尾门外板高速自动化生产线的仿真曲线编程

在高速自动化生产线编程的过程中，会遇到各种各样的问题，而对于形状各异的零件来说，它们的模具工艺设计也不尽相同，所以程序编制的难易程度也不同。本文主要是针对机械手在模具中可运行空间狭小的零件的程序编制和现场调试，如图1所示，横杆的长度大于模具的长度，这样就使机械手Z向可运行空间减少了。

图1 生产线示意图

仿真曲线编程

(1）模具数据导入。将模具数据包括每一工序的上模、下模、压边圈（压料板）、工序件（零件）分别导入相对应的压机中。

(2）确定pick点。由于尾门外板属于折弯角度较大的零件，所以相对于折弯角度较小的零件来说，它所需要的运行空间会比较大，横杆距离零件的最高点距离相同的情况下，折弯角度较大的零件，在搭建端拾器的时候，Z向所占用的空间会比较大，所以在对尾门外板编程的过程中，横杆离零件最高点要保持在20mm～30mm之间，然后在横杆上搭建端拾器。另外此处还要考虑现场的实际情况，合理的排布吸盘位置，既要考虑吸盘的吸附位置不会导致工序件（零件）产生变形，还要考虑工序件（零件）是否能够被顺利的吸附并传输。

(3）设置完成pick点之后，还要考虑drop点。由于尾门外板折弯角度大，液压垫顶出高度偏高，所以T机械手的drop点相对其他零件就要稍高一些，一般在进入定位10mm以上的位置进行抛料，在与定位不发生干涉的情况下，留30mm的安全余量，可以进行抛料。

(4）设置完成pick点和drop点之后，可以考虑先完成压机的节拍及参数的设定。在相应的位置输入压机的闭合高度，设定压机上滑块特定位置的运行速度或节拍，包括上死点TDC、上模与下模接触点touching等，注意各位置的节拍不能相差太大。一些特征点位置的压力同样也需要设定。另外，在编程过程中还涉及液压垫参数的设定，包括液压垫上死点位置、下死点位置、取件位置等，可根据现场调试时确定，此位置决定着T机械手放件和T1机械手取件的位置。此过程中，要注意touching点的速度不要太快，在尾门外板的编程过程中不大于0.5mm/s。

(5）编制程序的过程中，从机械手与下模的相对位置开始。在机械手运行的过程中，端拾器的最低点与下模保证在30mm左右，要求在搭建吸盘的时候要位置精准，否则在做与下模碰撞测试的过程中，容易发生碰撞干涉。这里还有一个问题，如果出现了在仿真模拟上并没有碰撞干涉，现场实际调试的过程中却发生了碰撞干涉，可以去查一查我们导入的模具图纸是否是最新版本，尤其是定位装置的长度，很有可能图纸上比实际的短。

在编制尾门外板程序的过程中，由于OP50模具结构的原因，上模主驱动正好在模具中间的位置，和机械臂干涉，所以只能压低机械手的位置，但是下模还有斜楔导向、回程钩等部件，降低机械手后会有干涉，况且放件过程中带着零件，并且由于零件形状的特点，造成了机械手的下方要留出很大的空间供零件运行。为了保证零件不与下模碰撞干涉，还要求机械手不能压的过低，从OP40到OP50，以及从OP50到穿梭小车的机械手在取放料的过程都做了Y向的偏移，机械手T4从送件过程开始就慢慢进行Y向偏移，越过下模高点后，Y向再回到原位。放件后回程的过程，从吸盘离开零件后一段距离开始，再慢慢进行Y向偏移，越过高点后，在取件过程开始前必须回到原位。否则会造成取件过程机械手和模具的干涉。由于Y向的偏移会造成机械手的节拍下降，所以在做Y向偏移的过程中，在调整的后期，要一点一点调整，在保证不发生碰撞的情况下，机械手的速度越快越好，如图2所示，红圈表示主驱动与机械臂干涉，在编程的过程中，通过Y向移动使机械手尽量压低，最终成功通过测试。

(6）机械手与上模的碰撞干涉模拟及编程。一般机械手与下模的位置固定了之后，与运动的上模的位置也相对固定了下来，但是在与上模有碰撞干涉的情况下，可以通过减慢压机上滑块相应点的节拍或速度来解决。但通常不建议选用此方法，因为压机的节拍已经设定完成，如果某一台压机的速度减慢，势必会造成其他压机也跟着降速；我们可以通过调整机械手的参数来解决，可以调节机械手在取件或放件过程的中间点的停留时间，或者减小机械臂放件时的角度及位置，调整参数的过程中，有可能会造成机械手的节拍降低，这就需要不断的进行调整优化，达到在机械手与模具不发生碰撞干涉的前提下，机械手的节拍最快。

图2 主驱动与机械臂发生干涉

(7）与模具碰撞干涉的测试完成后，要设定一些必要的参数。机械手碰撞点、压机碰撞点、吸盘的吸气吹气角度、板料检测等。碰撞点及各角度参数的设置是否合理，直接影响到连线运行实际的节拍是否能达到编程的理论节拍。碰撞点的设置越接近碰撞的点，实际运行时，节拍越快。另外，通过机械手角度对吸盘的吸气和吹气进行控制，同样通过机械手角度对当前是否有零件、下一台压机是否有零件进行检测控制。

现场调试过程

(1）导入曲线。将曲线全部导入到现场压机，包括机械手、压机和液压垫的程序导入到现场。

(2）调整压机参数。在程序编制的过程中，参数都是理论数值，在现场调试的过程中，应该根据实际情况，调整出最终的参数，包括顶杆顶出高度、拉延深度，气垫压力，闭合高度等等。设置吸盘的吸气（建议提前3度）吹气（建议提前10度～20度）角度、机械手有无板件的检测角度等等。

(3）现场调试pick点，将机械手开到pick点，注意此时是不带吸盘的。到达pick点后，可以根据编程时布置的吸盘位置搭建吸盘，吸盘位置可以略有差异，还可根据是否有足够的吸附力或是否影响零件外观质量来考虑增加吸盘或更换吸盘位置，在布置吸盘的时候，要考虑整个零件受力是否平衡，T～T5的机械手吸盘的搭建，穿梭小车吸盘的搭建、下料机械手吸盘的搭建均按此方法，吸盘布置的是否合理，会影响到正常生产提速后是否会产生真空的情况，在这里要强调一点，下料机械手要尽量接近零件，以免因为它的速度跟不上，而影响整线速度的提升。

(4）吸盘搭建完成之后，先将机械手倒回到压机外部，然后再开入压机，看看吸盘搭建后是否与下模（或零件）发生碰撞干涉，吸盘与下模（或零件）的距离保持在至少30mm以上。到达pick点抓取零件，取出，送到下一台压机的drop点，然后再回到零点。在整个取件和放件的过程中，都要仔细观察零件是否与下模发生碰撞干涉，同样，零件最低点与下模的距离保持在至少30mm以上。在drop点后，机械手回程的过程中要观察吸盘与下模（或零件）是否发生刮擦干涉。T～T5的机械手与下模的碰撞均按此种方法测试。在这里需要特殊提一下，由于OP50模具比较特殊，空间狭小的限制，编程的过程中做了Y向的移动，只有在编程过程中精准的布置了吸盘，现场的调试才能顺利进行。在编程的过程中一定要考虑主臂两侧的端拾器的运行方向是+Y还是-Y，在pick点的时候Y向要留出足够运行的空间。

(5）机械手与下模碰撞测试完成后，将进行机械手碰撞点及压机碰撞点的测试。在编程的过程中已经对各碰撞点进行了仿真模拟，机械手的碰撞点以机械手或零件与压机或模具的安全距离在30mm以上为宜；压机碰撞点，以机械手与上模距离在50mm左右为宜，此处不再赘述。

(6）持续运行测试，所有碰撞测试完成后，开始进行追逐持续运行测试。这个过程，相当于慢速运行的过程，能够测试出在运行过程中，取件机械手是否与上模发生碰撞干涉，投件机械手是否与上模干涉，在压机内追逐的过程中，前后机械手、吸盘、连接杆或取放的零件是否碰撞干涉。只要是在编程模拟的过程中，吸盘、连接杆及零件等部件的位置及尺寸精确，实际的运行测试就很容易通过，可以大大节约调试时间。

(7）在生产的过程中进行节拍的提升，可以通过优化机械手碰撞点、优化取件吸盘位置等等。

对于尾门外板的模具，由于机械手可运行空间比较小，在程序编制过程中，需要不断优化调整。所以在项目开始，模具结构设计的时候，就需要考虑到一些制约节拍提升的因素，为了提高生产效率，必须将模具结构设计到最优化。

—— 来源：《锻造与冲压》2019年第16期