基于廢料壓凹機床臺面的模具設(shè)計與制造改善淺析

毛躍武，劉志強，黃維，龐高磊

（廣汽乘用車有限公司，廣東廣州511434）

1 引言

近年來，隨著的汽車行業(yè)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出大量自主品牌汽車以及造車新勢力，各大汽車廠商也在不斷完善各自的生產(chǎn)基地，擴充產(chǎn)能，開發(fā)新車型，開發(fā)新模具。同步的也在建立自己的生產(chǎn)線，沖、焊、涂、總四大生產(chǎn)工藝車間，而對于沖壓車間、沖壓設(shè)備是一種一次性投資大，產(chǎn)品發(fā)展變化的適用較強，屬于一種規(guī)模效益遞增型產(chǎn)業(yè)，而對于沖壓件，最重要的是沖壓生產(chǎn)機床。整車涉及的數(shù)十個沖壓外覆蓋件的模具均都會安排在沖壓線上生產(chǎn)，而對于沖壓機床臺面，以確保生產(chǎn)的穩(wěn)定性，機床臺面與模具安裝的可靠性，就需要確保機床臺面的平面度，所以在日常的使用過程中，需要做好機床臺面的維護。

對目前自主品牌和主流的模具制造廠壓機臺面進行調(diào)查，受使用時長，使用頻次高，大部分的機床臺面均存在成片的小凹坑，布滿工作臺面，類似蜂巢（見表1），基本情況如下。

表1 機床臺面情況

沖壓機床臺面小凹坑，主要是因為沖孔模具，沖落下來的一些小孔廢料，未能在第一時間內(nèi)滑出模具外，或是停留在模具內(nèi)部的筋板上，或是卡在廢料滑板與鑄件的立壁縫內(nèi)，在模具起吊，或震動過程中，再次滑落，部分滑落在機床內(nèi)部，在模具備在機臺上時，剛好落在模具肋條上（見圖1），在機床下壓與連續(xù)不斷的生產(chǎn)過程中，而壓出凹坑。

此類凹坑在一定程度上影響了機床臺面精度，同時也在一定程度上影響了機床臺面的平整性，也影響到生產(chǎn)的穩(wěn)定性，部分廠家會對機床臺面在一定時間期限內(nèi)進行返修或更換?；诖祟愂马?，需要在前期的模具設(shè)計與制造過程中進行規(guī)避，本文講述的是沖壓機床臺面被壓凹坑的改善分析，將通過在沖壓生產(chǎn)廢料滑落的原因，以及沖壓廠的現(xiàn)行處理對策，基于此類情況，在模具設(shè)計、模具制造，提供一些改善小孔廢料滑落的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計建議和模具制造管控建議。

圖1 模具起吊后小孔廢料

2 沖壓生產(chǎn)現(xiàn)場小孔廢料滑落不良情況及主要對策

（1）廢料堆積在廢料滑板上，如圖2所示。

圖2 小孔廢料堆積在廢料滑板上

原因：此類型的沖孔廢料主要為一些小孔廢料，一般直徑大小為φ3～φ10mm，此類小孔廢料下落過程中，由于重量輕，慣性小，下落過程中，受生產(chǎn)線現(xiàn)場的油污（板件上潤滑油、壓機油污）等影響，最后小孔廢料被黏住，堆積在廢料滑板上。

此類小孔廢料滑落過程中，主要是因為廢料滑槽角度不良，常規(guī)標準要求廢料滑板的角度為25°，實際在模具開發(fā)過程中，受限于生產(chǎn)線的閉高，下模允許的投料高度，機床臺面等影響各項影響參數(shù)如下（見圖3）：一二級廢料滑槽的角度均不做到25°，由于都是自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)線首次導(dǎo)入就已經(jīng)決定了模具的閉合高度，投料高度，廢料滑道的長度等，如本文講述的就是某生產(chǎn)線允許的模具閉合高度為1,100mm，下模的投料高度750mm，機床臺面寬度2,500mm，由于廢料需要排出機床，其廢料滑槽角度也受影響，一級廢料滑槽角度只能設(shè)計為20°，二級廢料滑槽角度只能做到17°。

圖3 模具閉高寬度等基本參數(shù)

目前對策：

a.通過人工方式定崗定位處理：此類小孔廢料在每次換件生產(chǎn)，進行下一套模具備模時，安排專門人員進行清掃，頻率為起吊前清掃一次，起吊后，下套模具備前在清掃一次，主要是靠人員方式進行處理，增加天車崗位人員的作業(yè)工時。

b.通過廢料收集盒與人工處理：經(jīng)過不斷的摸索在廢料滑槽底部在安裝一個小的廢料盒如圖4所示，在級廢料滑槽收起來時，此類小孔廢料重新被收集在此盒內(nèi)，且不會滑落在機臺或者是地面上，在線下對模具保養(yǎng)時在進行清掃，縮減在線清掃的人員工時。

圖4 二次廢料收集盒

對于模具設(shè)計與制造改善建議：

①二次廢料收集盒增加，對于廢料滑槽角度不能滿足要求時，在設(shè)計階段就加上二次廢料收集盒。

②設(shè)計成三級廢料滑板：其中第一級與第二級的廢料滑板連接為圓弧連接，通過第一級的廢料滑板角度大，廢料下落時，未正面碰撞，斜面碰撞，在慣性的作用下，產(chǎn)生離心力，加大廢料的滑落速度，以便廢料排出，如圖5所示。此類樣式就需求在設(shè)計時，廢料滑落空間足夠大，中間位置的模具二層筋板需要向下移動，以便能最大程度的調(diào)整第一級廢料滑槽的角度，同時確保模具在制造過程中的，廢料滑板需要按照設(shè)計要求進行折彎，以促使在折彎位置產(chǎn)生離心力而使模具廢料滑出。

圖5 三級廢料滑板

③吹氣裝置：即是在廢料滑落的通道上增加氣源，在生產(chǎn)過程中，同步吹氣，將廢料吹出，加塊廢料滑落的速度。但是在沖壓廠，由于是封閉式生產(chǎn)線，生產(chǎn)線內(nèi)部的氣源吹動，部分廢料飛濺的速度較快，容易造成碎屑，影響到其他生產(chǎn)效率品質(zhì)等，在大型覆蓋件沖壓廠生產(chǎn)較少采用。

④廢料振動裝置：即是在廢料滑槽裝在震動裝置上，在滑落過程中，震動，加塊廢料滑落，但是由于小孔廢料較多，加上油污的附著，小孔廢料也不易滑落。所以在一般的沖壓廠的此項也不采用。

（2）沖孔廢料下落過程中，廢料滑落在模具內(nèi)部的筋板上，如圖6所示。

圖6 廢料滑落在模具內(nèi)部筋板

原因：廢料的落料下落過程中，廢料能停留在模具局部的筋板位置上，廢料的滑落通道未完全封閉，因為廢料下落過程中，由于其是受擠壓出來，每一片的飛濺的位置均不一樣，方向與位置都有隨意性，只要有局部位置未完全封閉，就有廢料飛出的可能。而即使此類廢料滑落在模具的筋板上，又是在模具內(nèi)部，不拆解模具又不易被發(fā)現(xiàn)，而其在受到震動或者是模具移動時，此類廢料晃動就有滑落的可能性，尤其是備模瞬間，受重力撞擊，極易掉落在工作臺面，被模具壓到，而將機床臺面壓凹。

對策：

沖壓現(xiàn)場對于此廢料，只能根據(jù)模具的保養(yǎng)記錄，以及每次備模前后對工作臺面的檢查，來發(fā)現(xiàn)此問題，通過自制廢料檔板優(yōu)化，且需要經(jīng)過一定時間的優(yōu)化，才能徹底的解決此問題。

對于模具設(shè)計與制造改善建議：

模具設(shè)計時，確保廢料通道暢通，不允許在廢料通道內(nèi)增加多余筋板，以使廢料有停留的可能，如圖7所示。

圖7 廢料通道改進

（3）沖孔廢料落下瞬間，四處飛濺，部分落在鑄件與廢料滑板的縫隙內(nèi)，從模具筋板內(nèi)減重孔落在機床臺面上。

原因：主要是由于沖壓大型覆蓋件，基本是屬于鑄造模具，鑄造的模具的表面，受尺寸大小等會產(chǎn)生一定的變形，即鑄件的表面是凹凸不平，常規(guī)的鑄件變形量約為5mm，而常規(guī)使用的廢料滑板，為一般的鐵板，在廢料滑板與鑄件貼合過程中，存在縫隙，且此縫隙，在后序的模具制造過程，不可避免，如圖8所示，所以有廢料就從此縫隙中飛濺，滑落到模具機床臺面上，從模具上面的減重孔排落在機床上，廢料滑落如圖9所示。

對策：

此類廢料的預(yù)防對策在沖壓現(xiàn)場，只能是通過一次次的生產(chǎn)驗證，將廢料滑板與鑄件之間的縫隙補焊死，已此來預(yù)防。大部分情況下，只能通過在現(xiàn)場的模具保養(yǎng)過程中，對模具內(nèi)部進行清掃，所以，掉落在工作臺面上的可能性比較大，也是機床臺面壓凹的主要原因。

圖8 廢料滑板與鑄件側(cè)壁間隙

圖9 廢料滑落可能性

對于模具設(shè)計與制造改善建議：

對于新開發(fā)的模具，在模具設(shè)計與制造過程中，可以模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，通過將此處位置的鑄件做成漏斗式的樣式，相當于鑄件于廢料滑板之件縫隙已經(jīng)被遮擋，如圖10所示。

圖10 漏斗式設(shè)計

如此設(shè)計后，廢料滑落過程中飛濺到廢料滑槽中的縫隙的風險較低，能有效降低此風險，即使局部還有，可以將模具的減重孔封閉處理。

3 結(jié)束語

幾種改善沖孔廢料滑落的方法解析，總結(jié)出來沖孔廢料的滑落具有隨機性，任意性，只要不落在模具內(nèi)部，就不會有此類情況出現(xiàn)的可能性，通過做好如下幾點，就能大大減少廢料滑落到機床臺面的可能性，從而保護機床臺面：

（1）封閉廢料滑落的通道以外的空間。

（2）削減沒有必要的筋條，保證廢料不停留。

（3）想法設(shè)法加快廢料的滑落，速度與角度。

（4）模具制造過程中按照設(shè)計規(guī)劃安裝廢料滑板，安裝時不留間隙。

（5）沖壓現(xiàn)場生產(chǎn)做好備模前后臺面的清掃、清潔。

（6）沖壓生產(chǎn)模具保全做好持續(xù)改善。

綜上做到以上6點，定能降低沖孔廢料滑落在機床臺面的幾率，保護機床臺面的平整度，維持沖壓機床臺面的持續(xù)使用。