單模與并模沖壓工藝

文/劉澤宇，漆世澤，葉禮焰，汪洋·廣汽本田汽車有限公司

單模與并模沖壓工藝

文/劉澤宇，漆世澤，葉禮焰，汪洋·廣汽本田汽車有限公司

劉澤宇，主要負責沖壓領域的新車型導入試制工作。

2012年是“十二五”規(guī)劃實施的重要一年，對于汽車制造行業(yè)，沖壓是車身四大制造工藝之一。作為汽車制造最源頭的工序，沖壓成形需借助大噸位的壓力機。大型覆蓋件和外觀零件，一般工藝設計是采用三到四個工序來進行生產(chǎn)，根據(jù)平均測算，每組零件生產(chǎn)所消耗的電能大約為1.2kWh。本文通過將某車型的前、后地板兩組零件由單模沖壓工藝合并為并模沖壓工藝，改進了沖壓零件的生產(chǎn)方式，有效地減少了沖壓沖次，節(jié)約了能耗，并且節(jié)約了零件的生產(chǎn)工時，顯著地提高了生產(chǎn)效率。

單模沖壓

某車型的前、后地板零件在工藝設計時為單模生產(chǎn)方式，其中前地板三個工序成形，分別為拉延、修邊、翻邊；而后地板兩工序成形，分別為拉延和修邊，如圖1、2所示。

圖1 前地板單模沖壓生產(chǎn)工藝

圖2 后地板單模沖壓生產(chǎn)工藝

并模沖壓

工藝改進

通過對機床、自動化元件尺寸、成形噸位及裝模方式等一系列因素的總結(jié)和分析，制定了并模沖壓工藝方案。由于前后地板的修邊工序模具尺寸較大，無法同時放在同一臺壓力機上，所以嘗試將前地板的修邊工序單獨做第二工序，而將前地板的翻邊工序和后地板的修邊工序并模放在同一臺壓力機上。因第二工序只有一套模具，會使機床產(chǎn)生偏載故需設計一套平衡裝置，如圖3所示。

圖3 前、后地板并模沖壓生產(chǎn)工藝

按照圖3生產(chǎn)工藝排布，進行設備的可行性分析。首先分別從拉延頂桿分布、頂桿行程、氣墊壓力、閉合高度、鎖緊夾鉗及快速定位位置對兩套拉延模并模的可行性進行檢討，除快速定位位置需重新進行機加工改造外，其余項目均可達成并模生產(chǎn)的要求，如表1所示。

■表1 拉延模并?？尚行苑治?/p>

解決了拉延模并模的難題后，接著對前地板的修邊工序進行分析。因第二工序沖壓時會產(chǎn)生偏載，所以需要設計一套平衡裝置（圖4）來抵消偏載。

圖4 平衡偏載裝置

平衡偏載用的裝置為鑄造框架，上方采用八個聚氨酯作為抵消機床偏載的彈性元件。經(jīng)過計算，偏載力大約為30t，選用HSUA100-80的聚氨酯，在壓縮量約為16mm時，單個聚氨酯可輸出平衡力4.5t，滿足平衡要求。接下來分別對后地板修邊工序和前地板的翻邊工序進行分析。因如果將兩工序拆開布局，則第三工序和第四工序均需制作平衡偏載裝置，且不能達到最大的節(jié)能效果，故對兩套模具并列的可行性進行了充分分析。兩套模具在設計時閉合高度不同，這給并模帶來了很大的困難。前地板翻邊工序比后地板修邊工序的閉合高度少了1mm。因此，需要將后地板的模具銑加工掉1mm或?qū)⑶暗匕宓哪＞呒?mm的墊片，通過對模具筋板強度進行分析，證實如果進行銑加工，模具會存在安全隱患。最終通過在前地板下模上加墊片的方式解決隱患。

對零件品質(zhì)的影響

分析認為，該兩套模具在并模沖壓工藝的可行性上已經(jīng)存在了可能。沖壓工藝的改變會對零件的品質(zhì)產(chǎn)生影響，通過試沖試驗來對模具進行調(diào)試，保證零件的品質(zhì)與單模時一致。試沖后發(fā)現(xiàn)，并模后前地板拉延件與單模時狀態(tài)一致，而后地板則有起皺加劇現(xiàn)象，如圖5所示。

圖5 后地板起皺變化對比

通過對模具的調(diào)整改善零件的品質(zhì)，在鉗工對模具進行調(diào)整后，零件的外觀品質(zhì)達到了與單模時一致的要求。對零件的精度變化進行測量，也達到了原有零件的水平。最終檢驗并模生產(chǎn)的前、后地板零件合格。

節(jié)能效果

通過將兩套單模生產(chǎn)改進為并模生產(chǎn)（圖6）后，粗略計算可節(jié)省一個零件的生產(chǎn)能耗。按照該零件目前每天生產(chǎn)200件計算，每天可節(jié)約電能約240kWh，按每年246個生產(chǎn)日計算，每年可節(jié)約電能59040kWh。不僅為企業(yè)節(jié)省一大筆能源費用，而且也為企業(yè)實現(xiàn)了節(jié)能減排。

結(jié)束語

目前，我國資源環(huán)境狀況已經(jīng)十分嚴峻，節(jié)能減排意義重大、任務艱巨。沖壓作為企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的一個重要組成部分，如何通過改善工藝生產(chǎn)方式來實現(xiàn)能耗的節(jié)約具有重要的意義。本文通過將某車型的兩個獨立生產(chǎn)的零件合并在一起，采用并模沖壓工藝生產(chǎn)方式生產(chǎn)實現(xiàn)了年節(jié)約電能約59040kWh。同時，也為行業(yè)內(nèi)汽車企業(yè)提供了節(jié)能減排的新思路。

圖6 并模沖壓工藝的生產(chǎn)現(xiàn)場