大型汽车覆盖件模具传感器类别及其使用方案
礼铭， 牟少志， 曲政， 左元成， 谢尚宇·一汽-大众汽车有限公司
模具是冲压专业不可或缺的一部分，模具的好坏对冲压件质量的影响至关重要。在一汽-大众流传着这样一句话：好的轿车首先从冲压开始！那么在冲压，好的轿车零件一定都是从模具开始的。模具传感器就好比模具的感知器官，给模具智能化，可以将模具的性能状态及时的反馈出来。便于快速识别模具的问题，及时进行相应的调整。
模具传感器种类与使用方案
模具常用传感器介绍
模具常用传感器(图1)分为零件检测传感器和模具功能传感器，常用BALLUFF 和TURCK 两种品牌。具体使用型号根据所需部位进行选择。
图1 常用传感器介绍
1)零件检测传感器
用于检测板料或零件位置，可分为拉延序和非拉延序。
⑴拉延序一般选用立式M18 定位传感器(图2)，检测板料处在正确位置。通常设计成定位结构，依靠弹簧或配重轮来控制传感器挡片的复位动作。
图2 传感器定位结构
布置原则：①一般布置在拉延模具板料前后左右方向3 ～4 个，用来确定板料在模具压料圈中的相对位置。确保在模具闭合前，板料处于压料圈中的正确位置。②一模多件时在模具XY 方向均需布置(图3)。使用方案：①在圆柱粗定位调整完毕后，传感器定位调整到传感器可正常工作及回位失效即可，此时需要注意上模的躲避空开量是否足够，否则会出现干涉的情况。②拉延模具曲率较大时，需要采用弧形定位传感器(图4)进行调整，这样容易保证拉延成形过程的稳定性，进而保证制件质量稳定。③一模多件时可将传感器两两串联或并联，解决设备信号不够用的问题(因为压机单侧只能接收4 个信号)，保证板料投放及设备检测正常稳定即可。
图3 传感器定位分布原则
图4 弧形定位传感器及配重轮
⑵非拉延序通常为M30 平面传感器，由于制件已有了形状，传感器安装于制件下方，确保模具闭合前制件放置到准确位置，与下模正确贴合。
布置原则：如图5 所示，尽量布置在零件的对角远端，且尽量感应制件平面部分，确保检测功能状态稳定即可。
图5 平面传感器布局
使用方案：
①每个零件需要在对角布置2 个平面传感器检测。
②一模多件时可分两个接线盒或采用一分二接头并联传感器。
③需要注意传感器安装支撑板的角度，要保证传感器平面与制件平面尽量平行，以确保传感器的检测稳定性。
④调整传感器的高度，保证在传感器的检测范围内且不应过高，否则会影响制件表面质量。
⑤对回弹较大的零件需要选择感应距离大一些的传感器。
⑥通常此部分传感器检测区间为设备固定值(图6)，所有在压机匹配的模具检测区间均相同。此部分注意部分传感器通过三通接头串联或并联在一起使用。
图6 零件传感器设备检测区间
2)模具功能传感器
模具功能传感器用于实现模具的某些特定功能动作。
⑴模具斜器传感器：用于模具斜器进程到位或回程到位的检测。
布置原则：
一般在斜器进程端和回程端各设置一个传感器进行位置检测(图7)。
图7 斜器功能传感器示意图
使用方案：
通常需要配合模具气源角度的设定来完成特定功能动作。
①设置工作位置传感器检测区间：通过手动控制压机运动的方式，获取准确的将上序工序件放入本工序时上料手的运动角度值，以及上下斜楔的脱开角度。(图8)
图8 斜器给气角度及传感器检测角度
②设置气源工作给气角度：保证气源启动并带动斜楔达到工作位置时，斜楔的瞬时角度不能晚于工作位置传感器的设置值，否则设备将发生报警。
③设置模具起始位置传感器检测：在机械手抓件前确保斜楔已经归位，方便下料机械手取件，防止制件变形或脱落。
④设置气源回程角度：在压机上下斜楔脱开后，气源即可启动回程给气。
⑵拉延模具辅助合模导向杆传感器：用于检测导向杆是否落下，用来保证设备及模具安全。
布置原则：
为避免导向杆忘记落下损坏设备及模具，将导向杆下方侧面安装上传感器，一般布置在模具后端或模具两侧(图9)，数量两个。
图9 拉延模具导向杆传感器示意图
使用方案：
将模具导向杆的两个传感器串联到一起，连接到设备13 号～16 号传感器中，压机预选时检测，当一个或两个导向杆忘记落下时，设备就会报警，需及时将其落下。
⑶模具可控氮气缸温度传感器：用于检测模具内可控氮气缸工作过程中的温度。
布置原则：
温度传感器连接到可控氮气缸内，并与冷却设备相连接。(图10)
图10 可控氮气缸温度传感器
使用方案：
常用于模具延迟氮气缸温度监测，当延迟氮气缸温度高于85 度时，传感器自动断开，设备报警。提醒延迟气缸过热，不可继续使用，需待氮气缸冷却后方可使用。
⑷模具流量传感器：用于检测模具内部循环液体流量压力。
布置原则：
利用液体流量产生压力，安装在模具冷却循环出口端。
使用方案：
将流量传感器连接到设备PLC 中，设定流量压力监控值，当冷却出口压力低于设定值时，设备报警，证明冷却循环压力不足，需及时补充冷却液或停机处理。
模具创新型传感器
利用传统传感器或新型传感器对模具重点部位进行检测，保证模具功能正确灵活及制件质量的稳定。
⑴拉延件收料线检测传感器
用于检测拉延件收料线的变化。
布置原则：安装在拉延模具压料圈压料面上或第二序模具下模合适位置上(图11)，连接到模具外侧显示灯上。
图11 拉延收料线传感器示意图
使用方案：
当拉延件收料线变化时，传感器检测到拉延制件边缘变化，外部显示灯会显示声光报警，提示收料线变化，需及时调整拉伸垫压力。
⑵分离工序废料排放检测传感器：用于检测废料排放是否正常。
布置原则：安装在废料滑道型腔侧壁上，注意不要与废料产生磕碰干涉。
使用方案：
①利用光感传感器长时间被遮挡后产生回路报警，将反馈信号连接到模具外侧报警灯上。
②当堵废料时，传感器由于废料遮挡，外侧显示灯会发出声光报警，此时需及时清理废料，避免模具损坏(图12)。
图12 光感传感器检测堵废料示意图
⑶模具氮气缸压力无线监测传感器：用于检测氮气缸压力是否正常，方便及时发现氮气缸的异常并进行调整、维修等。
布置原则：
①布置在有重点监控的氮气表检测的氮气缸位置(图13)。
图13 氮气缸无线压力传感器示意图
②同时需要注意安装空间及避免相互运动部位干涉情况。
使用方案：
①利用无线蓝牙压力传感技术，将模具内部氮气缸压力传输出无线信号，显示在可视端(图14)。
图14 氮气缸压力无线监测系统
②设定氮气缸现有标准压力值，输入压力上下限范围，偏差取±10Bar。
③当氮气缸压力异常时，显示为报警颜色，需及时检查原因、排除异常。
⑷拉延压料圈压料面温度传感器：用于检测拉延压料面的温度变化，便于及时调整模具参数，保证制件质量稳定。
布置原则：安装在拉延压料圈温度变化较大，且对制件质量影响敏感区域(图15)。
图15 拉延压料面温度传感器布置区域
使用方案：
①将涡流管及相关管路安装在压料圈需要温度监控的区域(图16)。
图16 涡流管及温度传感器
②用高密度泡沫将压料圈需要温度控制的区域进行封闭保温，外面用金属盖板进行防护固定。
③将温度传感器安装在压料圈需要温度监控的区域(降温区和非降温区)。
④在模具侧面安装温度监控器，便于在设备外面跟踪压料圈温度的变化情况，并及时对涡流管进行调整，达到所需要的合适温度(图17)。
图17 压料面温度生产前后对比示意图
结束语
模具传感器赋予模具生命，会提前将模具异常反馈出来，本文依靠现有的技术，对模具传感器不断创新改进，提高了模具寿命和模具生产效率。在模具设计及后期调试阶段均可参考借鉴。
礼铭
模修技师，高级技师技术职称，从事模具维修、保养、质量痛难点攻关工作，先后获得长春工匠，长春市高技能人才，吉林省技术能手，全国汽车行业智能制造与技术创新成果一等奖，全国QC 管理小组活动成果一等奖，全国发明展览会铜奖等荣誉。
