海川机器人丨基于PLS系统的冲压自动化干涉校验方法及应用

在模具设计过程中，需要进行自动化干涉校验，这关系到模具能否在现有生产线上顺利安全生产，决定制件生产时的节拍。因此自动化干涉校验一直是模具设计阶段图纸会签的关键一环。

在对dl图进行自动化会签时，需考虑制件在结构图中的实际高度与位置、吸盘的位置与数量两个要素。在dl图会签时，需在图纸中标出吸盘的位置，并且其位置选取要遵守的要求。

制件的实际高度（即下模高度）要在设备的允许范围内，并在图纸中标出，确保制件高度、位置与后期模具结构图、模具实体是一致的，便于在dl图会签后能够准确、及时的进行自动化仿真模拟，输出模具设计空间。另外，根据各工序机械手轴的动作范围，对相邻工序间制件传送位置、高度、角度变化是否符合要求进行校验。

建立模具设计空间

在dl图会签之后，要根据dl图中制件的实际高度与位置，通过pls仿真软件生成模具设计空间，用于对模具的设计提供参考意见。在模具设计过程中，需要与模具设计人员及时进行沟通，确保设计的模具满足设计空间要求。如果不满足，则利用模具设计空间指导模具结构设计，优先修改模具结构，避免发生干涉。若模具结构已无法进行修改，针对无法实现的部位进行吸盘位置及曲线的更改，以达到实现节拍的目的。

通过pls利用dl图设计出的模具设计空间

利用模具设计空间指导模具结构设计

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通过pls建立模具设计空间时，需要做以下工作。

⑴运动曲线的选取。

一般情况下，我们会利用pls模拟仿真软件预先创建一些不同举升高度的基础曲线，如图4所示，当建立模具设计空间时，可以根据制件的拉深深度、模具定位及斜楔布置、吸盘的布局等因素选择一条合适的基础曲线，这样在做干涉校验时，可以减少对曲线的修改量。

通过pls预先创建的基础曲线

⑵生成模具设计空间。

通过pls中pldm-diedesignvolume功能，可以生成模具设计空间，可以通过resolutionx和resolutiony设置扫掠的精度，其值越小，生成的设计空间精度越高。dieheight为模具闭合高度。tablewidth和tablelength为工作台的宽度和长度。uppersafetydistance为上侧方向的安全距离，一般设置为100mm，lowersafetydistance为下侧方向的安全距离，一般设置为30mm。模具结构图自动化会签要素

⑴模具安装条件。

模具与生产线正确匹配安装，是能否进行顺利生产的前提。由于模具设计人员对现场的生产线设备规格无法全面了解，经常出现模具到场之后与生产线匹配安装，造成不必要的返工，因此在结构图会签时就要对模具安装条件进行确认，包括上模安装槽与夹紧器的匹配、下模安装槽与工作台安装槽的匹配、模具安装定位孔、拉延模托杆、安装高度、模具宽度、自动化气路是否合理等方面。

⑵自动化干涉风险分析。

在结构图会签时，要先将模具的活动部件（如压料板、斜楔等）释放到自由状态，并且要求模具结构树能够清楚地区分上下模关系，以便准备进行干涉验证。要重点关注超出模具设计空间的模具结构，原则上模具非功能性结构要尽量保证在模具设计空间之内，若某些功能性结构实在无法满足模具设计空间，就要考虑通过修改运动曲线重新进行仿真模拟。运动曲线及滑块曲线的优化

运动曲线的优化

运动曲线的调整共包含7个轴，分别为x轴（物流方向）、z轴（举升方向）、y轴（横向移动，包含yl和yr两个轴）、a轴（绕x轴旋转）、b轴（绕y轴旋转）及c轴（绕z轴旋转）。每个轴又对应若干调整点，这样就可以根据模具、制件及端拾器的特征对运动曲线进行高柔性的调整，输出一条高效率、无干涉的运动曲线。图5通过对z轴上的调整点进行优化，避开干涉位置。

图5对运动曲线z轴的调整点进行优化

滑块曲线的优化

与运动曲线相似，伺服冲压线可以提供高柔性的滑块曲线，通过对滑块曲线的编程，可以得到一条较理想的滑块曲线。

在运用pls的实际模拟仿真中，滑块曲线的优化要考虑两方面因素，首先必须保证传输机构（包括机械手、端拾器及制件）与上模有足够的安全空间。其次，在保证与上模安全空间的前提下，尽可能降低上模与下模接触时的速度（以下简称“接触速度”），这样更有利于制件的成形，消除一些成形过程中的问题。

为输机构与上模安全空间的示意图，a)和c)中使用的是接触速度为350mm/s的滑块曲线，而b)和d)使用的是接触速度为450mm/s的滑块曲线，两条滑块曲线的节拍均为17次/分钟，从四张图对比可以看出，a)和c)中滑块曲线虽然接触速度较慢，但是穿梭机构与上模的安全空间较小，在传输过程中与上模发生干涉，而b)和d)图中的滑块曲线则能有效避免干涉，因此在滑块曲线的选择过程中，要兼顾以上两个因素，才能将滑块曲线调整到最优状态。

输机构与上模安全空间的示意图

a)接触速度350mm/s的滑块曲线，b)接触速度450mm/s的滑块曲线，c)接触速度350mm/s的滑块曲线，d)接触速度450mm/s的滑块曲线结束语

基于pls系统的冲压自动化干涉校验方法及应用。pls系统的运用可以充分释放伺服冲压线高柔性的特点，使得自动化干涉校验不再拘泥于验证传输的可行性，而是已经开始对模具的前期设计、制件的成形产生正向的指导意义。相信随着对伺服冲压线高柔性特点不断的深入研究与应用，未来pls系统还有更广泛的运用。

——文章节选自锻造与冲压年第14期