大型金屬板材成形模具的快速換模研究

田華明，石 慧

（1．揚州制匯互聯(lián)信息技術有限公司，江蘇 揚州 225127；2．揚州辰優(yōu)機電科技有限公司，江蘇 揚州 225127）

在精益生產(chǎn)中，將換模時間定義為：從前一品種最后一個合格產(chǎn)品到下一品種第一個合格產(chǎn)品之間的間隔時間。隨著汽車工業(yè)對高效率、自動化程度的提高，生產(chǎn)過程中快速產(chǎn)品換型是實現(xiàn)生產(chǎn)均衡化、減少在制品庫存的一個重要的因素。本文對大型金屬板材模具的換模系統(tǒng)及更換流程的研究，顯著縮短換模時間。

1 大型金屬板材模具快速換模系統(tǒng)

大型金屬板材用壓力機的快速換模系統(tǒng)包括：移動工作臺、模具自動夾緊裝置、以及柔性控制單元。

1.1 移動工作臺

金屬板材模具進行換型時，放置在移動工作臺上的上模和下模被移出壓力機，另外的移動工作臺帶著重新裝上的模具移入壓力機。為下一種沖壓件所需模具的準備工作在壓力機外與生產(chǎn)同時進行。

在使用移動工作臺的換模系統(tǒng)中，左、右方向移出軌道以及交叉移動工作臺（T型軌道）系統(tǒng)得到了普遍應用，但前者占據(jù)較大的空間。自動換模在10～30min內(nèi)就能完成，時間差別取決于模具運輸系統(tǒng)的不同，在最現(xiàn)代化的設備上，只需不到10min的時間就可以換模完畢。

1.2 模具夾緊裝置

模具在工作臺的緊固底板上和模具在滑塊上的夾緊過程必須盡可能快速和性能可靠。夾緊裝置基本上由電氣和液壓控制，有些還與彈簧力、絲杠和鍥形塊作用或者與自鎖機械控制機構(gòu)組合起來，但都必須始終保證安全可靠。

夾緊裝置的選擇取決于夾緊力、模具種類、壓力機類型和壓力機的自動化程度。上模和下模經(jīng)常采用不同的夾緊裝置，因為下模是被推上工作臺的，上模是垂直安裝到滑塊上的。

T型槽夾緊裝置經(jīng)常用于中型模具的夾緊。夾緊油缸由壓力機液壓系統(tǒng)以25MPa壓力提供，最高可以產(chǎn)生200kN的夾緊力。夾緊裝置通過降低油壓由彈簧力作用松開，夾緊裝置的安全可靠性由采用T型槽的封閉形狀和監(jiān)控壓力傳感器來保證，當出現(xiàn)壓力降低時，壓力傳感器使壓力機馬上處于停機狀態(tài)。

對于模具寬度不同的大型模具則大多采用一種按模具尺寸自動調(diào)節(jié)的夾緊裝置。這種帶調(diào)節(jié)機構(gòu)的夾緊裝置可采用液壓、電氣或液壓機械式組合使用。

1.3 柔性控制單元

采用數(shù)控系統(tǒng)柔性控制單元對液壓機的工作參數(shù)進行重新調(diào)整，不到兩分鐘就使液壓機投入生產(chǎn)，從而使生產(chǎn)時間與停機時間的比率大大提高。

將所選擇的模具號通過柔性控制單元設定好，按動開動按鈕，模具更換的全部動作就會依次完成：一是移動工作臺移出，二是移動工作臺到位并調(diào)整好，頂桿更換裝置根據(jù)工藝要求配置頂桿，大型金屬板材模具裝上移動工作臺，模具自動夾緊器夾緊模具，移動工作臺移進機內(nèi)并調(diào)整好。移動工作臺具有速度快、定位準確的特點?？筛鶕?jù)用戶現(xiàn)場實現(xiàn)左右、前后以及T型移動。

對數(shù)據(jù)庫提供的行程坐標、壓力坐標和時間坐標進行自動調(diào)節(jié)，這些數(shù)據(jù)能最佳適應不同成形件特殊的生產(chǎn)條件，并且在換模過程中自動從數(shù)據(jù)庫取出并進行調(diào)整。

2 效果評價

大型金屬板材模具的快速更換系統(tǒng)優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：

（1）縮短換模時間，增加換模次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。純手工更換模具完成大型覆蓋件的沖壓生產(chǎn)，生產(chǎn)節(jié)拍最高只有3～5次/min，生產(chǎn)效率低；操作人員對模具的夾緊力控制不均勻，易造成模具的閉合精度不高，從而導致沖壓制件質(zhì)量差。

（2）操作方便，定位精準，更具標準化生產(chǎn)能力。傳統(tǒng)的人工或吊車搬運模具方式困難且不安全，不易準確送達模具的定位點。采用新的換模技術就很容易實現(xiàn)換模和模具運送。

（3）提高操作人員的安全性。操作人員不需要進入模具閉合區(qū)域進行夾緊與放松模具，避免了機器下操作的危險。模具在機外由快速夾緊器完成，更換頂桿由機外頂桿更換裝置實現(xiàn)快速換模。

（4）縮短交貨周期，增加庫存周轉(zhuǎn)率，減少管理工作負荷。通過快速換模，縮短不同類型產(chǎn)品的交貨周期，降低庫存時間，增加出貨率，降低企業(yè)管理成本。

3 結(jié)束語

通過大型金屬板材模具的快速換模研究，縮短生產(chǎn)線產(chǎn)品換型時間，是企業(yè)實施精益生產(chǎn)的基礎工作。較短的產(chǎn)品換型時間有助于實現(xiàn)生產(chǎn)均衡化，提高對市場需求變化的響應能力，降低運作成本，增強企業(yè)競爭力。