高速沖壓生產(chǎn)線虛擬軸同步控制系統(tǒng)研究

目前，大多數(shù)汽車企業(yè)沖壓車間在規(guī)劃新生產(chǎn)線時，都會采用更加節(jié)能、節(jié)拍更快的高速沖壓生產(chǎn)線，但沖壓生產(chǎn)線實際生產(chǎn)零件的速度不僅由沖壓生產(chǎn)線最高節(jié)拍決定，還取決于零件造型、模具設(shè)計、自動化機(jī)械手通過性等多個影響因素。

大眾汽車外覆蓋件一般通過6 次沖壓最終成形，各臺壓機(jī)之間通過自動化機(jī)械手進(jìn)行零件抓取與傳輸。壓機(jī)在連續(xù)運(yùn)行過程中，自動化機(jī)械手一般需要在1.5s 內(nèi)通過模具打開的空間，窗口期非常有限，實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)“上料側(cè)壓機(jī)打開空間不足”報警的問題，嚴(yán)重影響沖壓模具節(jié)拍提升。本文通過對生產(chǎn)線高速生產(chǎn)過程中同步控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，優(yōu)化控制方式，有效提升了沖壓車間生產(chǎn)效率。

三是扎實推動配套政策法規(guī)的完善和落實。推動出臺“節(jié)約用水條例”“水資源論證條例”等法規(guī)規(guī)章，嚴(yán)格落實水資源論證、取水許可等管理制度，強(qiáng)化水資源管理政策法規(guī)落實情況的監(jiān)督檢查，提升水資源管理執(zhí)法監(jiān)察能力。

沖壓行業(yè)傳統(tǒng)控制原理

傳統(tǒng)沖壓行業(yè)控制原理基本分為兩種，第一種：斷續(xù)生產(chǎn)線，自動化機(jī)械手完全移出壓機(jī)區(qū)域后，壓機(jī)啟動一個循環(huán)，直至上死點(diǎn)區(qū)域，等待下一個循環(huán)命令；第二種：連續(xù)生產(chǎn)線，以第一臺壓機(jī)作為主軸進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，其他壓機(jī)跟隨第一臺壓機(jī)依次運(yùn)動。

傳統(tǒng)教學(xué)模式的出發(fā)點(diǎn)，在教學(xué)中忽視了學(xué)生的主體地位，沒有很好地解決“學(xué)生如何去學(xué)”這一問題，導(dǎo)致學(xué)生在被動學(xué)完課程后仍不能熟練地綜合應(yīng)用課程的內(nèi)容、原理和方法。學(xué)生主動性不足，必然導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率不高。

由于角度ɑ 是針對RB 自動化機(jī)械手送料后移出壓機(jī)區(qū)域時計算得出的，壓機(jī)從上死點(diǎn)啟動過程中，RB 自動化機(jī)械手處于安全區(qū)域。所以在處理此問題中，引入一個隨軌跡角度變化的安全角度的概念，代替GMotion 生成的極限安全角度ɑ。

正常情況下壓機(jī)角度波動不會超過ɑ，所以設(shè)備完全有能力正常運(yùn)行，而實際上出現(xiàn)了報警。通過分析Scope 軟件監(jiān)控到的實時數(shù)據(jù)(圖2)可以得出，“上料側(cè)壓機(jī)打開空間不足”發(fā)生在壓機(jī)1 停止循環(huán)再次啟動之后。

她應(yīng)該是在翼面上涂刷了某種特殊的材料，青辰猜測著，這種材料成膜后十分光滑，能夠減輕翼面飛行時受到的水平方向上的空氣阻力。

報警處理過程：生產(chǎn)線開始正常生產(chǎn)后，在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)空循環(huán)并再次啟動跟隨時，會出現(xiàn)“上料側(cè)壓機(jī)打開空間不足”的報警，報警頻率非常高，導(dǎo)致零件需要降節(jié)拍生產(chǎn)。根據(jù)報警查看程序，此處邏輯控制是監(jiān)控壓機(jī)的角度與VM 虛擬軸角度差值不能超過GMotion 計算出來的極限安全角度ɑ。

生產(chǎn)線同步控制系統(tǒng)的優(yōu)化措施及效果

虛擬軸嚴(yán)格按照設(shè)定速度轉(zhuǎn)動，壓機(jī)為飛輪儲能，第一次啟動時會隨虛擬軸進(jìn)行速度調(diào)整。在模擬RB自動化機(jī)械手運(yùn)行軌跡時，已經(jīng)生成了壓機(jī)與虛擬軸的極限偏差角度，如果壓機(jī)與虛擬軸偏差角度超過允許的極限偏差角度，就會觸發(fā)“上料側(cè)壓機(jī)打開空間不足”報警，防止RB 自動化機(jī)械手與壓機(jī)發(fā)生碰撞。當(dāng)整線15spm 運(yùn)行時，檢查機(jī)制要求壓機(jī)調(diào)整所需的時間更短，抖動更小，但實際情況是整線速度越快，壓機(jī)調(diào)整時間越短，抖動越大，從而造成“上料側(cè)壓機(jī)打開空間不足”的報警頻發(fā)，經(jīng)常發(fā)生設(shè)備停機(jī)的情況，降低了生產(chǎn)線開動率。

虛擬軸原理: 在自動化控制軟件TwinCAT 中引入一個虛擬主軸，虛擬主軸代替壓機(jī)1 作為主軸，相比實軸跟隨的連續(xù)生產(chǎn)線，虛擬主軸旋轉(zhuǎn)更平滑，無波動，不會因為負(fù)載的變化而不穩(wěn)定，如圖1 所示。

在壓機(jī)沒有出上死點(diǎn)區(qū)域時，GMotion 運(yùn)算的數(shù)據(jù)就已經(jīng)開啟軌跡激活檢查，壓機(jī)角度為323°即剛剛出上死點(diǎn)區(qū)域(壓機(jī)1 的308°～323°為上死點(diǎn)區(qū)域)，此時壓機(jī)追趕超過VM 虛擬軸3°，達(dá)到報警閥值，報警激活，設(shè)備由于報警整線停機(jī)。

關(guān)于連續(xù)生產(chǎn)線，壓機(jī)同步控制的方式又分兩種，一種是實軸跟隨控制，這種控制方式會產(chǎn)生空壓模具的情況；另一種是虛擬軸控制，這種控制方式不會產(chǎn)生空壓模具的情況。但這種控制會產(chǎn)生一個新的問題，壓機(jī)因為其本身做功特性的原因，會產(chǎn)生與虛擬軸不同步的情況，此時系統(tǒng)會報警：“上料側(cè)壓機(jī)打開空間不足”，這是本文闡述的重點(diǎn)。

通過這個功能塊，將安全角度由常量轉(zhuǎn)化為線性變量，此變量在RB 自動化機(jī)械手進(jìn)入壓機(jī)區(qū)域時即剛剛激活檢查時為最大值，然后隨著RB 自動化機(jī)械手進(jìn)入壓機(jī)區(qū)域而減小，直到RB 自動化機(jī)械手到達(dá)放料點(diǎn)時數(shù)值變化到GMotion 的極限安全角度。

“確認(rèn)過眼神”一般與后半句“是xxx的人”一起出現(xiàn)，用來表達(dá)愛意或吐槽?！按_認(rèn)過眼神，你是對的人”本出自林俊杰歌曲《醉赤壁》，一位微博網(wǎng)友發(fā)表的“確認(rèn)過眼神，你是廣東人”的文章，吐槽廣東人過年紅包面額小，使得網(wǎng)絡(luò)上掀起一場造句“競賽”，如“確認(rèn)過眼神，你是我不想理的人”等。

分析優(yōu)化改進(jìn)之后的Scope 監(jiān)控數(shù)據(jù)(圖3)，可以看出安全角度發(fā)生變化，此改進(jìn)解決了“上料側(cè)壓機(jī)空間打開不足”的報警問題，減少了沖壓生產(chǎn)線大量停臺的同時，部分模具節(jié)拍由每分鐘13 次提升至每分鐘15 次，提升了沖壓生產(chǎn)線的效率。

結(jié)束語

隨著電動汽車的發(fā)展，汽車動力性能得到了空前提高，動力性能的滿足加劇了汽車造型作為設(shè)計亮點(diǎn)的競爭。同時，新環(huán)境下的汽車市場也要求企業(yè)進(jìn)一步降本增效。沖壓線同步控制技術(shù)等核心技術(shù)的發(fā)展，為未來批量、高效率生產(chǎn)汽車沖壓件打下了堅實的基礎(chǔ)。