淺談汽車覆蓋件一模多件模具單側(cè)生產(chǎn)方案

文／梁大力，姚強，趙飛，曲政，劉益成·一汽-大眾汽車有限公司

對于一套同時沖壓出2 個或4 個沖壓件產(chǎn)品的汽車覆蓋件模具，在生產(chǎn)過程中由于廢品率不同或其他的異常原因，往往由于沖壓裝載器具不平衡，導(dǎo)致批量生產(chǎn)數(shù)量降低或者難以組織繼續(xù)批量生產(chǎn)。這時一般需要進(jìn)行“單側(cè)生產(chǎn)”（也稱偏撇生產(chǎn)），在單側(cè)生產(chǎn)過程中制件會容易出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致制件質(zhì)量波動。為此，本文系統(tǒng)介紹了單側(cè)生產(chǎn)時常用的幾種解決問題的方案。

當(dāng)前汽車覆蓋件沖壓模具中，對于具備空間條件的對稱或投影面積相近的沖壓件產(chǎn)品，往往設(shè)計為一模雙件模具或一模四件模具。舉例說明，像發(fā)罩內(nèi)板和發(fā)罩外板被設(shè)計在一套模具中，簡稱發(fā)罩內(nèi)外板一模雙件，類似的還有后蓋內(nèi)外板一模雙件、門外板一模雙件、門內(nèi)板一模雙件等；一模四件模具像四個門外板被設(shè)計在一套模具中，四個窗框被設(shè)計在一套模具中等。

這種設(shè)計方式可以有效節(jié)省模具投資成本，提高沖壓件生產(chǎn)效率。但是在實際生產(chǎn)過程中，由于一模雙件或一模四件模具中每個零件的返修率、廢品率不盡相同，裝車過程中的各類情況也不盡相同，往往導(dǎo)致可用于生產(chǎn)的工位器具出現(xiàn)不對稱的情況，長期積累易發(fā)生“偏撇”情況，這樣就要求模具在正常生產(chǎn)一段時期后要進(jìn)行必要的單側(cè)生產(chǎn)(即單獨生產(chǎn)一側(cè)零件或一個零件)，單側(cè)生產(chǎn)的主要問題是偏載，由于偏載容易造成質(zhì)量缺陷或設(shè)備、模具損傷。本文主要針對如何避免或減輕偏載問題進(jìn)行幾種解決方案的詳細(xì)介紹。

拉延類模具

拉延平衡塊調(diào)節(jié)

拉延平衡塊(圖1)外觀與行程限制器相似，在拉延成形過程中的功能是決定性的，可以有效調(diào)節(jié)壓邊圈與凹模的間隙。通過局部地調(diào)節(jié)壓邊圈和凹模兩者間的平衡塊，可以使沖壓成形過程中局部的壓料力變小，或完全抵消，防止凹模及壓邊圈空壓或被壓實，進(jìn)而起到保護模具的作用。單側(cè)生產(chǎn)前需要確認(rèn)平衡塊全部著色，保證模具工作的穩(wěn)定性。

圖1 拉延平衡塊

單側(cè)生產(chǎn)前需要調(diào)整平衡塊，通過在模具所有平衡塊上加裝墊片，在不影響模具一模多出及正常工作的前提下，增加模具上所有平衡塊的高度，可以有效抵消單側(cè)生產(chǎn)時產(chǎn)生的偏載力。因為很多模具的平衡塊在生產(chǎn)中是不著色的，所以單側(cè)生產(chǎn)制件時的表面質(zhì)量會產(chǎn)生波動，需對所有平衡塊適當(dāng)增加墊片，保證單側(cè)生產(chǎn)時模具的穩(wěn)定性。

拉延壓料面

在線生產(chǎn)過程中，隨著連續(xù)生產(chǎn)數(shù)量的增加，模具溫度升高，壓料面與凹模的間隙會減小，這在單側(cè)生產(chǎn)中更為明顯，需要對壓料面進(jìn)行更加高標(biāo)準(zhǔn)的著色檢查及研修，從而消除壓料面硬點。

拉延筋槽

鑒于拉延深度及板料流動速度的不同，拉延圓筋在所有筋的形狀中占了大多數(shù)，在調(diào)試需求中占有較大的比例。由于單側(cè)生產(chǎn)模具偏載會導(dǎo)致筋槽局部位置間隙產(chǎn)生變化，所以需要對拉延筋高度及拉延槽R角大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，避免在單側(cè)生產(chǎn)過程中由于筋槽間隙的原因帶來拉毛、縮頸、拉裂等問題，進(jìn)而提高模具單側(cè)連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

拉延下模油缸壓力

可以通過調(diào)整設(shè)備對應(yīng)位置油缸的壓力抵消單側(cè)生產(chǎn)時產(chǎn)生的偏載，參照以往油缸壓力記錄，掌握油缸壓力調(diào)整范圍及數(shù)值，將油缸壓力調(diào)整到最佳狀態(tài)，保證模具單側(cè)工作的穩(wěn)定性。

拉延凸凹模間隙

單側(cè)生產(chǎn)需檢查凸凹模間隙是否合理，如果間隙過小則制件會產(chǎn)生壓痕，間隙過大則板料與模具不服貼會造成制件成形不充分，引起制件質(zhì)量波動。故對著色要求的建議為：凸模中所有成形部位必須100%著色；凹模中所有凹模反凸部位必須100%著色。

壓深標(biāo)記與收料線

單側(cè)生產(chǎn)需要對比樣件壓深標(biāo)記與收料線情況，將單側(cè)生產(chǎn)的拉延件與之前保留的拉延樣件進(jìn)行對比，根據(jù)壓深標(biāo)記與收料線尺寸差異對拉延模具進(jìn)行調(diào)整。

沖裁、翻邊、整形類模具

平衡塊

單側(cè)生產(chǎn)前檢查平衡塊磨損及著色情況：對平衡塊調(diào)整時需要均勻加墊，單獨加墊不可以超過0.20mm，對磨損嚴(yán)重的平衡塊需要及時更換，并且找出平衡塊的磨損原因，從根本上解決問題。

壓料板著色

單側(cè)生產(chǎn)前檢查凸模壓料板著色情況：為了避免單側(cè)生產(chǎn)時的制件質(zhì)量波動，需要進(jìn)一步提高壓料板著色。沖裁、翻邊、整形工序涉及的一些燒焊會導(dǎo)致壓料板著色不均勻，這些是為了提高制件質(zhì)量對拉延缺陷的一種補償，在確認(rèn)各部分導(dǎo)向、限制器都沒有問題的情況下，可以有針對性地進(jìn)行精研，切不可以盲目地為了提高壓料板著色，或者解決制件著色硬點進(jìn)行大面積研修。

上氣墊壓力

單側(cè)生產(chǎn)過程中針對制件缺陷，也可以調(diào)整上氣墊壓力。上氣墊壓力的調(diào)整是對沖裁、翻邊、整形模具調(diào)整的常規(guī)手段，也是最有效的和最快捷的方法。但在單側(cè)生產(chǎn)結(jié)束后應(yīng)及時恢復(fù)相關(guān)參數(shù)，并做好記錄與注明調(diào)整原因，方便日后的單側(cè)生產(chǎn)時進(jìn)行參考。

所有模具的共性問題

壓機參數(shù)

單側(cè)生產(chǎn)時，需要對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行重新確認(rèn)，尤其是壓機四角的壓力。因為沖壓后制件都有不同程度的塑性變形，從而得到一定強度和剛性的制件，使制件得到充分的塑性變形可以消除暗坑、波浪等缺陷；反之塑性變形沒有到達(dá)制件變薄3%以上，拉應(yīng)力消除后就會出現(xiàn)制件大面積回彈，制件表面會出現(xiàn)暗坑、波浪等缺陷。任何成形制件都會有不同程度的回彈量，因此回彈是不可能避免的。只有使回彈后的制件形狀在公差范圍以內(nèi)，才可以保證單側(cè)生產(chǎn)時的制件質(zhì)量穩(wěn)定。

導(dǎo)向

單側(cè)生產(chǎn)前需要檢查導(dǎo)向間隙，包括壓料板導(dǎo)向間隙。導(dǎo)向是直接控制整個模具精度的元件，隨著長時間的工作會加劇導(dǎo)向的磨損，導(dǎo)向精度就會隨之降低，導(dǎo)致各工作部分間隙的改變。對導(dǎo)向間隙進(jìn)行著色及塞尺檢查，如果超出精度要求要及時調(diào)整或更換。尤其是對于單側(cè)生產(chǎn)了一段時間的模具，經(jīng)過長時間的偏載工作，導(dǎo)向間隙會存在或多或少的變化，當(dāng)導(dǎo)向間隙大于其他工作部件間隙后會直接影響制件質(zhì)量。

定位

單側(cè)生產(chǎn)前，檢查定位精度。定位是控制制件投放在模具中位置精度的，如果定位位置不對或不精準(zhǔn)，會改變拉延模具正常的進(jìn)料速度與收料線的長度，使制件產(chǎn)生壓痕、暗坑等缺陷。需要提前對定位的工作情況進(jìn)行檢查，在必要時進(jìn)行合理調(diào)整。

放件位置

單側(cè)生產(chǎn)前，檢查制件放在模具上的位置是否服貼。由于制件在經(jīng)過沖裁、翻邊、整形工序后，制件內(nèi)部的應(yīng)力會得到釋放或產(chǎn)生新的應(yīng)力，使制件產(chǎn)生回彈變形，造成制件與凸模的不服貼?？梢酝ㄟ^加裝吸盤裝置，通過吸附作用使制件與凸模服貼。

回程帶件

單側(cè)生產(chǎn)時，觀察是否有帶件情況。模具工作過程中由于壓機回程速度很快，上模壓料板形成真空導(dǎo)致制件被帶起，在回落到凸模上后不能保證最初的正確位置，使制件在放入下一道工序時位置不固定，導(dǎo)致制件質(zhì)量產(chǎn)生波動，解決方法為在壓料板上加工排氣孔防止形成真空，或者壓料板加裝頂料銷起到退料作用。

取件卡頓

單側(cè)生產(chǎn)時，觀察機械手取件過程中是否有卡頓情況。由于制件與凸模的包裹性，導(dǎo)致機械手取件時產(chǎn)生卡頓現(xiàn)象，嚴(yán)重時導(dǎo)致掉件。解決方法：⑴可以改變機械手取件角度，先抬起一側(cè)防止在凸模內(nèi)產(chǎn)生真空。⑵在凸模非工作區(qū)加工排氣孔。

降節(jié)拍生產(chǎn)

降低模具的生產(chǎn)節(jié)拍，例如由每分鐘15 次改為每分鐘8 次。從模具角度看，降低模具工作速度可以有效減少模具工作時產(chǎn)生的沖擊力，保護在模具的單側(cè)生產(chǎn)時不受損壞，也可以降低單側(cè)生產(chǎn)時產(chǎn)生的偏載力。從機械傳輸角度看，由于單側(cè)生產(chǎn)時機械手取放件過程中單側(cè)受力，導(dǎo)致高速運行時投放不準(zhǔn)確，從而制件質(zhì)量產(chǎn)生波動，降節(jié)拍生產(chǎn)可以增加機械手運行的平穩(wěn)性，消除高速單側(cè)生產(chǎn)時制件的質(zhì)量波動。

針對長期批量偏載生產(chǎn)模具的改造

案例：行李廂后蓋內(nèi)外板改造

將工藝件安裝在下模上，抵消模具在單側(cè)生產(chǎn)過程中的偏載力。首先，需要將模具所用的工藝件參與工作的位置進(jìn)行空開處理，修沖模具所用的工藝件需要去除制件上的修邊線，防止修邊沖孔時產(chǎn)生二次切造成模具刃口損壞。其次，翻邊模具需要將工藝件翻線位置去掉，防止翻邊鑲塊產(chǎn)生拉毛。再次，在下模凸模非工作位置進(jìn)行鉆孔，攻絲用來固定工藝件，在上模需要加工螺釘躲避空開位置，單側(cè)生產(chǎn)前將工藝件緊固在下模上，生產(chǎn)結(jié)束后將工藝件取出。行李廂后蓋內(nèi)外板模具改造包括以下三部分。

⑴制作工藝件，將制件所有工作位置均勻去掉5mm(圖2)。

圖2 工藝件

⑵確認(rèn)上?？臻_位置進(jìn)行鉆孔(圖3)及攻絲(圖4)。

圖3 鉆孔

圖4 攻絲

⑶單側(cè)生產(chǎn)前緊固好工藝件(圖5)。

圖5 工藝件固定

關(guān)于工藝件的使用有如下注意事項：

1)對現(xiàn)有模具改進(jìn)前，需要論證模具安裝工藝件的可行性。

2)需要制定模具更改方案，制定模具更改周期。

3)首次安裝工藝件需要大線調(diào)試，更改壓機及機械手參數(shù)，防止工藝件被機械手抓取時變形。

4)防止單側(cè)生產(chǎn)時模具損傷，提高制件質(zhì)量穩(wěn)定性，可以嘗試降速生產(chǎn)。

5)單側(cè)生產(chǎn)結(jié)束，將工藝件取出后，為了可重復(fù)使用需要妥善保管，防止變形。

6)單側(cè)生產(chǎn)模具的轉(zhuǎn)線生產(chǎn)時，由于壓機精度差異，同樣需要進(jìn)行調(diào)試，防止模具損傷，消除隱患。

7)單側(cè)生產(chǎn)外表面件時會有表面質(zhì)量差異，與質(zhì)保重新制作適用于單側(cè)生產(chǎn)的極限樣件，并保留好以便進(jìn)行參照。

8)如果單側(cè)生產(chǎn)件質(zhì)量不穩(wěn)定，可以考慮發(fā)備件。

9)模具一年只生產(chǎn)單側(cè)件一次或兩次，盡量集中生產(chǎn)，減少停臺工藝損失。

結(jié)束語

單側(cè)生產(chǎn)在實際生產(chǎn)過程中非常普遍，部分模具可以不做調(diào)整，或者改進(jìn)后直接生產(chǎn)。但需要注意控制生產(chǎn)節(jié)拍，速度不宜過快。并且注意單側(cè)生產(chǎn)數(shù)量，不可以在未采取任何措施的情況下長期單側(cè)生產(chǎn)，避免由于長期單側(cè)生產(chǎn)導(dǎo)致對模具導(dǎo)向間隙及相關(guān)工作部位的異常磨損甚至損壞。

對無法單側(cè)生產(chǎn)的模具，需要積極組織相關(guān)部門進(jìn)行研討，找出解決方案，例如：對于機械手取件位置、放件位置、壓機曲線等進(jìn)行優(yōu)化，對單側(cè)生產(chǎn)制件質(zhì)量重新評估，確定單側(cè)生產(chǎn)極限樣件等等，從而實現(xiàn)模具單側(cè)生產(chǎn)。

另外，一定要避免為了彌補沖壓件裝載器具不平衡，在模具雙出或多出生產(chǎn)后將多余產(chǎn)品強制報廢，堅決杜絕浪費現(xiàn)象的發(fā)生。