汽车模具多工位自动化技术设计
汽车模具多工位自动化技术设计
文/董司文
当前，多工位模具设计和制造在国内尚处于起步阶段，为了
提高国内模具企业的市场竞争力，尽快与国际模具成熟技术接轨，
就必须掌握多工位自动化模具的相关技术。经过对多工位技术的
研究，参照相关行业标准，笔者对多工位自动化技术进行了深入
的研究，并提出了汽车模具多工位自动化技术设计方案。主要目
标是为了在压机一次完整冲压中，实现六套模具联合动作与自动取
送料，提高效率，降低成本，最终实现冲压自动化。该技术对车
身工艺产品的质量能够大幅提升，有效的降低了生产所需要的时间和成本。
【关键词】汽车模具 多工位 自动化 新技术
在汽车产业发展的过程中，多工位自动化压力设备是当前的新型工艺手段，该技术保
证了车身冲压件能够快速地制造。主要特点是在一台多工位设备下，可以实现同时对多套模
具进行安装，在工作过程中，应用自动转序、上料等操作系统，实现高速生产冲压件。整个
过程实现无人操作，通过一台设备即可实现全序工装过程，即采用多工位设备生产的冲压件
就是成品件。本文主要针对多工位自动化汽车模具技术进行研究，希望能够对国内模具行业起到促进作用。
1 新技术的应用在先进的 CAD、CAE 等技术的基础上设
计开发出来的多工位汽车模具，在开发过程中，需要对这两种技术进行有效地融合，防止各自
独立工作，提高模具开发过程中的有效性，保证产品的质量，同时也降低了生产时间与成本，
实现利润的最大化。传统的冲压件生产模式基本上都是一台压机完成一至两套模具的压制，
且在一条生产线上配备四至五台压机对一个零件进行加工，耗费大量的人力和物力。而应用
了多工位技术后，传统的生产模式发生了变革，从根本上提高了生产率，促进了国内汽车整车
精度的提高和汽车工业发展。众所周知，欧美国家的车身工艺水平处于国际一流地位。多工位技术的广泛应用，也
促进了这些国家的汽车业快速发展。如宝马公司、丰田公司等都具备开发多工位模具的能力，而且能够对模具进行先期阶段的干涉检查，检
查工作在设计阶段即可完成，以后只需要开展生产加工工作即可，有效地避免了模具加工及
验证阶段才能发现的问题，提高了生产效率。在国内，只有少数几家企业具备多工位
模具的设计与开发条件，而且也都处于起步阶段。为了能够尽快地与国外先进国家的多工位
自动化技术接轨，提高竞争力，国内汽车企业必须深入研究并掌握多工位自动化模具开发技
术，不断提高汽车生产力和企业竞争力。然而，这些高新技术的开发并不是短时间内就能完成
的，需要在实践中不断地积累经验，不断地实践，才能逐渐掌握该项技术。
2 多工位自动化汽车模具的研发
2.1 现有模具简介
在我国，长城汽车制造企业有四套多工位模具，包含一套五工位模具、一套四工位 + 一空工位模具、两台四工位模具。该项目在压机
完整的一次冲程中，能够实现最多六套模具的联合动作，实现送料的自动化、操作的自动化，有效地提高了冲压的效率和冲压的自动化。在
研发的过程中，最大的困难是六套模具在联合动作的时候，如何实现在无人操作下能够保证
每一个工件都能准确定位和自动转序，实现高效生产。因此，只有加强对模具结构的精确射
击，对冲压动作进行分析、模拟和计算，才能保证模具功能的实现。现阶段，只能对模具结
构通过三维静态分析，配合端拾器对着所工位设备辅助臂的周期性运行轨迹才能实现这一过
程。因此，需要在以后的研发工作中继续深入探究，研发出一套集合结构设计、干涉检测、
动作模拟等功能齐全的系统，并且要使系统具备以下特点：首先，实现多模具单个冲次联动，
每一个冲次都能够生产出多工序合格工件；其次，建立模具、端拾器以及传输结构的干涉控
制策略；第三，在虚拟环境下实现多工位模具的开发控制技术；第四，构建虚拟调试系统；
第五，实现气动、电动与计算机技术的联合智能控制体系。
2.2 研发设计思路
对模具结构采用先进软件全面的开发出三维实体参数化设计，建立多工位冲压数据库，
及虚拟化的冲压生产系统、通过虚拟生产线对多工位模具的运动过程进行全面的分析，在此
过程中实现多工位模具干涉检查。对冲压件起皱缺陷及厚度变薄的缺陷研制出合理的控制方
法，实现工艺干涉补偿，并提高补偿的精度。最终将模具干涉检查、冲压生产线环境、冲压
CAE 分析及传输结构运动分析等功能结合在一起，总结得出功多工位模具加工制造的整体系统。
在完成预计研发以后，建立虚拟系统，
系统包含六套多工位模具。然后对工作过程进行干涉检测，分析自动化传输系统，将控制的
精度设定为 0.1mm 以内。保证冲压工艺方案CAE 分析的准确性达到 90% 以上。对工艺成
型回弹补偿进行控制，精度控制在 ±0.2mm 以内，在回弹补偿以后，模具的整改不能超过两
轮。通过仿真虚拟模具调试，使调试的次数减少 8 次 / 天，模具制造周期降低 1/4，生产效
率可以提高一半。经过对多工位自动化汽车模具制造技术
的设计与研发，使设计的周期大大降低，成本得到了有效的控制。此外，在多工位技术应用以后，制造冲压件的成本也下降，提高了生产
效率的同时，也提高了经济效益，企业的市场竞争能力也得到了提升。
3 结语
综上所述，多工位自动化技术的研发，是当前汽车产业中的热点问题，对汽车产业的
影响非常大。该技术能够提高车身工艺产品的质量，降低生产成本。该技术在汽车行业的应
用，能够有效的提升汽车制造企业的市场竞争能力，因此在汽车制造企业中，对该技术的推广与使用是非常有意义的。
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作者简介董司文（1985-），男，江苏省镇江人。大学本科学历。现为南京君锐达自动化装备有限公司助理工程师。主要研究方向为自动化控制方向。
作者单位南京君锐达自动化装备有限公司 江苏省南京市 210031
