不同造型制件模具共用設(shè)計(jì)方案解析

文／張應(yīng)生，竇鐵勇，馬寶軍，張澤坤·長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心

在汽車(chē)制造行業(yè)，在前期開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要考慮多車(chē)型同時(shí)開(kāi)發(fā)，來(lái)改變顧客審美疲勞帶來(lái)的銷(xiāo)量滯后現(xiàn)象，同時(shí)更有利于快速占有市場(chǎng)、贏得市場(chǎng)先機(jī)、為顧客提供多種選擇以達(dá)到獲取更大利潤(rùn)的目的。為此，在模具開(kāi)發(fā)階段需要對(duì)每種造型的產(chǎn)品單獨(dú)進(jìn)行模具開(kāi)發(fā)，即一種造型對(duì)應(yīng)一組模具，一般情況下，每種造型需要對(duì)應(yīng)三套、四套模具，甚至五套模具。雖然增加了產(chǎn)品造型，但是也增加了前期模具設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)的成本。同時(shí)模具數(shù)量的增多，所需要的存儲(chǔ)空間也增多。如何以最小的成本來(lái)完成不同的要求，便成為汽車(chē)廠商需要考慮的重要問(wèn)題。

問(wèn)題概述

某車(chē)型分為城市版和越野版，其后背門(mén)內(nèi)板制件也需要做出區(qū)分，主要差異點(diǎn)集中在制件下側(cè)法蘭及型面，兩種制件型面差異最大47mm，其他位置一致(見(jiàn)圖1、圖2)。按傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程，需開(kāi)發(fā)四組16 套模具滿足生產(chǎn)，模具開(kāi)發(fā)成本高、周期長(zhǎng)。

方案確定及實(shí)施

⑴產(chǎn)品SE 分析階段：推動(dòng)技術(shù)中心車(chē)身、內(nèi)外飾部門(mén)將兩版本不一致的型面、安裝孔等優(yōu)化成一致，簡(jiǎn)化型面差異，為合模創(chuàng)造條件。

⑵工藝設(shè)計(jì)階段：優(yōu)化工藝排布——兩個(gè)版本邊界一致位置共模，不一致位置針對(duì)不同版本選修，同樣實(shí)現(xiàn)共模生產(chǎn)。

⑶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段：結(jié)合已確定的工序數(shù)量和產(chǎn)品質(zhì)量要求，確定最終方案。

①OP10 為保證產(chǎn)品質(zhì)量，單獨(dú)開(kāi)發(fā)。

②OP20 對(duì)兩版本產(chǎn)品無(wú)差異位置進(jìn)行處理，差異點(diǎn)處留至后工序加工，實(shí)現(xiàn)OP20 模具共用。

③OP30和OP40針對(duì)城市版和越野版進(jìn)行選擇性加工，設(shè)計(jì)雙懸浮式斜楔結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)模具共通化。

雙懸浮斜楔技術(shù)原理

工藝布置方案見(jiàn)圖3。

圖3 不同造型制件模具共用工藝布置方案

結(jié)構(gòu)布置方案及工作過(guò)程

⑴OP30 結(jié)構(gòu)方案。

OP20 為常規(guī)修沖方案，在此不做詳細(xì)介紹。OP30針對(duì)兩種版本制件差異位置設(shè)計(jì)懸浮選修斜楔，主要結(jié)構(gòu)分為5 部分，見(jiàn)圖4。

圖4 OP30 工序懸浮斜楔主要結(jié)構(gòu)圖

①上模斜楔本體，包含修邊刀，與下模配合的精導(dǎo)向，壓芯安裝位置及相關(guān)附件；與下模固定鑲塊配合完成修邊工序。

②上模斜楔壓芯，生產(chǎn)城市版時(shí)完成壓料動(dòng)作，避免帶料情況發(fā)生。

③上模選修驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包含氣缸、驅(qū)動(dòng)本體等，決定上模斜楔是否運(yùn)動(dòng)的部件。

④下模固定鑲塊，與上模斜楔配合完成修邊工序。

⑤托起彈簧，生產(chǎn)越野版時(shí)將上模斜楔本體托起，避免干涉制件。

下模為固定模式，與需要修邊的制件造型(城市版)型面相符型，當(dāng)生產(chǎn)越野版本時(shí)，此位置無(wú)工作內(nèi)容，并且與制件不干涉，如圖5 所示。

圖5 OP30 生產(chǎn)不同版本制件時(shí)制件與下模的狀態(tài)

⑵OP30 工作過(guò)程。

①生產(chǎn)越野版本制件時(shí)工作狀態(tài)見(jiàn)圖6，懸浮斜楔處于回退狀態(tài)，墊車(chē)通過(guò)方形壓板安裝于上模座，在豎直方向上與上模座保持相對(duì)靜止，隨著上模座上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)生產(chǎn)有備胎狀態(tài)制件時(shí)，需要此活動(dòng)部件進(jìn)行避讓?zhuān)夏；顒?dòng)結(jié)構(gòu)處于非工作狀態(tài)。墊車(chē)氣缸處于收縮狀態(tài)，墊車(chē)氣缸將墊車(chē)拖回，上模座向下運(yùn)動(dòng)時(shí)與墊車(chē)接觸，但由于墊車(chē)與斜楔之間存在距離，因此無(wú)法將力傳遞至斜楔，選修氮?dú)飧谉o(wú)法壓縮。所以，上模座在下行的過(guò)程中，在托起彈簧的作用下，斜楔相對(duì)壓料芯保持靜止，側(cè)壓料芯與修邊鑲塊不會(huì)與下模接觸，避免了與制件的干涉，將該位置廢料保留至OP40。

圖6 越野版制件生產(chǎn)時(shí)OP30 斜楔工作狀態(tài)

②生產(chǎn)城市版制件時(shí)，OP30 上?；顒?dòng)結(jié)構(gòu)處于工作狀態(tài)，見(jiàn)圖7。氣缸處于頂出狀態(tài)將墊車(chē)推出，上模座向下運(yùn)動(dòng)時(shí)與墊車(chē)接觸，將力傳遞至斜楔本體，選修氮?dú)飧讐嚎s，斜楔本體帶動(dòng)側(cè)壓料芯和修邊刀塊向下運(yùn)動(dòng)，托起彈簧壓縮，側(cè)壓料芯與下模凸模接觸壓緊制件，側(cè)壓料芯氮?dú)飧讐嚎s，此時(shí)上模座繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)與下模固定鑲塊修邊刃口配合，將OP20 剩余的廢料切斷，完成城市版制件的生產(chǎn)。

圖7 城市版制件生產(chǎn)時(shí)OP30 斜楔工作狀態(tài)

⑶OP40 結(jié)構(gòu)方案。

圖8 為OP40 針對(duì)不同版本設(shè)計(jì)的懸浮斜楔，主要結(jié)構(gòu)分為6 部分：上模選修驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包含氣缸、驅(qū)動(dòng)本體等；下模Z 向驅(qū)動(dòng)墊車(chē)；下模水平換向墊車(chē)；下模斜楔本體，包含凸模修邊刃口與下模配合的精導(dǎo)向等相關(guān)附件；上模修邊斜楔本體；固定于下模的上模修邊斜楔驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

圖8 OP40 工序懸浮斜楔主要結(jié)構(gòu)圖

⑷OP40 工作過(guò)程。

①當(dāng)生產(chǎn)越野版本制件時(shí)，需要將OP30 沒(méi)有切除的廢料切斷，其下模為浮動(dòng)模式，頂起狀態(tài)與需要修邊的制件造型(越野版)型面相符型；當(dāng)生產(chǎn)城市版時(shí)，此位置斜楔不頂起，與制件不干涉。OP40 生產(chǎn)不同版本制件時(shí)制件與下模的狀態(tài)見(jiàn)圖9。

圖9 OP40 生產(chǎn)不同版本制件時(shí)制件與下模的狀態(tài)

②生產(chǎn)越野版制件時(shí)，上模部分氣缸帶動(dòng)斜楔1水平運(yùn)動(dòng)至工作狀態(tài)，此時(shí)斜楔驅(qū)動(dòng)塊開(kāi)始工作，壓縮斜楔2 豎直運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板驅(qū)動(dòng)斜楔3 水平運(yùn)動(dòng)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板驅(qū)動(dòng)斜楔4 斜向上運(yùn)動(dòng)至工作狀態(tài)(下模到位)。上模向下運(yùn)動(dòng)，斜楔5 通過(guò)安裝在下模的驅(qū)動(dòng)塊斜向下運(yùn)動(dòng)，與下模到位斜楔4 刃口配合完成切斷工作，見(jiàn)圖10、11。

圖10 越野版制件生產(chǎn)時(shí)OP40 工序斜楔及其運(yùn)動(dòng)順序

圖11 越野版制件生產(chǎn)時(shí)OP40 工序斜楔工作狀態(tài)

③生產(chǎn)城市版本制件時(shí)，由于該位置廢料已在OP30 切斷，所以O(shè)P40 工序僅需要在差異位置設(shè)計(jì)讓位即可。如圖12 所示，此時(shí)上模斜楔1 在氣缸的作用下水平移動(dòng)，使斜楔驅(qū)動(dòng)塊相互錯(cuò)開(kāi)，這樣斜楔2在生產(chǎn)過(guò)程中就不會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，之后的所有斜楔也都處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)上模到底時(shí)，雖然斜楔5 依然會(huì)到達(dá)工作狀態(tài)，但由于制件位置低于斜楔5 的工作狀態(tài)，且沒(méi)有斜楔4 的配合，所以斜楔5 只是空運(yùn)行，不會(huì)對(duì)制件產(chǎn)生任何影響。

圖12 城市版制件生產(chǎn)時(shí)OP40 工序斜楔工作狀態(tài)

結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)多版本車(chē)型在開(kāi)發(fā)過(guò)程中制件局部差異，闡述了實(shí)現(xiàn)模具共用的解決思路及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，有針對(duì)性地提出一種新的結(jié)構(gòu)形式，使用一組模具能夠生產(chǎn)不同版本制件，既減少了模具的開(kāi)發(fā)數(shù)量；同時(shí)也有效地降低了模具的開(kāi)發(fā)成本，提升了現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率。此種結(jié)構(gòu)方案已經(jīng)過(guò)批量生產(chǎn)驗(yàn)證，狀態(tài)穩(wěn)定，符合生產(chǎn)要求。