文／陳亞寧，吳曉萌，李瑞串，張海寧·長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心

多工位模具具備快速、高效的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也是其被廣泛應(yīng)用的主要原因。托起塊是多工位模具的重要組成部分，托起塊能否正常工作不僅影響生產(chǎn)節(jié)拍，降低生產(chǎn)效率，還影響產(chǎn)品料邊精度。本文從托起塊結(jié)構(gòu)入手分析托起塊失效的原因并提出解決方案。

某車型后地板左右縱梁后段，為多工位模具。在生產(chǎn)過(guò)程中，托起塊頻繁出現(xiàn)松動(dòng)、卡滯及錯(cuò)位偏移等情況，造成制件工作位置偏移，導(dǎo)致料邊短缺，精度合格率不足85%，直接影響車身搭接精度，造成后地板左右縱梁后段焊接欠點(diǎn)、半點(diǎn)，影響車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中，為避免精度問(wèn)題發(fā)生，生產(chǎn)節(jié)拍降為15 次/min，影響生產(chǎn)效率。

問(wèn)題原因分析

針對(duì)托起塊松動(dòng)、卡滯及錯(cuò)位偏移等情況，應(yīng)從托起塊結(jié)構(gòu)入手分析問(wèn)題原因。

該模具托起塊采用分體式結(jié)構(gòu)，如圖1 所示，中間為托塊本體，兩側(cè)分別一個(gè)推桿作為導(dǎo)向，推桿內(nèi)放置彈簧作為回程力源，本體與推桿采用一個(gè)M8 螺栓和一個(gè)φ6 銷釘連接。

圖1 托起塊

此托起塊結(jié)構(gòu)缺陷：(1)托起塊屬于活動(dòng)部件，18 次/min 的振動(dòng)頻率給推桿連接螺栓、銷釘帶來(lái)巨大的強(qiáng)度壓力，導(dǎo)致螺栓、銷釘松動(dòng)甚至斷裂(圖2)。(2)兩側(cè)推桿結(jié)構(gòu)導(dǎo)致托起塊承受兩個(gè)回程力，對(duì)導(dǎo)向的加工精度和配合精度要求較高，當(dāng)導(dǎo)向磨損增大或回程力源衰減不一致時(shí)，極易造成托起塊無(wú)法頂起。

由于上述結(jié)構(gòu)缺陷，銷釘螺栓的松動(dòng)、斷裂，造成托塊與推桿連接松動(dòng)、錯(cuò)位，造成托起塊上精定位偏移，導(dǎo)致模具生產(chǎn)過(guò)程中制件無(wú)法放入精定位或托起塊帶動(dòng)制件錯(cuò)位而產(chǎn)生壓偏制件，產(chǎn)品料邊精度超差，如圖3 所示。

圖3 托起塊與推桿的松動(dòng)錯(cuò)位

整改方案確定

首先變更托起塊的分體式結(jié)構(gòu)；將托塊與推桿組合的形式改為托起塊導(dǎo)向一體式結(jié)構(gòu)，避免出現(xiàn)連接螺栓、銷釘?shù)葐?wèn)題造成托起塊異常。

其次，調(diào)整托起塊力源位置；兩側(cè)推桿加彈簧的結(jié)構(gòu)造成托起塊兩側(cè)受回程力源，對(duì)托起塊的整體性和推桿導(dǎo)向精度及兩側(cè)力源一致性要求較高；因此需要調(diào)整力源位置，將受力點(diǎn)由兩側(cè)向托起塊中部調(diào)整，對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向位置同步向托起塊中部調(diào)整，提高導(dǎo)向受力一致性，保證托起塊頂起的一致性。

然后，改變力源種類；螺旋彈簧的彈力衰減速度快，且衰減不同步，造成托起塊回程力不一致而工作姿態(tài)異常；將螺旋彈簧變更為氮?dú)鈴椈?，在穩(wěn)定性方面，氮?dú)鈴椈奢^螺旋彈簧更具備優(yōu)勢(shì)，并且具備更大的回程力。

最后，變更托起塊壓板類型，氮?dú)鈴椈删邆涓蟮幕爻塘?，也造成托起塊回程時(shí)對(duì)壓板的沖擊力增大，因此需要提升壓板的強(qiáng)度，保證壓板可承受托起塊高頻次、大力度沖擊，如圖4 所示。

圖4 變更后的托起塊

方案的效果與分析

依據(jù)最新的托起塊結(jié)構(gòu)對(duì)模具進(jìn)行加工改造，如圖5 所示。

圖5 改造完成的托起塊

改善后，托起塊無(wú)法頂起、螺栓銷釘松動(dòng)斷裂的情況消除，多工位18 次/min 的沖壓頻次下托起塊工作狀態(tài)穩(wěn)定無(wú)異常，產(chǎn)品精度由85%提升至90%以上。

方案的進(jìn)一步探索

基于上述方案改造后，后地板左右縱梁后段模具的托起塊卡滯錯(cuò)位、精度不合格及生產(chǎn)節(jié)拍低等問(wèn)題雖然得到解決，但是，在觀測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該模具仍然存在隱患。

開篇我們提到，從托起塊的結(jié)構(gòu)入手分析解決問(wèn)題，雖然得到了預(yù)期的效果，但是，只考慮了托起塊本身的結(jié)構(gòu)，難免受局限，導(dǎo)致仍然存在隱患未消除。

如圖6 所示，后地板左右縱梁后段為左右件，左右件分離前，中間連接部分較窄，強(qiáng)度較弱，導(dǎo)致工作過(guò)程中，制件產(chǎn)生上下顫動(dòng)，雖然還未對(duì)產(chǎn)品的精度和生產(chǎn)效率帶來(lái)影響，但是依然是一個(gè)較大的隱患。因此，我們立足模具整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行分析研究，探索整改方案。

圖6 模具存在隱患

如圖7 所示，模具左右兩側(cè)設(shè)置托起塊，用于支撐左右制件，但由于左右件連接處薄弱，強(qiáng)度不足，導(dǎo)致左右件中部在生產(chǎn)振動(dòng)和自身重力作用下上下顫動(dòng)，形成模具隱患。

圖7 制件顫動(dòng)分析

解決方案

針對(duì)上述情況，可選擇在左右件連接處增加一處托起塊，配合左右兩個(gè)托起塊工作，彌補(bǔ)左右件連接處薄弱、強(qiáng)度不足問(wèn)題；搭配托起塊上的強(qiáng)磁，保證制件在生產(chǎn)過(guò)程中顫動(dòng)量最小。

結(jié)束語(yǔ)

本文是一個(gè)典型的在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)前期設(shè)計(jì)缺陷而進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)的案例，無(wú)數(shù)個(gè)類似案例的積累，無(wú)數(shù)次設(shè)計(jì)優(yōu)化升級(jí)，需要上下游緊密的配合。而任何一個(gè)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步并非一蹴而就，設(shè)計(jì)開發(fā)→生產(chǎn)制造→應(yīng)用驗(yàn)證→用戶反饋→設(shè)計(jì)優(yōu)化，往往都遵循這樣一個(gè)閉環(huán)。