现冲压自动化。该技术对车身工艺产品的质量能够大幅提升，有效的降低了生产所需要的时间和成本。
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论文作者:田萌,王士欣 王春园
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第06期
论文发表时间:2019/6/21
标签：工位论文; 模具论文; 工序论文; 制件论文; 冲孔论文; 汽车模具论文; 技术论文; 《工程管理前沿》2019年第06期论文;