文/張應生,竇鐵勇,馬寶軍,張澤坤·長城汽車股份有限公司技術中心,河北省汽車工程技術研究中心
在汽車制造行業(yè),在前期開發(fā)過程中需要考慮多車型同時開發(fā),來改變顧客審美疲勞帶來的銷量滯后現象,同時更有利于快速占有市場、贏得市場先機、為顧客提供多種選擇以達到獲取更大利潤的目的。為此,在模具開發(fā)階段需要對每種造型的產品單獨進行模具開發(fā),即一種造型對應一組模具,一般情況下,每種造型需要對應三套、四套模具,甚至五套模具。雖然增加了產品造型,但是也增加了前期模具設計、制造、生產的成本。同時模具數量的增多,所需要的存儲空間也增多。如何以最小的成本來完成不同的要求,便成為汽車廠商需要考慮的重要問題。
某車型分為城市版和越野版,其后背門內板制件也需要做出區(qū)分,主要差異點集中在制件下側法蘭及型面,兩種制件型面差異最大47mm,其他位置一致(見圖1、圖2)。按傳統(tǒng)模具設計開發(fā)流程,需開發(fā)四組16 套模具滿足生產,模具開發(fā)成本高、周期長。
⑴產品SE 分析階段:推動技術中心車身、內外飾部門將兩版本不一致的型面、安裝孔等優(yōu)化成一致,簡化型面差異,為合模創(chuàng)造條件。
⑵工藝設計階段:優(yōu)化工藝排布——兩個版本邊界一致位置共模,不一致位置針對不同版本選修,同樣實現共模生產。
⑶結構設計階段:結合已確定的工序數量和產品質量要求,確定最終方案。
①OP10 為保證產品質量,單獨開發(fā)。
②OP20 對兩版本產品無差異位置進行處理,差異點處留至后工序加工,實現OP20 模具共用。
③OP30和OP40針對城市版和越野版進行選擇性加工,設計雙懸浮式斜楔結構,從而實現模具共通化。
工藝布置方案見圖3。
圖3 不同造型制件模具共用工藝布置方案
⑴OP30 結構方案。
OP20 為常規(guī)修沖方案,在此不做詳細介紹。OP30針對兩種版本制件差異位置設計懸浮選修斜楔,主要結構分為5 部分,見圖4。
圖4 OP30 工序懸浮斜楔主要結構圖
①上模斜楔本體,包含修邊刀,與下模配合的精導向,壓芯安裝位置及相關附件;與下模固定鑲塊配合完成修邊工序。
②上模斜楔壓芯,生產城市版時完成壓料動作,避免帶料情況發(fā)生。
③上模選修驅動機構,包含氣缸、驅動本體等,決定上模斜楔是否運動的部件。
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,生產越野版時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,當生產越野版本時,此位置無工作內容,并且與制件不干涉,如圖5 所示。
圖5 OP30 生產不同版本制件時制件與下模的狀態(tài)
⑵OP30 工作過程。
①生產越野版本制件時工作狀態(tài)見圖6,懸浮斜楔處于回退狀態(tài),墊車通過方形壓板安裝于上模座,在豎直方向上與上模座保持相對靜止,隨著上模座上下運動。當生產有備胎狀態(tài)制件時,需要此活動部件進行避讓,上模活動結構處于非工作狀態(tài)。墊車氣缸處于收縮狀態(tài),墊車氣缸將墊車拖回,上模座向下運動時與墊車接觸,但由于墊車與斜楔之間存在距離,因此無法將力傳遞至斜楔,選修氮氣缸無法壓縮。所以,上模座在下行的過程中,在托起彈簧的作用下,斜楔相對壓料芯保持靜止,側壓料芯與修邊鑲塊不會與下模接觸,避免了與制件的干涉,將該位置廢料保留至OP40。
圖6 越野版制件生產時OP30 斜楔工作狀態(tài)
②生產城市版制件時,OP30 上模活動結構處于工作狀態(tài),見圖7。氣缸處于頂出狀態(tài)將墊車推出,上模座向下運動時與墊車接觸,將力傳遞至斜楔本體,選修氮氣缸壓縮,斜楔本體帶動側壓料芯和修邊刀塊向下運動,托起彈簧壓縮,側壓料芯與下模凸模接觸壓緊制件,側壓料芯氮氣缸壓縮,此時上模座繼續(xù)向下運動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。
圖7 城市版制件生產時OP30 斜楔工作狀態(tài)
⑶OP40 結構方案。
圖8 為OP40 針對不同版本設計的懸浮斜楔,主要結構分為6 部分:上模選修驅動機構,包含氣缸、驅動本體等;下模Z 向驅動墊車;下模水平換向墊車;下模斜楔本體,包含凸模修邊刃口與下模配合的精導向等相關附件;上模修邊斜楔本體;固定于下模的上模修邊斜楔驅動結構。
圖8 OP40 工序懸浮斜楔主要結構圖
⑷OP40 工作過程。
①當生產越野版本制件時,需要將OP30 沒有切除的廢料切斷,其下模為浮動模式,頂起狀態(tài)與需要修邊的制件造型(越野版)型面相符型;當生產城市版時,此位置斜楔不頂起,與制件不干涉。OP40 生產不同版本制件時制件與下模的狀態(tài)見圖9。
圖9 OP40 生產不同版本制件時制件與下模的狀態(tài)
②生產越野版制件時,上模部分氣缸帶動斜楔1水平運動至工作狀態(tài),此時斜楔驅動塊開始工作,壓縮斜楔2 豎直運動,再通過驅動導板驅動斜楔3 水平運動,通過驅動導板驅動斜楔4 斜向上運動至工作狀態(tài)(下模到位)。上模向下運動,斜楔5 通過安裝在下模的驅動塊斜向下運動,與下模到位斜楔4 刃口配合完成切斷工作,見圖10、11。
圖10 越野版制件生產時OP40 工序斜楔及其運動順序
圖11 越野版制件生產時OP40 工序斜楔工作狀態(tài)
③生產城市版本制件時,由于該位置廢料已在OP30 切斷,所以OP40 工序僅需要在差異位置設計讓位即可。如圖12 所示,此時上模斜楔1 在氣缸的作用下水平移動,使斜楔驅動塊相互錯開,這樣斜楔2在生產過程中就不會產生運動,之后的所有斜楔也都處于靜止狀態(tài),當上模到底時,雖然斜楔5 依然會到達工作狀態(tài),但由于制件位置低于斜楔5 的工作狀態(tài),且沒有斜楔4 的配合,所以斜楔5 只是空運行,不會對制件產生任何影響。
圖12 城市版制件生產時OP40 工序斜楔工作狀態(tài)
結束語
本文主要針對多版本車型在開發(fā)過程中制件局部差異,闡述了實現模具共用的解決思路及結構設計方案,有針對性地提出一種新的結構形式,使用一組模具能夠生產不同版本制件,既減少了模具的開發(fā)數量;同時也有效地降低了模具的開發(fā)成本,提升了現場的生產效率。此種結構方案已經過批量生產驗證,狀態(tài)穩(wěn)定,符合生產要求。