轿车前纵梁冲压生产中端拾器的设计与安装调试

文/杨威，高志纯，郎庆东·一汽-大众汽车有限公司

轿车前纵梁冲压生产中端拾器的设计与安装调试

文/杨威，高志纯，郎庆东·一汽-大众汽车有限公司

杨威，高级工程师，从事冲压模具和冲压件的项目规划、模具制造、模具调试、冲压件生产等工作，主持和参与完成了新速腾、新速腾GP、新捷达、高尔夫A7等项目冲压模具和冲压件的规划、制造、调试、生产工作。

左/右前纵梁冲压件是轿车车身中重要的保安件，在整车安全性和结构尺寸匹配准确性上起着至关重要的作用。左/右前纵梁冲压件在强度、结构匹配尺寸和形状精度、焊接面表面质量等方面有着很高的要求。

在国内整车生产厂中，我们首次采用了在全自动化冲压生产线上，以左/右前纵梁一模双件的生产方式，全自动化批量生产，彻底克服了因制件重量大，尺寸狭长，结构形状复杂而不适用全自动化生产的难题，达到了整线连续生产运行节拍7.5次/分钟的创记录国际水平。

本文就左/右前纵梁冲压件为满足产品特性和产能的要求，在机械化设计方面做出详细的分析。

技术难点

⑴左/右件板料在托盘的位置与其在模具中的位置准确对应的问题。

⑵制件两翼面最窄截面间距为19.5mm(左件)/36mm(右件)，制件长度为1739mm，腹面与法兰面截面高度为85mm，制件整体高度为731mm，制件整体左右偏移79mm。对于拉延工序，由于需要工艺补充部分，单侧拉延工序制件长度达1824mm，宽度达398mm。造成零件自重大（单件12.42kg），可布置端拾器真空吸盘的位置有限，存在机械化端拾器抓取制件及运行稳定性问题。

⑶制件在工序之间冲压方向变化大（超过20°），并且是一模双件的对转，自动化生产线的机械化装置自身不能实现该动作功能。

⑷由于制件的狭长结构，在冲压方向变化大（超过20°）时，制件端头起伏大，与自动化生产线的机械化装置主杠干涉。

机械化端拾器的设计与安装调试

板料堆垛和拆垛及传输和定位

⑴为了保持板料堆垛面的水平状态（允许倾斜的最大高度差25mm），以保证拆垛端拾器能正常工作，在激光拼焊板料的薄板料工艺补充区域（1.35mm料厚）设置凸包，以保证板料堆垛后的水平状态。

⑵为了简化板料堆垛和托盘放置位置的操作，同时考虑到装料机械手对板料位置检测的允许区域值，将左/右件的料片分别堆放在2个托盘的中心，左/右件2个托盘在拆垛送料单元的上料台上，沿板料的长度方向，呈对齐方式在对中位置布置。

⑶为了保证左/右件板料在送料方向上的前后错开位置和对中位置，及在拆垛单元受料台上的位置和在拉延模具中的位置一致，拆垛单元的装料机械手需要先拾取一片料，然后对另一侧板料进行位置校正后再拾取，并将拾取到的两片料并放在受料台上。

⑷OP20上料端拾器从受料台上拾取左/右件板料，并进行左右侧移调整以达到拉延模具要求的位置后，再将料片放在拉延模具中。

工序制件机械化端拾器的设计

⑴OP20上料端拾器的设计。

原始设计：左/右件板料拾取吸盘各4个，呈平行四边形分布在板料两端。经过实际运行，这样的吸盘布置方式，造成中部板料下陷，导致送料过程中板料与模具挡料杆干涉，同时对板料的定位有影响。经过改进，将左/右件板料拾取各4个吸盘呈一字排列，且中间2个吸盘分别向中心靠近，这样就消除了中部板料下陷的问题，板料运行、定位平稳，如图1所示。

图1 OP20上料端拾器的设计

⑵OP20取件端拾器（OP30送件端拾器）的设计。

OP20取件端拾器原始设计：左/右件板料拾取吸盘各4个，呈一字分布。经过实际运行，发现吸盘的吸件力不足，在运行速度提升时，制件运行不稳定，制件滑落掉件。

然后按照制件腹面和翼面的形状，制作并安装2个U形定位板，增加4个吸盘，保证吸件力足够，使运行速度提升时，制件不能做侧向滑动，保证制件运行平稳，如图2所示

图2 OP20取件端拾器的设计

⑶OP30取件端拾器（OP40送件端拾器）的设计。

由于OP40与OP30相比，左/右件要分别在YOZ面内绕X轴旋转±10°，在这样大角度的情况下，为了保证放件的平稳性，必须要使制件在OP40放件时，在YOZ面内绕X轴旋转±10°，而生产线本身没有该功能（左/右件做相对旋转的动作），故在OP30取件端拾器（OP40送件端拾器）上设计出气缸驱动的旋转机构。

OP30取件端拾器原始设计：左/右件板料拾取吸盘各4个，呈一字分布。经过实际运行，发现吸盘的吸件力不足，在运行速度提升时，制件运行不稳定，甚至出现滑落掉件。

经过试验改进，按照制件腹面的形状，布置吸盘，增加3个吸盘，保证吸件力足够；再按照制件腹面和翼面的形状，制作并安装1个U形定位板，使运行速度提升时，制件不能做侧向滑动，保证制件运行平稳。改进后的端拾器设置如图3所示。

图3 OP30取件端拾器设计

⑷OP40取件端拾器（OP50送件端拾器）的设计。

由于OP50与OP40相比，左/右件要分别在YOZ面内绕X轴旋转±10°，在这样大角度的情况下，为了保证放件的平稳性，必须要使制件在OP50放件时，在YOZ面内绕X轴旋转±10°，而生产线本身没有该功能（左/右件做相对旋转的动作），故在OP40取件端拾器（OP40送件端拾器）上设计出气缸驱动的旋转机构。

OP40取件端拾器原始设计：左/右件板料拾取吸盘各4个，呈一字分布。经过实际运行，发现吸盘的吸件力不足，在运行速度提升时，制件运行不稳定，甚至出现滑落掉件。

然后，按照制件腹面的形状，增加3个吸盘，保证吸件力足够；再按照制件腹面和翼面的形状，制作并安装2个U形定位板，使运行速度提升时，制件不能做侧向滑动，保证制件运行平稳。改进后的端拾器设计如图4所示。

图4 OP40取件端拾器设计

⑸OP50取件端拾器（OP60送件端拾器）的设计。

OP50取件端拾器原始设计：左/右件板料拾取吸盘各4个，呈一字分布。经过实际运行，发现吸盘的吸件力不足，在运行速度提升时，制件运行不稳定，甚至出现滑落掉件。

然后，按照制件腹面的形状，增加3个吸盘，保证吸件力足够；再按照制件腹面和翼面的形状，制作并安装2个U形定位板，使运行速度提升时，制件不能做侧向滑动，保证制件运行平稳。改进后的端拾器设计如图5所示。

图5 OP50取件端拾器设计

⑹OP60取件端拾器（OP70送件端拾器）的设计。

由于OP70与OP60相比，左/右件要分别在YOZ面内绕X轴旋转±10°，在这样大角度的情况下，为了保证放件的平稳性，必须要使制件在OP70放件时，在YOZ面内绕X轴旋转±10°，而生产线本身没有该功能（左/右件做相对旋转的动作），故在OP60取件端拾器（OP70送件端拾器）上设计出气缸驱动的旋转机构。

OP60取件端拾器原始设计：左/右件板料拾取吸盘各4个，呈一字分布。经过实际运行，发现吸盘的吸件力不足，在运行速度提升时，制件运行不稳定，甚至出现滑落掉件。

经过试验改进，按照制件腹面的形状，增加2个吸盘，保证吸件力足够；再按照制件腹面和翼面的形状，制作并安装2个U形定位板，使运行速度提升时，制件不能做侧向滑动，保证制件运行平稳。改进后的端拾器设计如图6所示。

图6 OP60取件端拾器设计

⑺OP70取件端拾器的设计。

OP70取件端拾器原始设计：左/右件板料拾取吸盘各4个，呈一字分布。经过实际运行，发现吸盘的吸件力不足，在运行速度提升时，制件运行不稳定，甚至出现滑落掉件。

经过试验改进，按照制件腹面的形状，增加2个吸盘，保证吸件力足够，再按照制件腹面和翼面的形状，制作并安装2个U形定位板，使运行速度提升时，制件不能做侧向滑动，保证制件运行平稳。改进后的端拾器设计如图7所示。

图7 OP70取件端拾器设计

左/右件要在XOY面内绕Z轴旋转90°，使制件的长度方向与出件皮带机的运行方向一致，便于取件和检件。

机械化运行曲线与模具躲避空开

基本要求：⑴制件的拉深高度120mm；⑵考虑躲避开OP20拉延模具挡料杆的高度；⑶考虑躲避开OP50整形模具制件的整形边的高度；⑷考虑机械化运行曲线的取件高度和拾取点位置；⑸考虑机械化运行曲线与模具上下模体的安全干涉距离；⑹考虑躲避开OP60整形模具下模整形斜楔。

综上，选择430mm的机械化运行曲线（图8），可实现整线的机械化运行。

图8 430mm机械化运行曲线（间歇运行方式）

实际生产和质量状态与匹配效果

⑴在9100t全自动化SPEEDBAR生产线上，采用1:1.38节拍运行方式，单机的运行节拍11次/分钟，整线连续生产运行节拍7.5次/分钟。在大众康采恩范围内，开创了料厚2/2.85/1.35mm、长度1765mm、单件重量12.42kg一模双件整线连续生产运行节拍7.5次/分钟的先河，得到了大众康采恩批量生产启动检查团的一致认可。

⑵尺寸状态和匹配效果：经过尺寸优化和匹配试装，完全可以满足实际生产的质量要求。

⑶表面质量：冲压单件Audit评价等级1.2；缺陷点数70点，其中C1类波浪缺陷3个，C类毛刺缺陷1个，优于康采恩冲压单件Audit评价等级1.5的质量状态。