汽車頂蓋模具選沖控制方式的實現(xiàn)

張秀利，孫緒強，張明揚，于旭明，晁會永

（山東濰坊福田模具有限責(zé)任公司，山東 濰坊 261061）

0 引言

汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展推動了汽車及其相關(guān)衍生行業(yè)的發(fā)展，作為汽車車身基礎(chǔ)裝備的模具行業(yè)也步入快速發(fā)展階段。汽車企業(yè)為了滿足消費者多樣化的需求衍生了不同的配置，如汽車是否配備天窗、行李架等，為此模具企業(yè)通過應(yīng)用新技術(shù)，在不增加模具數(shù)量的前提下實現(xiàn)汽車頂蓋天窗孔和行李架孔的選沖，既保證了成形制件的品質(zhì)又提高了生產(chǎn)效率。模具發(fā)展的過程中選沖功能從初期的手動切換到目前的氣動切換，生產(chǎn)方式也從手工生產(chǎn)發(fā)展為自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率得到了提高。

1 手工拆卸

沖小孔（如行李架安裝孔）時通過手工拆卸沖孔凸模固定座實現(xiàn)選沖；沖大孔時（如頂蓋天窗孔）為了減少螺釘數(shù)量，提高拆裝效率，采用整體鑲件或小鑲件+安裝板的方式。上述2種方式在進行選沖時均需停機或拆卸模具，操作不便，且存在安全隱患，此方式目前已淘汰。

2 機床控制

以頂蓋天窗孔為例，如圖1（a）所示，通過設(shè)置不同的刃口深度，配合閉合高度的變化，實現(xiàn)選沖窗口的功能，如圖1（b）所示，左邊為沖天窗孔，右邊為不沖天窗孔，此方式使用方便，但可控范圍較小，因部分刃口進入凹模長度增加，會加劇刃口磨損，一般在批量小且狀態(tài)切換頻繁時采用。

圖1 機床控制方式

3 氣動控制

3.1 標準氣動切換沖孔機構(gòu)

沖孔類氣動切換標準機構(gòu)（見圖2）較常用，有多種類型的標準件，使用方便，一般裝在上模，用氣路軟管連接后通過氣路裝置控制，常用于帶行李架的車型，沖壓時可以選擇是否沖出行李架安裝孔。

圖2 氣動切換沖孔機構(gòu)

3.2 浮動凸模氣動切換機構(gòu)

大型氣動切換機構(gòu)（見圖3）采用氣動切換，沖窗口的凸模鑲件10固定在浮動凸模座1上，浮動凸模座1上配有活動墊板3，浮動凸模座1采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，其導(dǎo)柱13固定在上模座5并穿過活動墊板與浮動凸模座，以滿足沖裁間隙的精度要求。另外浮動凸模機構(gòu)與壓料器之間設(shè)置氮氣彈簧12，可以在浮動凸模機構(gòu)不工作時將其頂起，同時浮動凸模機構(gòu)與上模之間設(shè)置卸料螺釘15。

圖3 大型氣動切換機構(gòu)

需沖出窗口狀態(tài)時，活動墊板被氣缸6推到前方工作位置，上模下行時活動墊板的墊塊4支撐在浮動凸模座底面，沖窗口的鑲件工作，沖出帶窗口的頂蓋制件。當活動墊板被氣缸拉回到非工作狀態(tài)，浮動凸模座的墊塊被拉到空位處，浮動凸模座在氮氣彈簧12的作用下被頂回一定的高度，不再參與窗口的沖裁，沖出無窗口的頂蓋制件。

浮動凸模機構(gòu)中的彈簧2用于模具打開狀態(tài)下克服浮動凸模機構(gòu)的重力，便于裝配環(huán)節(jié)驗證活動墊板的可靠性。此機構(gòu)中，通過活動墊板前后運動，實現(xiàn)浮動凸模在模具中2個不同的位置工作，實現(xiàn)沖窗口和不沖窗口2種狀態(tài)的頂蓋制件成形。

3.3 多用途氣動固定座切換機構(gòu)

雙驅(qū)動氣動切換機構(gòu)（見圖4）其原理與沖孔類氣動切換機構(gòu)一致，但其體積和行程更大，能承受更大的工作壓力。案例中以頂蓋高位剎車燈為選沖對象，因側(cè)整形區(qū)域大，只用一組機構(gòu)不能滿足使用需求，故將2組機構(gòu)并聯(lián)使用，此時應(yīng)注意其動作同步性，因制件狀態(tài)為按批次切換，為了防止沖裁中的震動導(dǎo)致切換裝置失效，應(yīng)設(shè)置保壓閥或保持氣路暢通，使其工作狀態(tài)更可靠。

圖4 雙驅(qū)動氣動切換機構(gòu)

氣動控制分為2種，一種是手動控制，帶有換向閥，由操作者根據(jù)需要選擇沖壓狀態(tài)；另一種是自動控制，利用帶有可編程氣路的機床實現(xiàn)自動控制，同時配合傳感器實時監(jiān)控工作狀態(tài)。

4 工序控制

對于有差異的工作內(nèi)容分別開發(fā)2副模具，其余模具共用，圖5所示的頂蓋有3種狀態(tài)，分別為無天窗、小天窗、大天窗。制件的成形工藝為工序1拉深、工序2修邊沖孔翻邊整形、工序3沖孔翻邊整形。其中工序3的模具有2副，1副用于完成無天窗和小天窗狀態(tài)，另1副用于完成大天窗狀態(tài)，工序2沖孔翻邊采用了圖3所示的氣動切換控制，通過搭配工序3模具實現(xiàn)3種制件狀態(tài)的成形。

圖5 工序控制方式

上述工序中：A0/A1在同1副模具上實現(xiàn)2種狀態(tài)，A0為無天窗狀態(tài)，A1為小天窗狀態(tài)；B0大天窗孔用1副模具實現(xiàn)；工序3有2副模具，分別對應(yīng)A0/A1、B0狀態(tài)；該4副模具通過不同的組合分別生產(chǎn)3種狀態(tài)的頂蓋：A0狀態(tài)（無天窗）：工序1+工序2/A0+工序3/A0；A1狀態(tài)（小天窗）：工序1+工序2/A1+工序3/A1；B0狀態(tài)（大天窗）：工序1+工序2/A0+工序3/B0。

5 結(jié)束語

實際應(yīng)用中上述類型可以單獨使用也可以組合應(yīng)用，模具氣動切換結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工序復(fù)合程度高。為更好地滿足沖壓生產(chǎn)自動化需求，大型氣動切換機構(gòu)需要設(shè)置醒目標識和傳感器進行實時監(jiān)控，并加強首末件巡檢和過程抽檢；采用氣動切換沖孔模已累計生產(chǎn)30余萬件，機構(gòu)可靠，成形的制件狀態(tài)穩(wěn)定，滿足設(shè)計和生產(chǎn)預(yù)期。