汽車覆蓋件模具中零件定位的應(yīng)用

文/葉燕·上海賽科利汽車模具技術(shù)應(yīng)用有限公司模具事業(yè)部

汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)的合理性、零件質(zhì)量的穩(wěn)定性是模具制造廠商所追求的目標(biāo)。結(jié)構(gòu)的合理性是先期在工藝的制定和結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中就需要周密考慮的，而零件質(zhì)量的提升和穩(wěn)定性是需要后期不斷努力和持續(xù)改進(jìn)的。影響零件質(zhì)量因素有很多，在越來越普遍的高速自動化生產(chǎn)中，零件定位的合理性也越來越受到關(guān)注，可以說零件定位的合理性直接影響生產(chǎn)零件的質(zhì)量。本文主要介紹零件定位在各類模具中的應(yīng)用和相關(guān)設(shè)計規(guī)范，以及在現(xiàn)場應(yīng)用時發(fā)生的問題和處理方法。

汽車覆蓋零件分別通過落料模、拉延模、修邊模和翻邊整形模等多道工序的流水線模具沖壓完成，小型結(jié)構(gòu)零件可以通過級進(jìn)模和多工位模具連續(xù)多次沖壓實(shí)現(xiàn)。無論是流水線模具還是級進(jìn)模都屬于自動化生產(chǎn)工具，高速生產(chǎn)對模具要求很高，前后工序零件在高速傳遞后是否準(zhǔn)確的投到模具上，直接影響板件的質(zhì)量。如果板件落在模具上產(chǎn)生偏差，會直接影響板件質(zhì)量，最嚴(yán)重后果是將模具壓壞導(dǎo)致停產(chǎn)。在模具上設(shè)置合理的零件定位，當(dāng)板件脫離吸盤和機(jī)械手之后，可以準(zhǔn)確的控制板件與模具凸模貼合。定位器設(shè)置的合理與否在自動化模具生產(chǎn)中起著不可忽視的作用。

汽車覆蓋零件種類繁多，不同零件對模具的要求也各不相同，結(jié)合零件本身的特點(diǎn)和生產(chǎn)要求，對應(yīng)的定位形式也各不相同。本文將對不同模具、不同零件的定位應(yīng)用作介紹。

落料模定位器的設(shè)定

落料模的功能就是將卷料通過送料機(jī)構(gòu)的控制，按對應(yīng)的步距將其高速送入模具中進(jìn)行沖壓，沖壓的頻率相當(dāng)高，卷料在傳送過程中需要通過定位器避免產(chǎn)生偏移。如果卷料傳送中產(chǎn)生偏移，容易出現(xiàn)料切不斷和撞料現(xiàn)象，影響生產(chǎn)。針對此類問題，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時就需結(jié)合其特點(diǎn)考慮定位的設(shè)置。

通用開卷落料模定位的設(shè)定

通常卷料自身寬度存在公差，目前沖壓使用的卷料公差控制在0～5mm范圍內(nèi)，模具在進(jìn)料側(cè)需設(shè)計定位滾軸（圖1），一側(cè)是固定式滾軸，另一側(cè)是可擺動式滾軸，可以對卷料進(jìn)行粗導(dǎo)向。

在模具的中間設(shè)置長條式定位塊（圖2），定位塊的進(jìn)料側(cè)需考慮預(yù)卷料導(dǎo)向。由于卷料自身的寬度公差，在送料過程中難免會左右擺動產(chǎn)生偏移。長條式定位塊可以控制卷料的偏移在一定范圍內(nèi)，還可以控制板料在傳送過程中的跳動，確保切邊質(zhì)量。

圖1 定位滾軸排布方式

圖2 長條定位塊布置

激光拼焊板落料模定位的設(shè)定

激光拼焊板落料模對板件拼焊縫的直線度和切邊質(zhì)量要求很高，因?yàn)榫砹洗嬖诘墓钍褂么侄ㄎ粺o法滿足其要求，所以在工藝制定時需要增加卷料寬度的粗切，后序使用粗切的邊對卷料進(jìn)行精定位。在解決切邊質(zhì)量問題的同時，又出現(xiàn)了其他問題，一是精定位時定位板在板料高速傳送過程中不斷接受摩擦，一段時間后需要更換；二是卷料通常切到最后時，會受到送料機(jī)構(gòu)限制，無法將最后的料片送入模具沖壓，需要人工將料片從模具中取出來。由于模具中增加的粗切和精定位，無法直接將料片取出，每次取出后都要將精定位拆除，反復(fù)拆裝定位器會影響板件質(zhì)量穩(wěn)定性。針對上述問題，經(jīng)過多次的試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)踐，最終設(shè)計了一種滾軸式可隨意推拉的定位機(jī)構(gòu)（圖3）。

⑴通過滾軸定位確保板件始終有幾個點(diǎn)接觸，減少板件對定位的磨損，延長了定位機(jī)構(gòu)的壽命。

圖3 滾軸式定位機(jī)構(gòu)

⑵定位機(jī)構(gòu)在高度上設(shè)計限位，有效地防止了板料在傳送過程中的跳動，確保卷料順暢的按步距傳送。

⑶該機(jī)構(gòu)上設(shè)置了導(dǎo)向，保證機(jī)構(gòu)拉動過程中的導(dǎo)向精度。同時機(jī)構(gòu)還設(shè)置了限位裝置， 保證了機(jī)構(gòu)拉動和回位位置的準(zhǔn)確度，為取料提供了方便的同時，又保證了定位精度。

該機(jī)構(gòu)的操作相當(dāng)便捷，工作人員只需松開緊固的螺釘，就可拉動機(jī)構(gòu)；將料片放松后取出，回位后擰緊螺釘便可以繼續(xù)生產(chǎn)，減少了多個螺釘和銷釘拆裝的過程。

零件定位在流水線模具中的應(yīng)用

拉延模中零件定位的應(yīng)用

汽車覆蓋件種類繁多，有淺拉伸和深拉伸工藝，外板件和內(nèi)板件的拉伸對零件定位要求也各不相同。拉延模的零件定位可以影響到零件拉伸是否成功、是否穩(wěn)定。

⑴前蓋外板和前后門外板等淺拉伸外板件，其形狀相對簡單，后序修邊采用廢料刀定位不穩(wěn)定，在拉延模上設(shè)計出Half-moon結(jié)構(gòu)（圖4）。在板件邊緣翻出半月形狀，以便后序利用半月形定位。Halfmoon的設(shè)計注意點(diǎn)：1）一側(cè)設(shè)置2個，兩側(cè)總共4處。2）Half-moon的位置避免與后序廢料刀位置發(fā)生干涉。

圖4 Half-moon結(jié)構(gòu)

通常拉延模板件的定位為一側(cè)2個的定位，從而保證板件在4個方向上都有限位。而自動化生產(chǎn)線要求每序模具上設(shè)置2處感應(yīng)器，拉延模上設(shè)置2處感應(yīng)定位器，一般為對角設(shè)置。主要功能是檢測板件脫離吸盤后是否準(zhǔn)確到位，避免板料未到位就開始沖壓，損壞模具。

⑵后蓋內(nèi)外板深拉伸零件（圖5）。此類零件形狀為倒V形，板料投入模具后會隨壓邊圈形狀任意下搭上翹，導(dǎo)致拉伸結(jié)果不一樣，零件質(zhì)量不穩(wěn)定，給現(xiàn)場調(diào)試帶來了困難。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需設(shè)計帶配重塊的托料定位器和氣缸夾料器（圖6），可以保證料片能平穩(wěn)的落在壓邊圈上，上模與壓邊圈能均衡觸料。托料定位器設(shè)置的配重塊重量適當(dāng)，能托起板件自重的同時，還能承受板料掉落時產(chǎn)生的力。

圖5 后蓋內(nèi)外板深拉伸零件

圖6 弧形托料定位器

由于零件的特殊形狀，對板料彎曲度要求比較大，定位要考慮彎曲后的位移量。定位面需要設(shè)計成弧形面（圖7），弧形面的R角根據(jù)彎曲度來確定。

圖7 定位面示意圖

毛坯板料彎曲度的參考數(shù)值（板料寬度950mm和1200mm兩種）如表1、表2所示。

后蓋類零件拉伸深度較深，托料定位板一般都很高，在自動線生產(chǎn)時會出現(xiàn)拉伸件出料時吸盤提升高度不夠，零件與定位器發(fā)生干涉，因此在出料側(cè)采用氣缸定位。

表1 料厚0.8mm，料寬950mm

表2 料厚0.8mm，料寬1200mm

修邊模中零件定位的應(yīng)用

通常修邊模采用廢料刀定位，外加四周外定位。但是對于淺拉伸的外板件模具，修邊?？墒褂美恿粝碌腍alf-moon定位。

淺拉伸零件修邊后，后序模具的使用型面定位并不能達(dá)到要求，因此在工藝制定時就需考慮在修邊時留出2處廢料，在廢料上沖出三角形孔，供后序做三角孔的精定位。

翻邊整形模中零件定位的應(yīng)用

⑴翻邊制件的定位多采用外部輪廓形狀定位。

1）固定式定位板設(shè)置要點(diǎn)：采用此種定位，上模鑲塊必須注意躲避，不得發(fā)生干涉。上模鑲塊刃口處躲避尺寸相對比較大，導(dǎo)致鑲塊刃口的強(qiáng)度比較差，必須保證鑲塊工作刃口厚度至少在10mm以上。

2）定位塊設(shè)置在翻邊退料器上的要點(diǎn)。

①必須保證制件的位置正確。在壓料板接觸制件之前，定位塊要設(shè)置高于制件5mm以上的定位直線部分。

②定位塊高度要求。

設(shè)計定位直線高度時，要考慮壓料板的剛性，壓料時要留有10mm以上定位直線。

⑵孔定位的設(shè)計要求。

1）使用孔定位，盡量前后序保證一致。

2）使用大型異形孔的三邊定位時，需考慮異形孔的剛性。

3）定位銷直徑等于產(chǎn)品孔徑名義尺寸減0.1mm。

4）制件斜面上的孔按其斜面設(shè)計尺寸。

零件定位在級進(jìn)模中的應(yīng)用

級進(jìn)模使用的板料與落料模一樣，都是直接將卷料通過送料機(jī)構(gòu)自動送入模具進(jìn)行多次沖壓。與落料模不同的是，卷料在級進(jìn)模的托料架上完成送料，在托料架的兩側(cè)設(shè)置兩排板料導(dǎo)向條，確保了卷料在傳送過程中的精度，導(dǎo)向條通過側(cè)面的螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)。

由于級進(jìn)模沖壓的工位特別多，從第一序到最后一序零件滑出模具，很難保證卷料在送料過程中的精確位置。特別是零件在拉伸后，卷料搭邊的強(qiáng)度變?nèi)?，送料過程中由于零件的自重，會將搭邊往中間拉拽，導(dǎo)致無法定位和沖壓。因此對零件料厚小于1mm的零件需要在搭邊上做加強(qiáng)筋，以保證板料在送料過程中的剛度。另外級進(jìn)模通過Pilot銷對每一工位零件進(jìn)行導(dǎo)正，可以保證零件在每一序的精度。

結(jié)束語

模具中零件定位大致可分為邊定位、孔定位和型面定位三種，設(shè)計時優(yōu)先選用孔定位和邊定位，型面定位效果相對比較差，特別對于容易產(chǎn)生反彈的零件。如果沒有邊定位的話，零件質(zhì)量的穩(wěn)定性得不到保證，加大了現(xiàn)場調(diào)試難度。因此對于零件定位在汽車覆蓋件模具中的應(yīng)用需要不斷的學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。