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高速自動(dòng)化沖壓線模具改造技術(shù)

2013-08-22 08:26:00胡小軍江鈴五十鈴汽車有限公司沖壓廠
鍛造與沖壓 2013年14期
關(guān)鍵詞:江鈴雙拼拉延

文/胡小軍·江鈴五十鈴汽車有限公司沖壓廠

高速自動(dòng)化沖壓線模具改造技術(shù)

文/胡小軍·江鈴五十鈴汽車有限公司沖壓廠

當(dāng)前,隨著科技的不斷發(fā)展,制造工業(yè)水平在不斷提高,國內(nèi)一些汽車公司正逐漸由傳統(tǒng)的手動(dòng)沖壓線生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化沖壓線生產(chǎn)。江鈴五十鈴汽車有限公司沖壓廠在引進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)線初期,由于現(xiàn)有模具為手動(dòng)沖壓線模具,模具各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)及生產(chǎn)狀態(tài)都無法適應(yīng)自動(dòng)化線的要求。在新品項(xiàng)目中設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化模具到位前,需要將產(chǎn)量較大的舊車型模具轉(zhuǎn)入自動(dòng)化線生產(chǎn),一方面可以有效提升生產(chǎn)效率,另一方面可以充分利用新設(shè)備提升產(chǎn)能。本文僅以江鈴手動(dòng)線模具轉(zhuǎn)自動(dòng)化線模具改造項(xiàng)目為例,展示自動(dòng)化模具改造的流程、實(shí)例與效益分析。

圖1 江鈴A4高速?zèng)_壓自動(dòng)化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)

自動(dòng)化沖壓線模具改造流程

掌握自動(dòng)化模具設(shè)計(jì)要求

在進(jìn)行模具自動(dòng)化改造前,必須充分了解自動(dòng)化設(shè)備參數(shù)與性能,掌握模具設(shè)計(jì)技術(shù)要求,如圖1所示,江鈴A4高速?zèng)_壓自動(dòng)化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)。具體來講,需要注意的有以下幾方面:所有模具必須通過設(shè)備干涉曲線進(jìn)行干涉檢查的最終確認(rèn),確保模具在批量生產(chǎn)過程中與設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生干涉并留有足夠的安全余量;自動(dòng)化設(shè)備各有差異,要保證模具生產(chǎn)時(shí)每序制件中心偏差在設(shè)備允許范圍內(nèi),但一般不取設(shè)備極限數(shù)據(jù)。以江鈴A4線為例,模具在設(shè)計(jì)時(shí)必須將每序制件中心保持在同一直線位置;模具的裝模高度、安裝位置必須與設(shè)備匹配,上模安裝槽尺寸要滿足夾緊器的范圍并確保模具與夾緊器不會(huì)產(chǎn)生干涉;設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮增加感應(yīng)器的位置,預(yù)留接線盒及布線空間;生產(chǎn)方面考慮自動(dòng)化排廢料的要求,沖孔廢料盡量考慮隨廢料滑出模體。

模具改造前的排查

在模具自動(dòng)化改造項(xiàng)目啟動(dòng)前,需確定適合的模具作為改造對(duì)象。此外,還要全面考慮模具的干涉曲線情況(圖2)、產(chǎn)品的年產(chǎn)量、模具的改造難易程度、產(chǎn)品的工序數(shù)、生產(chǎn)排廢料情況等。對(duì)于雙動(dòng)拉延模,要考慮是否可實(shí)現(xiàn)雙動(dòng)改單動(dòng)(自動(dòng)化線一般全部采用單動(dòng)壓機(jī)),有套件的模具是否可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化接料,盡量選取可實(shí)現(xiàn)雙拼改造的模具。江鈴A4線模具自動(dòng)化改造項(xiàng)目,改造前共排查34個(gè)件137套模具,最后選出16個(gè)件62套模具作為改造對(duì)象。在改造設(shè)計(jì)工作前,進(jìn)行查找圖紙測(cè)量實(shí)物以確定模具各項(xiàng)參數(shù)的工作,以便于后續(xù)設(shè)計(jì)使用。

圖2 模具的干涉曲線情況

改造方案的制定

經(jīng)過排查確定可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化改造的模具,需要按自動(dòng)化模具要求進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先確定的是,模具增加墊板的規(guī)格尺寸,因?yàn)閴|板需要重新制作周期長(zhǎng),必須優(yōu)先啟動(dòng);根據(jù)上模安裝槽位置及設(shè)備自動(dòng)夾緊器位置,確定上模是否需要新增墊板或者是否可實(shí)現(xiàn)壓板槽位置改造;根據(jù)設(shè)備機(jī)械手及端拾器相關(guān)參數(shù),確定模具下模高度,以便為下模新增墊板選擇合適的高度;為提高生產(chǎn)效率,需保證增加墊板后各工序下模型面保持在同一水平高度;完成墊板設(shè)計(jì)后,再進(jìn)行模具改造具體方案的設(shè)計(jì)。

具體的設(shè)計(jì)方案是:根據(jù)模具噸位選擇支撐氮?dú)飧仔吞?hào)及安裝位置;拉延模需要設(shè)計(jì)增加二級(jí)頂桿;按照工序件形狀選擇合適的位置增加板料感應(yīng)器;模具排廢料的設(shè)計(jì)等。將以上所有改造內(nèi)容編制成模具改造方案工單,外購件和自制件編制具體型號(hào)清單,繪制自制件加工圖紙,以便后續(xù)的采購和制作。對(duì)于左右對(duì)稱件的模具優(yōu)先制定雙拼改造方案,即下模共用一塊墊板,上模墊板分開安裝。在江鈴A4線模具自動(dòng)化改造項(xiàng)目的16個(gè)件中,4個(gè)件采用雙拼改造設(shè)計(jì),另外含套件模具,設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮套件的抓取及收集。

改造工作實(shí)施與調(diào)試

模具墊板及外購、自制件全部到位后,即可啟動(dòng)模具改造工作。按照前期設(shè)計(jì)好的模具改造方案進(jìn)行模具的相應(yīng)加工及備件組裝,需要注意的是以下幾方面:墊板與模具采用螺釘加鍵方式進(jìn)行安裝;氮?dú)飧装惭b后要保證模具自由狀態(tài)氮?dú)飧字蚊姹然瑝K高10mm,以方便滑塊取出;拉延模所增加的二級(jí)頂桿是活動(dòng)式結(jié)構(gòu),對(duì)于拉延行程大的情況,需要在墊板的二級(jí)頂桿過孔中增加鋼套;投入檢測(cè)開關(guān)和感應(yīng)器的設(shè)置位置必須合理,一級(jí)廢料滑道保證25°,對(duì)于角度小的滑道增加濾油網(wǎng)板。自動(dòng)化模具改造完成后,必須保證充足的庫存,才可安排自動(dòng)化線調(diào)試,調(diào)試過程主要驗(yàn)證模具與設(shè)備安裝及定位的尺寸是否準(zhǔn)確,各工序零件幾何中心是否一致,模具與設(shè)備的干涉情況是否和前期分析吻合,如果這些方面存在問題需要重新制定模具改造方案。端拾器抓取物料的穩(wěn)定性、感應(yīng)器的可靠性、廢料的排放及產(chǎn)品質(zhì)量等方面問題,可以通過現(xiàn)場(chǎng)不斷調(diào)試達(dá)到模具與自動(dòng)化設(shè)備的匹配。

自動(dòng)化沖壓線模具改造實(shí)例

江鈴A4線模具自動(dòng)化改造項(xiàng)目共有16個(gè)產(chǎn)品62套模具,這些模具改造涵蓋了各種情況下的自動(dòng)化改造方式,本文列舉有代表性的改造實(shí)例進(jìn)行介紹。

單動(dòng)拉延模具自動(dòng)化改造并包含后序氣墊改造

T150全順后地板設(shè)定工序?yàn)椋篛P10單動(dòng)拉延→OP20整形→OP30修邊沖孔。其中,OP20整形模改造前要求使用設(shè)備氣墊,但A4線設(shè)備只有第一臺(tái)機(jī)床帶氣墊功能,所以對(duì)模具進(jìn)行氮?dú)飧状鏆鈮|的改造。主要改造內(nèi)容包括以下3方面。

圖3 OP10單動(dòng)拉延模的改造

⑴改造OP10單動(dòng)拉延模(圖3)。拉延是單動(dòng),為達(dá)到自動(dòng)化線下模型面最低高度要求必須增加墊板,墊板上需開設(shè)頂桿過孔,二級(jí)頂桿做成活動(dòng)式結(jié)構(gòu)。上模壓板槽根據(jù)設(shè)備快速夾緊器位置,可實(shí)現(xiàn)壓板槽改造,否則必須增加上模墊板。拉延模的感應(yīng)裝置設(shè)置為3個(gè)投入檢測(cè)開關(guān),接線盒裝在下墊板的右側(cè)。拉延模的主要改造內(nèi)容適用于其他所有單動(dòng)拉延模,具體的改造參數(shù)進(jìn)行調(diào)整即可。

⑵改造OP20整形模(圖4)。該整形模特殊性在于改造前要求使用設(shè)備氣墊,所以需針對(duì)下模氣墊改造,在下模原頂桿位置增加氮?dú)飧滓源嬖O(shè)備氣墊。下模增加墊板后,使下型面高度與拉延模一致,上模壓板槽和拉延模一樣可實(shí)現(xiàn)壓板槽改造,模具感應(yīng)裝置設(shè)置為2個(gè)傳感器。除拉延模外,其他工序模具需要安裝四個(gè)支撐氮?dú)飧住?/p>

圖5 OP30修邊沖孔模的改造

⑶改造OP30修邊沖孔模(圖5)。修邊模的改造同樣需要增加下墊板達(dá)到各工序下型面高度一致,以提高自動(dòng)化生產(chǎn)效率。模具上??蓪?shí)現(xiàn)壓板槽的改造,和整形模一樣,必須增加四個(gè)支撐氮?dú)飧?,增?個(gè)傳感器和1個(gè)接線盒,由于工序內(nèi)有修邊,下模需設(shè)置二級(jí)廢料滑道。對(duì)沒有特殊情況的修邊沖孔模,此模具改造方式通用。

雙動(dòng)拉延含套件的雙拼自動(dòng)化改造

J001/003前門外板左右設(shè)定工序?yàn)椋篛P10雙動(dòng)拉延→OP20修邊沖孔→OP30翻邊整形→OP40修邊沖孔。考慮到此產(chǎn)品為左右對(duì)稱件,設(shè)計(jì)時(shí)采用雙拼方式,雙動(dòng)拉延模改造成單動(dòng)。產(chǎn)品本身含有套件,原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為套件在OP30切開并落入下模腔,手工停機(jī)取件,轉(zhuǎn)自動(dòng)化線手工取件的生產(chǎn)方式就不能繼續(xù)使用。模具改造時(shí)必須考慮套件的自動(dòng)化出料,因此改造的難度比較大。

⑴雙拼改造OP10雙動(dòng)拉延模(圖6)。模具改造方式設(shè)計(jì)為雙拼,左右件所有同工序的模具必須以雙拼方式安裝一塊下模墊板,拉延模墊板需要設(shè)置二級(jí)頂桿過孔,同樣采用活動(dòng)式二級(jí)頂桿機(jī)構(gòu)。對(duì)拉延模,重點(diǎn)是進(jìn)行雙改單的設(shè)計(jì),將原凸模芯安裝在下墊板,壓邊圈反向裝在下模,凹模則作為上模。其他方面與單動(dòng)拉延模改造方式一樣,由于是左右件模具雙拼,對(duì)雙拼模具的閉合高度要求很高,因此所有雙拼模具最后均需要做等高加工(對(duì)需要裝上墊板的雙拼模先等高加工再裝上墊板)。

⑵OP20修邊沖孔模的改造跟修邊沖孔類模具的改造方案相同,只是增加了雙拼及等高加工的要求。

圖7 雙拼改造OP30翻邊整形模

圖8 4道工序中模具雙拼自動(dòng)化整改后

⑶雙拼改造OP30翻邊整形模(圖7)。為保證套件的自動(dòng)化抓取,必須取消原有的套件掉入下模腔手工停機(jī)取料的方式。設(shè)計(jì)采用將套件切開后頂出模面,使套件和基本件同時(shí)抓取到后道工序,因此須在套件下部改造增加彈料板,同時(shí)保證套件切開后的位置穩(wěn)定性,并使套件高度低于基本件高度以便后續(xù)放料不產(chǎn)生干涉。此套模具改造的特殊性在于套件頂出設(shè)計(jì),其他方面和修邊翻整類模具改造方式一樣。

⑷OP40修邊沖孔模的改造同前,只需要考慮OP30套件的放置,在下模對(duì)應(yīng)位置增加一個(gè)托料板,便于后續(xù)抓料裝框,同時(shí)考慮套件周邊廢料的排出整改。

4道工序雙拼自動(dòng)化整改后效果如圖8所示。

表1 模具改造前后的生產(chǎn)效率進(jìn)行對(duì)比

圖9 PK左前門外板FTT效果

模具自動(dòng)化改造效益分析

A4線模具改造項(xiàng)目不僅可以緩解中心區(qū)產(chǎn)能不足的問題,還可充實(shí)新建自動(dòng)化線富余的產(chǎn)能,并有效提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。對(duì)模具改造前后的生產(chǎn)效率進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見表1。經(jīng)過對(duì)比,發(fā)現(xiàn)A4線模具自動(dòng)化改造后的生產(chǎn)效率有50%左右的提升,特別是雙拼改造的產(chǎn)品,效率提升甚至超過100%。原手工線不帶清洗機(jī),外板件表面包點(diǎn)造成部分產(chǎn)品返修率高達(dá)50%。轉(zhuǎn)入自動(dòng)化線后,產(chǎn)品FTT由50%提升到90%以上,如圖9所示。

結(jié)束語

模具要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),除了依靠設(shè)備的自動(dòng)化功能之外,模具開發(fā)前期必須做很多特殊的設(shè)計(jì)來滿足自動(dòng)化生產(chǎn)要求。對(duì)于非自動(dòng)化線模具轉(zhuǎn)自動(dòng)化線改造而言,存在很多先天的局限性,必須充分考慮改造成本、改造風(fēng)險(xiǎn)等因素才能實(shí)施模具改造。如凸模芯為一體式的雙動(dòng)拉延模,進(jìn)行雙動(dòng)改單動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)就很大,一般不予考慮。對(duì)不同的自動(dòng)化生產(chǎn)線,模具改造的要求也不相同,主要體現(xiàn)在模具的干涉檢查標(biāo)準(zhǔn)及模具安裝要求等方面。本文所述模具改造要點(diǎn)是筆者在江鈴A4自動(dòng)化線模具改造項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。目前所有模具改造已經(jīng)完成,為公司創(chuàng)造了顯著的效益。

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