V5数字化压机线仿真系统的应用

文/贺本湖，陆悦，王平·上海大众汽车有限公司

V5数字化压机线仿真系统的应用

文/贺本湖，陆悦，王平·上海大众汽车有限公司

贺本湖，工程师，主要从事大型冲压设备规划工作，对高速冲压线的规划和优化有较深的研究，目前致力于不同输送系统的模拟流程和优化方面的研究。

上海大众汽车有限公司自南京分公司开始引进第一条来自德国舒勒压力机有限公司的横杆式机械自动化高速压机线以来，其整线冲次相对于传统冲压线有了很大的提高，每分钟可生产15个冲压件。但是，高速线相对于传统线在使用上也有一定的区别。对于传统冲压线，可以直接在现场编程和优化，直至达到理想冲次。而高速冲压线由于需要优化到的冲次高，机械手运行快，只是在现场编程优化可能无法达到理想冲次，因此与高速线配套的数字化压机线仿真系统的应用就极为重要。它可以在电脑中离线仿真编程和优化冲次，发现干涉，然后将优化结果应用到生产中，现场再根据实际情况对编程曲线进行必要调整，该系统在整个生产过程起到了至关重要的作用。

V5数字化压机线仿真系统简介

针对舒勒横杆式机械自动化高速压机线，上海大众需要配套使用数字化压机线仿真系统。V5PLS基于V5 CATProcess，将压机线模型，包括零件、模具、端拾器等作为资源插入到这个Process模型中。V5数字化压机线仿真系统（V5PLS）尽量检查舒勒横杆式机械自动化高速线所用模具与横杆机械手可能出现的干涉情况（模具自身的干涉问题不在检测范围内）；同时可以使用V5PLS为不同的模具设计出合理的运动曲线，包括一些参数，用于生产线生产。模拟结果应用到现场时，技术人员可能会对其作相应的必要调整，但参考模拟结果可以大大降低现场调整的难度。V5PLS所提供的模拟结果与实际生产相结合，对于现场的生产起到事半功倍的效果。图1是V5PLS的压机线视图。

图1 V5PLS压机线视图

V5数字化压机线仿真系统的必要性

很多习惯了传统压机线的人一开始会质疑数字化压机线仿真系统的必要性。事实上，运用了V5数字化压机线仿真系统，正是为了将设备使用的复杂度降低，减少调试机械手到整套模具达到理想冲次运行的时间，同时压机线的效率又可以得到提高。如果在生产现场上拿一条经验曲线进行修改，这条曲线可能存在许多干涉，这将要花掉很长时间来调整机械手和模具，零件和模具等之间的干涉。即使花掉了很多的时间避免了和下模的干涉，但是机械手的最高速度大大的降低了，甚至只有2～3次，现场面对如此庞大的一个设备，若想提高它的最高冲次是十分困难的。机械手的最高速度已经很低了，那么整线冲次就没有提高的可能了。而如果预先使用V5数字化压机线仿真系统为模具设定出特定的曲线和参数，那么在调试机械手和下模的干涉的时候，就会很容易，可能只需要很少的时间就会解决可能存在的干涉问题，很可能还不会影响到机械手的最高速度，即使机械手的最高速度降低了，还可以将曲线返回仿真系统中，在仿真系统中将机械手最高速度提高是一件很容易的事情。同时，仿真系统还可以看出模具可以做到的最高冲次，生成现场生产时需要的相应提前启动角、机械手和机械手之间相位差等重要参数，这些对于实际生产都是很重要的信息。

V5数字化压机线仿真系统编程使用

应用V5数字化压机线仿真系统，首先要对这套系统进行编程仿真。在进行仿真之前，需要准备用于仿真的资源，包括符合要求的模具、零件、端拾器等。

在上述资源准备完毕后，就可以开始新建仿真工程，接着根据已经准备好的仿真资源生成资源模板，将资源模板插入到工程中。在插入所有要求的资源后，需要将特定的零件、模具、端拾器等等都分配给相应的压机线元件。这样，才能在仿真中移动这些元件。接下来，要将工序件进行工作位置、取件位置、放件位置的定位，这三个位置里还包括绕着X、Y、Z轴的角度。在这里，还应该注意零件位置的限制。

在上述准备工作全部完成后，就可以进入曲线编程阶段。这是V5PLS非常重要的一项功能。舒勒公司的横杆机械手的运动是定义在各个轴上的运动，检查每个机械手和下模的干涉情况。曲线调整完成后，就基本完成了机械手和下模的干涉检查工作，可以开始调整压机线同步了。它同步了压机线所有元件的运动：包括压机和机械手。在这个步骤里，如果发现机械手与上模干涉情况不理想，有可能需要返回到前一个曲线编程的步骤，再进行一定的调整。每个工位同步检查完毕，就可以进行一次整线模拟。编程使用流程如图2所示。

图2 V5PLS编程使用基本流程

同时，还可以使用很多软件中的其他功能来辅助检查，譬如碰撞检测、干涉体检查等等，最终生成现场生产需要的文件。

V5数字化压机线仿真系统在实际中的应用

V5数字化压机线仿真系统在实际生产中的应用十分重要，这主要体现在两个方面：作为模具设计阶段的设计参考和现场生产时的优化参考。

在整个流程中，V5PLS首先对模具结构进行检查，同时可以生成模具区域反馈给模具设计人员进行模具结构的更新。事实上，在模具结构完全设计出来之前，就可以将设计效果呈现给模具设计人员进行参考，如果模具结构有更新就再进行仿真的更新。同时，V5PLS可以提供文件给车间现场进行端拾器搭建，在线调试无干涉后，再将结果反馈给仿真人员。仿真人员对于现场反馈的结果进行优化后，再返回给现场进行连续运行生产。这个过程中，可能来来回回会有几次优化和反馈。

完成上述工作后，基本上一套新模具在高速线上的运行优化流程已经完成。如果在以后的生产中还需要对冲次进行优化的话，可以重复其中的某些步骤。

结束语

如今，随着压机线自动化技术的发展，冲压线已经进入高速压机线的时代，高冲次是冲压线的一个很重要的指标。上海大众汽车有限公司已经陆续引进了多条舒勒Crossbar Feeder机械自动化高速线，为上海大众生产出了多个车型的零件。这当中，V5数字化压机线仿真系统起到了十分重要的作用。在模具设计阶段，仿真系统就可以参与其中；模具结构出来后，仿真系统进行干涉检查，模拟冲次，提供给现场生产使用；现场也可以将结果反馈给仿真系统，在仿真系统中多次优化，达到理想状态。这套系统给实际生产提供了巨大便利。