随着社会经济的发展，人们对汽车功能造型的要求越来越高，而迫于汽车市场竞争激烈，企业需综合考虑产品的造型设计、生产工艺等各项因素，以便能够生产出造型复杂的零件，提高企业的综合竞争力。冲压工序是汽车造型实现的核心关卡，其决定了设计的汽车零件造型是否能够被冲压出来，而零件品质的好坏关键在于冲压线的拉延工位，因此需对自动化冲压线的数控液压垫的工艺应用进行分析。

数控液压垫应用介绍

自动化冲压线工序

如图1所示，自动化冲压线主要是把板料冲压成汽车零件，包括线首单元、压力机及搬运单元、线尾单元，其中：⑴线首单元主要完成清洗干净的板料传送到压力机功能，分别经过板料上料、分张、拆垛、输送、清洗、对中、上料工位。⑵压力机及搬送单元主要对板料进行冲压及板件传送功能，分别经过拉延、冲孔、翻边、切边工位，而数控液压垫主要应用于此单元的拉延工位。⑶线尾单元主要对冲压完成的零件进行下料装箱，分别经过下料、传送、装箱工位。

数控液压垫动作工序说明

在拉延压力机冲压过程中，数控液压垫可选择最优方式控制力与位置，实现更优的拉延零件效果，避免由于拉延力过小出现零件起皱，拉延力过大出现零件开裂现象，其工序图如图2所示。

⑴预加速阶段：压力机滑块冲压下行快接触到板料时，数控液压垫如选用预加速功能，液压垫将提前运动一段距离直到滑块追上液压垫，降低滑块直接冲击力，零件成形效果相对更优。

⑵建压阶段：压力机滑块追上板件后，转换到力控制过程，液压垫将建立到产品设定的拉延力，便于实现拉延过程。

⑶拉延阶段：拉延力建压完成后，数控液压垫通过对力与位置进行闭环控制，保持拉延阶段在不同位置所需的拉延力。

⑷拉延到底阶段：压力机滑块冲压到最底部，数控液压垫开始降压，并根据设定模式动作，可设定3种模式，分别为跟随滑块返回到起始位置、返回液压垫下死点闭锁后再返回起始位置、返回液压垫下死点闭锁后上升到取料位停留再返回起始位置。

⑸滑块返回阶段：数控液压垫采用闭锁模式，在下死点闭锁防止零件反弹。

数控液压垫组成及术语说明

如图3所示，数控液压垫主要由伺服控制阀、控制元件、油箱泵站构成；控制元件进行采集信号及发出指令，实现整个系统的闭环控制。

数控液压垫经常用到一些术语，工艺人员需要掌握才能对液压垫进行选型及使用，下面针对主要的概念进行说明。

⑴液压垫落到底：指设备由控制元件软件设定的下死点。

⑵液压垫下死点：指通过模具上线示教后得到的工作下死点，通常也叫BDC。

⑶液压垫取料位：指液压垫停留在等待搬运设备搬运板件位置，一般是根据实际情况自己设定。

⑷液压垫上死点：指通过模具上线示教后得到的下死点，系统根据产品参数自动计算得出的液压垫上死点数据，通常也叫液压垫起始位置；液压垫上死点＝液压垫下死点+拉延长度+建压行程(系统确定）+预加速行程（若选用）。

⑸液压垫升起最大高度：指设备由控制元件软件设定的上死点。

⑹液压垫有效行程：指模具拉延长度能够使用的范围，需在范围内设定参数。

⑺液压垫最大行程：包含液压垫有效行程、建压行程、预加速行程。

数控液压垫与气垫差异

气垫主要由气罐、气缸、进气阀、进气控制阀等组成，无提前预加速功能及取料位功能、压力分段功能，相对数控液压垫来说有一定局限性，如对复杂零件进行拉延时，难于对零件品质进行控制。

数控液压垫与气垫布局、功能对比如图4和表1所示，由此可知，能够有效的应用数控液压垫，并充分发挥数控液压垫具备的功能，有利于零件工艺的改善。

数控液压垫关键工艺应用分析

液压垫行程与节拍曲线工艺

自动化冲压线进行节拍规划导入时，液压垫的导入需考虑行程与节拍曲线，保证选用的数控液压垫设备能够满足整线节拍需求，不能成为限制的瓶颈。以下用有效行程为300mm举例说明，设备在有效行程300mm工作时，最大节拍只能达到15spm(即每分钟动作次数），如图5所示。

液压垫能量曲线

数控液压垫选型时，对能量曲线进行确认同样重要，由于行程、拉延力、节拍均与压力机能量有关，需综合压力机能量进行选型及使用。如选用的数控液压垫能量较大，压力机能量小无法满足冲压；如选用的数控液压垫能量较小，无法满足车型零件冲压拉延成形工艺需求。所以需要结合压力机能量与车型成形工艺需求进行综合选型。

数控液压垫工作曲线

数控液压垫工作模式可自行选择，一般冲压下行阶段配备预加速功能(可选择）、建压(必须）、压边力分段，回程阶段有跟随滑块返回功能、下死点闭锁功能、取料位停留功能。根据产品的性能进行液压垫工作模式选择，液压垫的工作曲线如图7所示。

⑴下行阶段。

滑块冲压下行，在①处如选用了预加速功能，液压垫会提前运动，运动到②位置时滑块追上液压垫，从液压垫位置控制转换到力控制。如未选用预加速功能，滑块运动到②位置冲击静止的液压垫，该动作与气垫动作类似。

压力机拉延过程②→④可根据零件产品需求的压边力设定分段拉延，能够有效的实现复杂零件拉延工艺，其中压边力不能跳变，需要一定的过程转换。如采用两段拉延力，分别为：1）0～100mm：500kN，2）100～200mm：200kN，如图8所示。

⑵回程阶段。

滑块回程过程，存在3种模式进行选择。

跟随滑块返回起始位置功能：在工作曲线中为④→⑤→⑥过程，滑块到达最底部后，液压垫卸压，然后跟随滑块一起回程，直到回到起始位置，待下一个循环动作。

下死点闭锁功能：在工作曲线中为④→⑦→⑧→⑥过程，滑块到达最底部后，液压垫卸压并返回到闭锁位置锁住，待压力机或搬运装置提供返回信号（可编程控制），才启动返回到起始位置，待下一个循环动作。

取料位停留功能：在工作曲线中为④→⑦→⑨→⑥过程，滑块到达最底部后，液压垫卸压并返回到闭锁位置锁住，待压力机提供升起信号（可编程控制），启动返回到取料位等待搬运装置进行下料，下料完成后待搬运装置提供升起信号（可编程控制），返回到起始位置，待下一个循环动作。其中取料位的高度可通过编程实现，能够提升整线节拍。

结束语

整车厂对汽车造型参数设计不同，需综合车型参数、功能、性价比等对液压垫进行选型，且不同品牌的数控液压垫规格型号不一致，但功能及动作模式均类似，故对液压垫在自动化冲压线上的工艺应用分析，便于不同整车厂根据自身情况选择最适合的方案，也为冲压规划领域导入设备产品时提供一定借鉴，对汽车零件造型开发生产过程的可执行性具有指导意义。

作者简介

李坤义，冲压规划工程师，主要从事冲压领域工厂与设备导入规划工作，曾参与广汽乘用车三期项目、广汽菲亚特广州项目、广汽乘用车杭州、宜昌等项目，其参与的“轿车覆盖件伺服及机械压力机混合冲压生产线示范工程”曾获国家重大专项，并荣获2016年广汽集团科技项目一等奖。