一種解決沖壓工序沖突的工藝方法及模具結(jié)構(gòu)

收稿日期：20240401

作者簡介：秦亞浩，主要從事沖壓工藝與模具方面的研究。

摘 要：介紹了一種解決工序沖突的方案以及沖壓模具結(jié)構(gòu)，即下模設(shè)計整體托芯結(jié)構(gòu)并將其他工序需求放置在托芯上，從而實現(xiàn)上翻整形與普通側(cè)翻、側(cè)沖等沖突工序的合并。通過該方案，可減少一序模具，降低制作成本，減少生產(chǎn)周期。

關(guān)鍵詞：沖壓模具；沖壓方案;工序沖突

中圖分類號：TP223

文獻標(biāo)志碼：A

A process method and a die structure for sloving the stamping process conflict

QIN Yahao， CHEN Wenbo， WANG Shaoya， ZHANG Xuguang，

LIAO Xiaogang， HUANG Xiaoqi， FU Jiale， YU Kuanda

［1. ZEEKR Automobile （Ningbo Hangzhou Bay New Area） Co.， Ltd，" Cixi 31530， Zhejiang， China;

2. Geely Auto Group Manufacturing Engineering Center， Cixi 31530， Zhejiang， China］

Abstract： This paper mainly introduces a scheme to slove process conflicts and the structure of stamping die， That is， the stooling mechanism of the lower die is designed and the requirements of other processes are placed on the stooling， so as to realize the combination of the up-flanging and the cam flanging， cam pi and other conflicting processes. Through this program， the number of molds is reduced by one and the production cost is reduced

Key words： stamping mould； stamping layout; stamping process conflict

0 引 言

隨著新能源汽車的快速崛起，除安全、便捷、創(chuàng)新三大造車基本要素外，成本控制在整車制造過程中的重要性更加突顯。如何在同等性能等條件下，合理地控制成本是提高競爭力的關(guān)鍵。

本文以SUV激光釬焊頂蓋為例，介紹了一種解決工序沖突的方案以及沖壓模具結(jié)構(gòu)，從減少模具工序數(shù)出發(fā)，減少模具開發(fā)成本、模具機床使用成本，以及模具保養(yǎng)成本少，從而達到降低整車成本的目的。

1 現(xiàn)有技術(shù)以及結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前階段，各模具廠針對不同制件多采用多工序生產(chǎn)的方式，大部分外覆蓋件工藝排布及模具結(jié)構(gòu)形式穩(wěn)定，但不同工序之間互通較少，如制件復(fù)雜，只能通過增加模具數(shù)量的方式來實現(xiàn)產(chǎn)品的正常生產(chǎn)。在制件成型過程中，OP10通常為拉延結(jié)構(gòu)，因而無法布置其他工序內(nèi)容。修邊沖孔工序采用固定凸模，設(shè)計廢料滑道，依靠機床滑塊下壓來帶動壓芯壓死板料，從而為修邊鑲塊及沖頭提供壓料力，保證制件品質(zhì)；上翻工序通常采用非標(biāo)自制的上翻斜楔或使用托芯結(jié)構(gòu)完成工序生產(chǎn)，側(cè)翻工序則通常為保證制件可以正常取出凸模型面，只能采用子母斜楔或復(fù)合斜楔；“修邊沖孔工序不能進行整體上翻”“上翻下整工序不能進行側(cè)翻”等觀念極大地妨礙了模具工序數(shù)的減少。

當(dāng)前各廠家非常注意對模具制作成本的控制，想方設(shè)法減少模具開發(fā)數(shù)量，但對于SUV激光釬焊頂蓋制件位置的側(cè)翻結(jié)構(gòu)和上翻要求，只能采用兩工序成型結(jié)構(gòu)，即在OP40采用子母斜楔或旋轉(zhuǎn)斜楔側(cè)翻，將制件兩側(cè)翻邊到位，在OP50對制件后側(cè)采用上翻斜楔進行上翻，即上個工序采用旋轉(zhuǎn)斜楔側(cè)翻兩側(cè)，然后在后工序選用反向斜楔上翻邊。這種工藝排布方式，將不同工序內(nèi)容分散布置，導(dǎo)致模具工序數(shù)量不能有效減少。結(jié)構(gòu)排布以及結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 工序沖突的方案以及沖壓模具結(jié)構(gòu)

2.1 工藝方法類技術(shù)方案

工藝排布：將原OP40以及OP50工序合并，即側(cè)翻與上整以及上整與修邊兩個沖突工藝排布為同一工序，如圖2所示。

2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計描述

2.2.1 模具結(jié)構(gòu)概述

本方案在下模設(shè)計整體托芯結(jié)構(gòu)并將其他工序要求放置在托芯上，從而實現(xiàn)上翻整形與普通側(cè)翻，側(cè)沖等工序進行模具合并的方案；圖3、圖4分別為下模與上模的爆炸圖。

2.2.2 模具部件功能描述以及設(shè)計細節(jié)

1） 下模座各個部件功能描述

下模座端頭位置設(shè)計主導(dǎo)向，用于與上模配合保證模具在整體運動過程中實現(xiàn)精確導(dǎo)向，方案功能部件主要為上整修邊鑲塊以及下模托起彈簧，如圖5所示。

上整型修邊鑲塊，主要作用為當(dāng)模具合模到一定程度后完成整形工序，同時，在繼續(xù)閉合過程中完成制件修邊功能；工作原理如圖6所示。

下模托起彈簧，介于整體托芯與下模座之間，用于支撐下模整體托芯結(jié)構(gòu)，保證下模整體托芯結(jié)構(gòu)回程到位。其力源設(shè)計需保證下模托芯最終壓力小于上模壓芯最初壓力。

2）" 整體托芯各個部件功能描述

整體托芯主要為解決工序沖突的主要功能部件，主要包含托芯本體、導(dǎo)向組件、整體凸模、旋轉(zhuǎn)斜楔安裝區(qū)，如圖7所示。

整體托芯結(jié)構(gòu)本體，用于承載側(cè)翻旋轉(zhuǎn)斜楔及整體凸模的部件，其四周設(shè)計有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，必要時還可以設(shè)計導(dǎo)柱等部件，配合上整形修邊鑲塊完成制件工序內(nèi)容。

導(dǎo)向組件，介于整體托芯與下模之間，用于兩者的精確導(dǎo)向。

整體凸模，承載除上整形之外的其余工序

的下模結(jié)構(gòu)。同時兼顧制件符型等功能。

側(cè)翻旋轉(zhuǎn)斜楔安裝區(qū)，用于放置制件側(cè)翻機構(gòu)的區(qū)域，其內(nèi)部設(shè)計有側(cè)翻斜楔所需要的氣缸、限制板、氣罐、支撐件等。同時該區(qū)域也可以根據(jù)安裝工藝布置要求的不同替換為其他結(jié)構(gòu)的安裝區(qū)域。與上整形修邊鑲塊配合，共同組成后工序凸模符型結(jié)構(gòu)，氣缸作為旋轉(zhuǎn)斜楔回程驅(qū)動，如圖7中所示。

3） 側(cè)翻旋轉(zhuǎn)斜楔部件功能描述

部件13—下模旋轉(zhuǎn)斜楔凸模結(jié)構(gòu)，如圖8所示，與圖7的部件11配合，組成制件凸模，并設(shè)計為活動部件，保證制件制成后時順利取出，該部件安裝在托芯側(cè)翻旋轉(zhuǎn)斜楔安裝區(qū)，即圖7的部件12處。圖9為其截面圖。

下模旋轉(zhuǎn)斜楔件工作原理如圖10所示。

4）上模座各個部件功能描述

上模主導(dǎo)向，與下模導(dǎo)向配合保證模具整體精度，方案功能部件主要為側(cè)翻斜楔安裝位置、修邊鑲塊，以及側(cè)沖斜楔，如圖11所示。

修邊鑲塊，與下模上整形修邊鑲塊刃口位置配合，完成制件整形后的修邊工作。

側(cè)沖斜楔，與整體凸模的凹模套進行配合，完成制件沖孔工序。

5） 上模壓芯功能以及設(shè)計細節(jié)描述

上模壓芯，對制件進行成型前壓緊，同時設(shè)置上整形凸模結(jié)構(gòu)，利用設(shè)置在壓芯與上模間的氮氣彈簧，確保下模整體托芯在沖孔等工序完成前到達工作位置，如圖12所示。

2.3 工作原理介紹

模具打開狀態(tài)，下模氣缸（121）充氣后，托芯旋轉(zhuǎn)斜楔（13）被驅(qū)動到位，隨著壓機不斷向下運動，端頭主導(dǎo)向開始接觸，主導(dǎo)向運動平穩(wěn)后，壓芯（17）接觸凸模（11），托芯（2）開始運動，即頂蓋尾部開始進行上整形，等上托芯運動到位，即上整形工序完成。隨后，上壓芯開始運動，運動一段時間后，上模側(cè)翻斜楔（5）先開始運動，隨后側(cè)沖斜楔（16）開始運動，機床繼續(xù)向下運動，開始正修邊，等模具到底閉合后修邊，正修、側(cè)沖以及側(cè)整完成，隨著模具打開，托芯（2）被氮氣彈簧托起至原位置（設(shè)計時需以托芯托起狀態(tài)設(shè)計送取料高度），氣缸（121）泄氣，托芯旋轉(zhuǎn)斜楔（13）旋轉(zhuǎn)回程進行避讓，吸盤進行抓件至下工序模具，單次沖壓行程完成，模具體行程圖如圖13所示。

2.4 技術(shù)優(yōu)點

1）" 在一個斜楔上完成相互沖突的兩種工藝方案內(nèi)容，取消原工藝方案中必須單獨設(shè)計一個工序模具的缺點，降低模具開發(fā)成本約150萬元，成本計算公式如下：

模具成本＝噸位×噸價＝30噸×5萬元/噸＝150萬元

2）" 避免五工序機床的投入使用頻次，減少五工序機床因項目沖突導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長風(fēng)險；

3）" 提升制件生產(chǎn)周期，一批次500件節(jié)約時間約1.5h；效率提升20%。

3 總 結(jié)

本文以SUV激光釬焊頂蓋為例，介紹了一種沖壓模具結(jié)構(gòu)，即下模設(shè)計整體托芯結(jié)構(gòu)并將其他工序要求放置在托芯上，從而實現(xiàn)上翻整形與普通側(cè)翻、側(cè)沖等工序進行模具合并的，優(yōu)化原工藝方案布置形式，將修邊沖孔、上翻、側(cè)翻整形、集合優(yōu)化到同一套模具進行實現(xiàn)，從而達到減小模具開發(fā)成本，提高效率的目的，后期類似工藝（不限于SUV激光釬焊頂蓋）可以參考此原理進行優(yōu)化，減少模具開發(fā)成本、單件沖壓成本，提成整車性價比。

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