沖壓模具導(dǎo)向裝置設(shè)計與優(yōu)化

文/杜洋洋，王磊·上汽大眾汽車有限公司

隨著中國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車產(chǎn)銷量逐年攀升，汽車作為日常交通工具進入尋常百姓家，對生產(chǎn)效率的提升也提出了更高的要求。此外，人們對汽車外觀的要求也越來越高，汽車產(chǎn)品造型趨向復(fù)雜化，模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計也越來越復(fù)雜。

隨著電氣設(shè)備的不斷升級，高速沖壓生產(chǎn)線逐步普及，高速伺服沖壓生產(chǎn)線最高沖次可以達到20 次/min，大部分沖壓件無故障沖次可達到15 次/min，甚至18 次/min。高沖次高產(chǎn)量的生產(chǎn)，對模具的保養(yǎng)和維修提出了更高的要求，模具的拆裝更加頻繁。如何提高模具拆裝效率，并避免拆裝過程模具的意外損壞，成為汽車制造行業(yè)共同關(guān)注的問題。

沖壓模具導(dǎo)向及拆裝困擾

常用的模具外圍導(dǎo)向裝置有導(dǎo)柱、導(dǎo)腿等。模具閉合過程，導(dǎo)腿先進行導(dǎo)向(粗定位)，然后導(dǎo)柱嵌入導(dǎo)套進行導(dǎo)向(精導(dǎo)向)，如圖1 所示。模具沖壓運動過程，內(nèi)部導(dǎo)向裝置主要依靠導(dǎo)柱與側(cè)導(dǎo)板的配合來完成。其中，運動過程不存在脫離情況，如圖2所示。

圖1 模具外圍導(dǎo)向

圖2 模具內(nèi)部導(dǎo)向

由于沖壓件造型趨向復(fù)雜，沖壓成形工藝趨向復(fù)雜性與集中性。沖壓模具中存在大量側(cè)向整形與側(cè)沖孔機構(gòu)，這也導(dǎo)致了拆裝過程的復(fù)雜性與難度系數(shù)，如前門內(nèi)板、后門內(nèi)板、后蓋內(nèi)板、后蓋外板等模具，如圖3 ～圖6 所示。行車工吊裝壓料板拆裝過程中，由于缺少導(dǎo)向，壓料板存在晃動。一方面增加了拆裝的難度，影響拆裝效率，增加了工作量，另一方面極易對周邊側(cè)向整形與側(cè)沖/側(cè)切結(jié)構(gòu)造成損壞，影響模具安全。

圖3 前門內(nèi)板上模(切邊沖孔)

圖4 后門內(nèi)板上模(切邊沖孔)

圖5 后蓋外板上模(切邊沖孔)

圖6 后蓋內(nèi)板上模(切邊沖孔)

模具拆裝導(dǎo)向裝置設(shè)計

參考模具外圍導(dǎo)向裝置，拆裝過程粗定位與精導(dǎo)向配合使用，可減少裝配過程中壓料板的晃動，減少對周邊側(cè)向機構(gòu)的影響。因此，可設(shè)計增加導(dǎo)向桿作為拆裝過程的粗定位。

導(dǎo)向桿一端設(shè)計成螺紋(M20)，可安裝在模架上。下部設(shè)計成臺階結(jié)構(gòu)，可承受側(cè)向力，避免壓料板導(dǎo)入過程出現(xiàn)晃動，導(dǎo)致螺紋段受力變形。中間導(dǎo)向段長度可根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的差異進行調(diào)整。上部為導(dǎo)入段與扳手夾緊部位，導(dǎo)入段可設(shè)計成凸臺結(jié)構(gòu)，便于壓料板過孔插入，扳手夾緊部位設(shè)計成夾角為90°的四平面，可方便鉗工使用活絡(luò)扳手進行擰緊與拆卸操作，具體如圖7 所示。

圖7 導(dǎo)向桿

導(dǎo)向桿與壓料板導(dǎo)向通孔為間隙配合，設(shè)計壓料板導(dǎo)向通孔單邊1mm 間隙；導(dǎo)向桿與下部臺階為過渡配合，考慮到加工精度及安裝便利性，可將模架臺階孔的直徑適當(dāng)放大，做成間隙配合；下部為螺紋連接，為保證導(dǎo)向桿螺紋連接的有效深度，需保證模架內(nèi)螺紋長度足夠，如條件允許可將模架內(nèi)螺紋孔打通，具體如圖8 所示。

圖8 導(dǎo)向桿配合示意圖

根據(jù)3-2-1 定位原則，單個需要拆裝的活動部件需要設(shè)置2 個定位(導(dǎo)向桿)，可限制其在平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，即減少壓料板拆裝過程中的晃動?？紤]到?jīng)_壓模具壓料板的體積普遍較大，2 個導(dǎo)向桿的安裝位置需要盡量按照對角線原則進行布置。另外，由于導(dǎo)向桿與壓料板過孔為間隙配合，單邊間隙較小(僅1mm)，為提高導(dǎo)向桿導(dǎo)入壓料板過孔的效率，需進行人工干涉。為實現(xiàn)人工操作的便利性，可將壓料板過孔設(shè)計在壓料板靠近邊緣的位置，導(dǎo)向桿位置示意圖見圖9。

圖9 導(dǎo)向桿位置示意圖

上模壓料板裝入過程，導(dǎo)入壓料板導(dǎo)向孔前—進入導(dǎo)向孔—導(dǎo)向過程—導(dǎo)向結(jié)束，具體如圖10 ～圖13 所示。其中，導(dǎo)向桿可進行共用，模具裝配前需先將導(dǎo)向桿擰入模架，導(dǎo)向結(jié)束后可將導(dǎo)向桿拆除供其他需裝配的模具使用。

圖10 導(dǎo)入前

圖11 進入導(dǎo)向孔

圖12 導(dǎo)向過程

圖13 導(dǎo)向結(jié)束

模具拆裝導(dǎo)向裝置的可推廣性

上述針對模具拆裝難點設(shè)計的模具導(dǎo)向裝置可推廣性較強。針對新項目模具，可以在設(shè)計階段，將定位桿的位置加以設(shè)計布置。針對批量生產(chǎn)模具，可按照設(shè)計原則，根據(jù)實際模具結(jié)構(gòu)布置定位桿的位置，重新加工壓料板配合過孔及模架螺紋安裝孔即可。針對批量模具的改造設(shè)計如圖14 ～圖17 所示。

圖14 前門內(nèi)板上模

圖15 后門內(nèi)板上模

圖16 后蓋外板上模

圖17 后蓋內(nèi)板上模

該導(dǎo)向裝置不僅可用于沖壓模具上模壓料板拆裝過程的導(dǎo)向，還可應(yīng)用于其他活動部件拆裝過程的導(dǎo)向，如側(cè)圍門框整形鑲塊等。

結(jié)束語

本文針對沖壓模具拆裝過程的難點進行了分析，并針對性地設(shè)計了沖壓模具拆裝導(dǎo)向裝置。該拆裝工具的使用，可大幅提升復(fù)雜模具的裝配效率，降低行車工及配合人員的工作量，并大大降低了沖壓模具拆裝過程中意外損壞側(cè)向部件的風(fēng)險。

本文詳細介紹了模具拆裝導(dǎo)向裝置的設(shè)計原則與技術(shù)細節(jié)，對模具的改造工作量小，更改成本低。該導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)簡單，可推廣性高。