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        不同造型制件模具共用設計方案解析

        2023-11-07 09:48:08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
        鍛造與沖壓 2023年20期
        關鍵詞:生產

        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。

        問題概述

        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。

        方案確定及實施

        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。

        雙懸浮斜楔技術原理

        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

        結構布置方案及工作過程

        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。

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