關(guān)于汽車模具多工位自動化技術(shù)的研究

魏新華

摘 要：當(dāng)前，國內(nèi)多工位模具的設(shè)計(jì)與制造處于起步應(yīng)用階段，要想快速與國際模具行業(yè)技術(shù)接軌，參與國際模具市場競爭，就必須努力探究并迅速掌握多工位自動化模具的開發(fā)技術(shù)，論文通過參照企業(yè)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國外標(biāo)準(zhǔn)對多工位自動化技術(shù)進(jìn)行研究分析，提出在沖壓機(jī)一次完整沖壓過程中實(shí)現(xiàn)六套模具的聯(lián)合動作，自動取送坯料及半成品，免去人工操作，提高沖壓效率，降低成本，實(shí)現(xiàn)沖壓自動化。該技術(shù)對車身工藝產(chǎn)品的質(zhì)量能夠大幅提升，有效的降低了生產(chǎn)所需要的時(shí)間和成本。

關(guān)鍵詞：汽車模具；多工位；自動化；新技術(shù)

引言

德國的卡爾·本茨于1886年制造出第一輛用內(nèi)燃發(fā)動機(jī)驅(qū)動的汽車，世界上第一輛車發(fā)明至今已有百年歷史。制造商們從來就沒有停止過對新車型的研究，期初汽車零部件都由手工制造，直到亨利？福特使汽車零部件標(biāo)準(zhǔn)化，這就為流水線制造打下了基礎(chǔ)。中國的汽車工業(yè)直到50年代才開始，上海汽車工業(yè)總公司已與德國大眾和美國通用兩大汽車公司建立了合資企業(yè)，汽車工業(yè)與外國合資標(biāo)志了中國汽車工業(yè)發(fā)展的一個(gè)新階段。目前，汽車制造業(yè)市場競爭激烈的，通用、豐田、日產(chǎn)和福特等汽車廠商都將眼光瞄準(zhǔn)了中國市場，不斷地將最新的車型同步推向中國市場。為了提高市場競爭力，各大汽車廠新車型的開發(fā)周期不斷縮短，在汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中多工位自動化設(shè)備是當(dāng)前競爭的新型工藝手段，該技術(shù)保證了車身沖壓件能夠快速地制造。其主要特點(diǎn)是在一臺多工位設(shè)備下可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對多套模具進(jìn)行安裝生產(chǎn)，在工作過程中應(yīng)用自動轉(zhuǎn)序、上料等操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高速生產(chǎn)沖壓件，整個(gè)過程通過一臺設(shè)備實(shí)現(xiàn)無人操作即可實(shí)現(xiàn)全序工裝生成。

1.汽車車身冷沖壓模具的分類

國家標(biāo)準(zhǔn)中的沖模基本類型共44種（GB/T8845-1988），在這里僅介紹我公司承攬項(xiàng)目中的已設(shè)計(jì)、加工、制造完成的模具類型。

沖裁類：落料模、沖孔模、修邊模、切斷模、切口模、切角模等。

沖裁類的特殊模具：側(cè)（吊）修邊模、側(cè)（吊）沖孔模、側(cè)（吊）切斷模等。

成型類：壓型模、成型模、拉延模、整形模、翻邊模、翻孔模、彎曲模等。

成型類的特殊模具：側(cè)整形模，吊、側(cè)翻邊模

2.多工位模具的應(yīng)用

隨著汽車沖壓生產(chǎn)高效化和自動化的發(fā)展，多工位模具和自動化模具在汽車沖壓件的生產(chǎn)中應(yīng)用將更加廣泛。形狀復(fù)雜的沖壓件，特別是一些按傳統(tǒng)工藝需要多副沖模分序沖制的中小型復(fù)雜沖壓件，越來越多地采用級進(jìn)模成形。級進(jìn)模具是一種高新技術(shù)模具產(chǎn)品，技術(shù)難度大，制造精度要求高，生產(chǎn)周期長。其技術(shù)難點(diǎn)在于排樣設(shè)計(jì)優(yōu)化、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和高精度的制造技術(shù)。壽命可高達(dá)數(shù)百萬次。因?yàn)榧夁M(jìn)模的技術(shù)含量高，所以其附加值高、模具價(jià)格高。與國外相比，我國的汽車沖壓件生產(chǎn)用級進(jìn)模具，在工藝排布、制造精度、結(jié)構(gòu)功能和使用壽命等方面仍存在較大差距，每年還需大量進(jìn)口。例如整體側(cè)圍、翼子板和車門等容易在生產(chǎn)中劃傷制件的模具，在國外無疑都是采用自動化模具。即使自主品牌模具現(xiàn)在也開始采用自動化模具，這是未來模具的發(fā)展趨勢，而我們在這個(gè)方面剛剛起步不久，剛剛過渡到從單純加工自動化模具，到設(shè)計(jì)、制造多工位級進(jìn)模具，因此，采用多工位級進(jìn)模將是我國重點(diǎn)發(fā)展的模具產(chǎn)品。如下圖1所示，采用多工位全自動化的沖壓生產(chǎn)流程圖，由主機(jī)、取料手抓、移動操作臺、電控柜等組成，經(jīng)由精密傳送機(jī)構(gòu)及材料取放裝置（真空吸盤、電磁鐵等），將工件在沖床各模具之間做精密定位移送。

3.模具制造工藝流程

目前，我司對多工位模具的生產(chǎn)制造流程如下：

1）沖壓工藝：

A.產(chǎn)品的數(shù)型：依據(jù)客戶提供的產(chǎn)品的數(shù)型，做工藝設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)科提供設(shè)計(jì)依據(jù)；為編程提供加工依據(jù)。

B.依據(jù)客戶提供的整車或樣件進(jìn)行測量：數(shù)據(jù)整理，建立數(shù)型（產(chǎn)品數(shù)型）、沖壓工藝數(shù)型；為設(shè)計(jì)科提供設(shè)計(jì)依據(jù)，為編程提供加工依據(jù)。

C.來圖加工：依據(jù)客戶提供的圖紙，建立數(shù)型（產(chǎn)品數(shù)型），沖壓工藝數(shù)型；為設(shè)計(jì)科提供設(shè)計(jì)依據(jù)；為編程提供加工依據(jù)。

2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

A.依據(jù)客戶提供的技術(shù)協(xié)議、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備參數(shù)等，編制設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書；依據(jù)沖壓工藝提供的各序的沖壓工藝卡、沖壓工藝數(shù)型，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。

B.設(shè)計(jì)依據(jù)（二維：圖紙、三維：實(shí)體）為編程提供加工依據(jù)

C.汽車沖壓模具制造管理系統(tǒng)APDM明細(xì)表生成，為采購提供模具零部件的采購依據(jù)。

3）實(shí)型制作： 實(shí)型車間依據(jù)模具圖紙，制作實(shí)型模，并對實(shí)型模進(jìn)行檢驗(yàn)；檢驗(yàn)合格后轉(zhuǎn)型，進(jìn)行實(shí)型鑄造。

4）機(jī)械加工： 鑄件進(jìn)廠轉(zhuǎn)入機(jī)械車間，依據(jù)模具圖紙及加工程序?qū)δ＞呓Y(jié)構(gòu)的型面、零部件、零部件的安裝面、零部件裝配面加工。

5）鉗工裝配：將機(jī)械車間完成機(jī)械加工后的模具零部件，依據(jù)模具圖紙、進(jìn)行組裝，裝配。保證組裝的模具，滿足模具圖紙的要求。

6）模具靜檢：依據(jù)模具圖紙、《模具檢查標(biāo)準(zhǔn)》對模具進(jìn)行靜態(tài)檢驗(yàn)。

7）模具調(diào)試：將完成靜態(tài)檢驗(yàn)后的模具進(jìn)行調(diào)試，以保證模具滿足技術(shù)協(xié)議、合同、沖壓工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。

4.模具材料

模具材料的質(zhì)量和性能是影響模具質(zhì)量、壽命和成本的重要因素。近年來，大中型沖壓模具選用鑄鐵材料，球墨鑄鐵具有良好的強(qiáng)韌性和耐磨性，其焊接性能、可加工性和表面淬火性能也都較好，而且成本比合金鑄鐵低，因此在汽車沖壓模具中應(yīng)用較多。在德國公司，小型和小批量生產(chǎn)用模具，常選用GG25和鑄鋼GS45制造；大型和大批量生產(chǎn)用模具，多選用球墨鑄鐵GGG60、GGG70和含Ni、Mo元素的GGG70L制造。在日本豐田公司，采用基體與刃口一體化的特殊鑄鐵材料來制作修邊模，使模具的制造成本大大降低。鑄鐵整體刃口經(jīng)表面淬火處理后，用于薄板料修邊模壽命可達(dá)幾十萬次。新型汽車沖模材料的研究與應(yīng)用，是影響汽車模具發(fā)展的一個(gè)重要問題。由于汽車模具的尺寸大、用材多，降低模具材料成本對于增強(qiáng)模具產(chǎn)品的市場競爭力具有重要意義。

5.結(jié)論

經(jīng)過對多工位自動化汽車模具制造技術(shù)的設(shè)計(jì)與研發(fā)，使設(shè)計(jì)的周期大大降低，成本得到了有效的控制。此外，在多工位技術(shù)應(yīng)用以后，制造沖壓件的成本也下降，提高了生產(chǎn)效率的。同時(shí)，也提高了經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)的市場競爭能力也得到了提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]洪作民.多工位自動沖壓[J].汽車電器，1980年02期

[2]《沖模設(shè)計(jì)手冊》編寫組. 沖模設(shè)計(jì)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988

[3]邱永成.多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì).北京：國防工業(yè)出版社，1987