序言

空工位模具工装是一种相对较特殊的模具存在形式。20世纪50年代至70年代中期，是不存在空工位模具工装的，早期为断续生产模式，是在单台压机设备上完成某种零件的全部生产工序，或在2台甚至3台独立压机上完成一种零件的分工协作。

随着机械化工业的发展及汽车市场需求量的增长，20世纪80年代初至21世纪初，开始出现半自动模具生产线体，即由几台串联的不同吨位压机组成的模具生产线体，通过人工上下模具、取放板料及零件并进行传递，减少了之前生产模式下遇到的过程运输及半成品存储问题。1个零件有几个工序就用几台机床，生产完的成品零件直接从末台机床取出，放置到专用工装内存放，然后采用叉车将其转运至成品库区。

伴随着汽车市场需求量的持续增长，21世纪初至今，全自动封闭式模具生产线的应用越来越广泛，由4～5台串联的不同吨位的压力机组合并将其全部封闭起来，内部配备自动化生产设备（机器人或机械臂）与压机相互配合，在设定的连续生产节拍下生产零件。由于零件的特殊性及复杂性，因此存在一些零件仅需极少工序即可完成生产的情况，这时生产线中就出现了无工作内容的1～2台机床，为了整线连续生产，需要在无工作内容的机床上设置过渡模具支架，即模具空工位。当前后工序工作内容相对复杂且模具结构设计空间不足时，也需要在这2个工位之间增加模具空工位，来增强模具结构强度^[1，2]。

空工位模具工装的定义

模具被称为“工业之母”，是对原材料进行工艺处理，将原材料加工成所需构型和精准产品尺寸的一种工具，主要用于快速高效、批量生产中工业产品的相关零件。广泛应用于汽车、航天、农业、工业、建材、能源以及生物等行业，行业内约70%～80%的零件由模具批量加工完成。由于模具加工制造水平是衡量一个国家制造水平高低的重要指标，很大程度上决定着产品质量的高低和新产品开发潜能，因此，模具加工制造业在发达国家被称为“磁力工业”。

空工位是没有进行加工的工位，在生产过程中只起到精准定位零件的作用，而不对零件进行加工，其工装是一种特殊过渡工装。

空工位模具工装的现状

3.2 专用空工位模具工装样式B

此种空工位工装，上下支板通过方管连接，上支板中间设有两组对称的定位板，定位板内侧设有支撑板，支撑板上设有定位销，可精准控制制件位置度，同时内置传感器，不仅便于零件定位感应，而且能保证零件不晃动，最终满足客户需要的产品精度和外观要求。此空工位工装结构简单，实用性强，可实现专件专工装的使用理念^[4]。专用空工装B如图2所示。

3.3 专用空工位模具工装样式C

此种空工位工装与专用空工装B相比更为简洁实用，取消了上支板，采用纵、横方钢管进行焊接组成下底座，在下底座上焊接4根支撑杆，然后将调试的专用拉延零件与支撑杆进行焊接固定，将支板焊接到下底座斜对角处，支板上布置2个φ 60mm的孔，用于将此空工位工装精准定位到机床下台面上。上一道工序的半成品零件加工完成后，通过自动化吸盘将其移动至此专用空工装C上，因为是同一产品，所以依靠产品自身型面将上一工序产品精准定位至此空工位工装上，再通过下一道工序自动化机器人将空工装C上的零件移动到下一工序。专用空工装C如图3所示^[5]。

3.4 通用空工位模具工装样式D

此种空工位工装，是将铸造式工装及焊接式工装相结合的一种新型空工位工装。创作思维来源于自动化生产线上料单元，生产线首（上料单元处）共用抓料端拾器原理，将端拾器组件反置，安装到一个共用的下模座上，存在8处加工安装面，用于紧固2组端拾器组件，对不同造型的零件适用。此结构强度高、实用性强，可实现通用零件空工位工装使用理念。通用空工装D如图4所示。

3.5 通用空工位模具工装样式E

端拾器空工位快换工装，包括通用固定支架、支座和横梁，横梁上的快速夹固定在主杆上，该主杆的端部有用于工装定位的联接头，联接头的一端布置有定位用的销，横梁上有内孔，利用横梁内孔与定位用的圆销配合进行联接；联接头上还布置有快速挂钩，快速挂钩伸出横梁外与快速夹配合进行联接。此空工位工装对加工精度的要求较低，安装和更换相对较方便，定位可靠，主杆可实现快速更换，拥有成本低、适配性广且易于推广使用等优势。通用空工装E如图5所示。

3.6 工艺方案及空工位模具工装组合样式F

一种节省空工位模具工装的工艺方法：目前行业内冲压自动生产线为了满足复杂工艺方案连续生产，一条冲压自动线布置5台不同吨位的压力机。在线体尾部增加可伸缩皮带机，当正常批量生产时，将最后一台压力机开出机床外，将机床线体尾部的传输皮带机伸长至最后一台压力机内部，最后一台机床和最后一台机器人即可设置关机状态。这样可以降低设备折旧，减少了最后工序的空工位工装及相应的端拾器开发成本，从而节省了生产能耗成本。组合样式F如图6所示。

空工位模具工装的发展方向

未来是数字化高科技时代，势必会实现冲压全自动化生产线体的高级柔性空工位工装。可以根据产品造型、大小、质量及姿态自动感应结果调节支撑件位置及支撑力大小，实现多点均匀支撑布置，位置可以实现高度有效距离范围内的自由控制。此种高级柔性空工位工装，下基板上均匀布置若干个可编程控制的组件，每一个组件均具备独立编程、独立伸缩以及独立感应的功能，组件上端具有防滑、防磕碰及感应灵敏的功能。此工装不受产品大小和造型的限制，适用于所有线体零件，包含但不限于汽车车身板件、塑料件及其他行业可批量生产的产品。柔性空工装G如图7所示，空工位模具工装的类比分析见表1。

通过对空工位模具工装发展史的研究，发现空工位模具工装的发展是一个从无到有、从繁到简的过程，也是从专用工装向通用工装发展、从单一固化模式向智能多元化方向发展的过程，空工位工装向着综合成本更低、占地空间更少、制作周期更短和用途更广的方向不断前进。此外也要结合自身工厂的生产模式进行合理选择，做到物尽其能、资源最大化利用。