創(chuàng)新防差錯(cuò)及防反結(jié)構(gòu)在冷沖壓模具中的應(yīng)用

文／趙飛·一汽-大眾汽車有限公司

汽車?yán)錄_壓模具一模雙件和一模四件的結(jié)構(gòu)很普遍，一模雙件常見于左右門板、左右翼子板等對(duì)稱式零件,而一模四件常見于四門外板、四門窗框內(nèi)板等相同功能零件。這些模具在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)采用很多相同或相似的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在后期裝配及維護(hù)時(shí)極易發(fā)生混淆，從而造成模具損壞事故，因此在設(shè)計(jì)之初及日常模具維護(hù)中越來越重視模具防反裝工作。

模具上常用的防反方式可以分為被動(dòng)式防反和主動(dòng)式防反兩種：被動(dòng)式防反也稱作硬性防反，是模具設(shè)計(jì)初期首選的防反方式，通過尺寸不同、角度不同等的設(shè)置，使出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)無法順利進(jìn)行安裝，從而起到有效的防反作用；主動(dòng)式防反也稱作警示性防反，主要是通過顏色、標(biāo)記、標(biāo)號(hào)、高低等視覺效果，在安裝時(shí)起到警示作用，從而避免出現(xiàn)安裝錯(cuò)誤等的情況，但是此類防反還是存在一定安裝錯(cuò)誤的可能性。

被動(dòng)式防反

對(duì)于被動(dòng)式防反，一般在設(shè)計(jì)初期就要考慮此項(xiàng)內(nèi)容，否則到模具成形后期進(jìn)行更改就比較繁瑣。一般在模具設(shè)計(jì)階段，模具設(shè)計(jì)廠家會(huì)根據(jù)主機(jī)廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模具防反設(shè)計(jì)；在模具圖紙驗(yàn)收階段，主機(jī)廠家會(huì)重點(diǎn)檢查防反設(shè)計(jì)是否符合要求，并在模具實(shí)體驗(yàn)收階段進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)防反的有效性。

尺寸防反

平時(shí)應(yīng)用最多的防反方式就是尺寸防反，在模具設(shè)計(jì)階段，通常在相近部件或者容易混裝部件的尺寸上做出差異，這樣一旦出現(xiàn)錯(cuò)裝，會(huì)因?yàn)槌叽绮煌瑹o法順利安裝，從而讓操作者停止錯(cuò)誤動(dòng)作并進(jìn)行糾正。例如操作者在進(jìn)行模具合模作業(yè)時(shí)，因?yàn)槟＞呱舷履Ｐ枰凑战y(tǒng)一的方向進(jìn)行安裝，一旦方向安裝錯(cuò)誤將會(huì)導(dǎo)致重大安全事故的發(fā)生。為了有效避免此類事故發(fā)生，在模具設(shè)計(jì)時(shí)特意將模具左右側(cè)導(dǎo)向腿，或者導(dǎo)柱檔距采取大小不一致的設(shè)計(jì)，如圖1 所示，當(dāng)發(fā)生方向安裝錯(cuò)誤時(shí)，因?yàn)殚g隙變化無法順利進(jìn)行合模作業(yè)，可以對(duì)操作者進(jìn)行比較有效地提醒。

圖1 導(dǎo)向腿寬度不同

不對(duì)稱防反

當(dāng)模具設(shè)計(jì)階段，由于空間、強(qiáng)度或者功能要求無法實(shí)現(xiàn)尺寸防反時(shí)，設(shè)計(jì)廠家會(huì)考慮使用不對(duì)稱防反方式。其在目視上可見明顯差別，同時(shí)在安裝時(shí)采用了不對(duì)稱方式，操作者也比較容易發(fā)現(xiàn)安裝的錯(cuò)誤問題，從而避免模具安裝錯(cuò)誤。此類防反方式比較常見于模具四周的四個(gè)導(dǎo)柱位置(圖2)，采用不對(duì)稱或非均布的設(shè)計(jì)，從而起到防反效果。

圖2 導(dǎo)柱位置不對(duì)稱

開合模輔助桿防反

在上下模具合模時(shí)，僅依靠“導(dǎo)向腿導(dǎo)向”“導(dǎo)柱導(dǎo)向”極易發(fā)生上?；蝿?dòng)且撞擊到下模的定位上，一般還要加入“開合模輔助桿防反”，如圖3 所示，起到初步的粗導(dǎo)向作用，方便開合模作業(yè)。

圖3 開合模輔助桿

銷釘孔防反

模具上為了降低成本，縮短制作周期，開始大量采用標(biāo)準(zhǔn)件。標(biāo)準(zhǔn)件的采用為模具制造帶來了大量的好處，但是也存在一定的隱患。尤其在同一個(gè)模具上采用同一尺寸標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，對(duì)于操作者來說增加了安裝錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)椴捎玫氖菢?biāo)準(zhǔn)件，無法使用尺寸防反和不對(duì)稱防反，為了解決此類問題，在模具設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)首先考慮選擇不同尺寸的銷孔，如圖4 所示，在安裝時(shí)由于標(biāo)準(zhǔn)件的銷孔和模具基面的底孔尺寸不一致，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤安裝時(shí)便無法順利將銷釘安裝到位，從而能夠有效避免錯(cuò)誤安裝。

圖4 凸模銷釘尺寸不同

螺紋孔防反

如圖5 所示，其實(shí)螺紋孔粗細(xì)不同防反和銷釘防反的原理基本一致，都是通過在件上加工出不同粗細(xì)的螺紋孔，而不同的螺紋孔對(duì)應(yīng)的過孔直徑也不一樣。由于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件最少采用兩個(gè)螺紋孔，在加工時(shí)只需要改動(dòng)一個(gè)螺紋孔的直徑，即可實(shí)現(xiàn)此種防反效果。但是此類防反，對(duì)加工零件的空間有一定的要求，因?yàn)槟＞呱鲜褂米疃嗟膬煞N螺紋為M16 和M24，它們對(duì)螺紋過孔直徑要求分別對(duì)應(yīng)為17mm ≤M16 過孔≤18mm，25mm ≤M24 過孔≤26mm，因此在一些空間比較局促的位置(尤其是標(biāo)準(zhǔn)件上，空間比較緊湊)，很難采用此種結(jié)構(gòu)進(jìn)行防反。

圖5 螺紋孔大小不同

安裝孔深度防反

如圖6 所示，此類型防反主要體現(xiàn)在模具斜楔上，斜楔自帶壓料板上的工作螺釘和安全螺釘，為了防止安裝出現(xiàn)差錯(cuò)，經(jīng)常采用不同深度的安裝孔，從而起到防反作用。

圖6 螺釘孔深度不同

特殊防反

除了以上幾種防反措施，在模具維修過程中針對(duì)特殊位置和特殊情況，使用幾種特殊的防反裝置，例如：某車型的模具上相同安裝直徑的沖頭需要頻繁拆卸，為了防止人員安裝錯(cuò)誤，在沖頭上安裝到底的位置增加一個(gè)臺(tái)面(圖7)，保證錯(cuò)誤安裝時(shí)出現(xiàn)干涉，從而無法繼續(xù)安裝。

圖7 沖頭防反臺(tái)階

被動(dòng)式防反優(yōu)點(diǎn)明顯，能夠有效避免錯(cuò)誤產(chǎn)生，但考慮到模具制造成本及周期，與主動(dòng)防反同時(shí)使用才能達(dá)到最優(yōu)效果。

主動(dòng)式防反

主動(dòng)防反的整個(gè)過程需要操作者主動(dòng)進(jìn)行一次識(shí)別和介入。

顏色防反

如圖8 所示，顏色防反最具代表性的就是相同、相近部位采用不同顏色進(jìn)行區(qū)分，一旦安裝錯(cuò)誤之后，操作者可以通過視覺顏色的差異，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取糾正動(dòng)作。

圖8 不同顏色防反

位置號(hào)防反

如圖9 所示，為了防止模具上的部件在拆卸后的回裝出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)將每個(gè)部件標(biāo)注上對(duì)應(yīng)的位置號(hào)，從而指導(dǎo)回裝作業(yè)，防止出現(xiàn)問題。

圖9 鑲塊標(biāo)注位置號(hào)

方向指示防反

如圖10 所示，方向防反在模具上應(yīng)用最多的就是上下模具基體。在模具兩側(cè)會(huì)根據(jù)生產(chǎn)的物流方向，給上下模分別標(biāo)注一個(gè)箭頭，操作者在合模作業(yè)時(shí)(即將模具的上模和下模吊運(yùn)至一起時(shí))，會(huì)根據(jù)箭頭所指方向，將上下模箭頭對(duì)應(yīng)一致后再進(jìn)行回裝，從而保證安裝的正確性。

圖10 模具物流方向標(biāo)識(shí)

刻線防反

如圖11 所示，模具上一些常見的較小部件，例如沖頭之類，為了保證回裝的準(zhǔn)確性，在拆卸之前會(huì)先在拆卸部件和安裝位置上刻線(或者用漆筆進(jìn)行點(diǎn)漆)；部件回裝時(shí)，根據(jù)刻線(或者點(diǎn)漆)對(duì)應(yīng)好位置后再進(jìn)行安裝，從而保證安裝的準(zhǔn)確性。

圖11 刻線防反

主動(dòng)防反的優(yōu)點(diǎn)是不用考慮空間和結(jié)構(gòu)問題，操作方便、靈活，但是缺點(diǎn)也很明顯，例如顏色防反就很有局限性，如果模具的相同和相近部件數(shù)量很多，就會(huì)導(dǎo)致顏色種類的限制無法滿足防反的效果；同時(shí)如果顏色太多，也會(huì)增加操作者的辨識(shí)難度。因此，主動(dòng)防反最大的缺點(diǎn)還是需要操作者進(jìn)行一次主動(dòng)的辨識(shí)，一旦操作者未進(jìn)行辨識(shí)或者辨識(shí)不到位，仍可能會(huì)出現(xiàn)安裝事故。

被動(dòng)式與主動(dòng)式相結(jié)合

前面提到的開合模輔助桿可以有效避免上下模具的磕碰，但在主機(jī)廠生產(chǎn)時(shí)，該導(dǎo)向桿使用完畢后需要員工手動(dòng)將其落下。一旦員工使用后忘記落下，在自動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)抓料機(jī)械手會(huì)與開合模輔助桿發(fā)生撞擊(圖12)，造成嚴(yán)重的設(shè)備損壞。

圖12 生產(chǎn)中撞擊事故

基于該問題，可以提供如下解決方案：在輔助桿的初始落下位置增加傳感器，傳感器信號(hào)與模具的ID 號(hào)(身份代碼)相連接，只有輔助桿處于落下的初始狀態(tài)時(shí)，模具的ID 號(hào)才能在生產(chǎn)線上正常顯示，壓機(jī)讀取后可正常生產(chǎn)。否則壓機(jī)讀取將發(fā)生錯(cuò)誤，設(shè)備報(bào)警并禁止設(shè)備運(yùn)行，這樣就算員工忘記將輔助桿落下歸位，設(shè)備報(bào)警無法啟動(dòng)生產(chǎn)，可以保證模具及設(shè)備的安全。圖13 為模具ID 數(shù)據(jù)線。

圖13 模具ID 數(shù)據(jù)線

具體實(shí)施步驟：

⑴首先確認(rèn)限位開關(guān)(圖14)的數(shù)量，其數(shù)量必須和實(shí)際導(dǎo)向桿數(shù)量相對(duì)應(yīng)，一般情況下為2 個(gè)，并根據(jù)導(dǎo)向桿在模具上位置及限位開關(guān)閉合時(shí)的角度，在模具基體上將其固定。

圖14 限位開關(guān)

⑵兩個(gè)限位開關(guān)以串聯(lián)方式連接，如圖15 所示，傳感器選用黑色、白色兩根線，分別接在限位開關(guān)里綠色接線處。

圖15 限位開關(guān)內(nèi)部接線

⑶將選定的主線盒內(nèi)線路在模具基體上排布到接線盒處，取消原主線盒模具工序號(hào)和模具號(hào)的連接，如圖16 所示，將白線和黑線分別接在主線盒上的37號(hào)接口和40 號(hào)接口形成信號(hào)回路。

圖16 接線盒內(nèi)部接線

經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，將開合模輔助桿其中的1 個(gè)或2 個(gè)導(dǎo)向桿拔出，在換模時(shí)設(shè)備報(bào)警提示模具編碼異常，將導(dǎo)桿放下后故障消除，并可正常換模生產(chǎn)，從而能夠有效預(yù)防操作者的主觀錯(cuò)誤。

結(jié)論

由于模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的趨勢，對(duì)防反工作的要求也更高、更巧妙。同時(shí)模具廠家也越來越重視模具的防反工作，從而減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)難度，保證模具的安全狀態(tài)。單一的防反方式已經(jīng)無法滿足用戶的需求，因此不同的防反方法和方式的綜合應(yīng)用，才能起到真正的防反作用。

本篇文章針對(duì)模具上防反方式進(jìn)行了歸納和總結(jié)，目的是開拓大家的思路和視野，在完成日常工作的同時(shí)，不斷完善模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。模具設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到的因素十分龐大，每一個(gè)技術(shù)要求都需要數(shù)據(jù)理論和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)作為指導(dǎo)，只有不斷地歸納、總結(jié)才能制造出高標(biāo)準(zhǔn)的模具，進(jìn)一步生產(chǎn)出高品質(zhì)的乘用車。