汽車覆蓋件模具中零件定位的應用

文/葉燕·上海賽科利汽車模具技術應用有限公司模具事業部

汽車覆蓋件模具結構的合理性、零件質量的穩定性是模具制造廠商所追求的目標。結構的合理性是先期在工藝的制定和結構的設計過程中就需要周密考慮的，而零件質量的提升和穩定性是需要后期不斷努力和持續改進的。影響零件質量因素有很多，在越來越普遍的高速自動化生產中，零件定位的合理性也越來越受到關注，可以說零件定位的合理性直接影響生產零件的質量。本文主要介紹零件定位在各類模具中的應用和相關設計規范，以及在現場應用時發生的問題和處理方法。

汽車覆蓋零件分別通過落料模、拉延模、修邊模和翻邊整形模等多道工序的流水線模具沖壓完成，小型結構零件可以通過級進模和多工位模具連續多次沖壓實現。無論是流水線模具還是級進模都屬于自動化生產工具，高速生產對模具要求很高，前后工序零件在高速傳遞后是否準確的投到模具上，直接影響板件的質量。如果板件落在模具上產生偏差，會直接影響板件質量，最嚴重后果是將模具壓壞導致停產。在模具上設置合理的零件定位，當板件脫離吸盤和機械手之后，可以準確的控制板件與模具凸模貼合。定位器設置的合理與否在自動化模具生產中起著不可忽視的作用。

汽車覆蓋零件種類繁多，不同零件對模具的要求也各不相同，結合零件本身的特點和生產要求，對應的定位形式也各不相同。本文將對不同模具、不同零件的定位應用作介紹。

落料模定位器的設定

落料模的功能就是將卷料通過送料機構的控制，按對應的步距將其高速送入模具中進行沖壓，沖壓的頻率相當高，卷料在傳送過程中需要通過定位器避免產生偏移。如果卷料傳送中產生偏移，容易出現料切不斷和撞料現象，影響生產。針對此類問題，在模具結構設計時就需結合其特點考慮定位的設置。

通用開卷落料模定位的設定

通常卷料自身寬度存在公差，目前沖壓使用的卷料公差控制在0～5mm范圍內，模具在進料側需設計定位滾軸（圖1），一側是固定式滾軸，另一側是可擺動式滾軸，可以對卷料進行粗導向。

在模具的中間設置長條式定位塊（圖2），定位塊的進料側需考慮預卷料導向。由于卷料自身的寬度公差，在送料過程中難免會左右擺動產生偏移。長條式定位塊可以控制卷料的偏移在一定范圍內，還可以控制板料在傳送過程中的跳動，確保切邊質量。

圖1 定位滾軸排布方式

圖2 長條定位塊布置

激光拼焊板落料模定位的設定

激光拼焊板落料模對板件拼焊縫的直線度和切邊質量要求很高，因為卷料存在的公差使用粗定位無法滿足其要求，所以在工藝制定時需要增加卷料寬度的粗切，后序使用粗切的邊對卷料進行精定位。在解決切邊質量問題的同時，又出現了其他問題，一是精定位時定位板在板料高速傳送過程中不斷接受摩擦，一段時間后需要更換；二是卷料通常切到最后時，會受到送料機構限制，無法將最后的料片送入模具沖壓，需要人工將料片從模具中取出來。由于模具中增加的粗切和精定位，無法直接將料片取出，每次取出后都要將精定位拆除，反復拆裝定位器會影響板件質量穩定性。針對上述問題，經過多次的試驗和現場實踐，最終設計了一種滾軸式可隨意推拉的定位機構（圖3）。

⑴通過滾軸定位確保板件始終有幾個點接觸，減少板件對定位的磨損，延長了定位機構的壽命。

圖3 滾軸式定位機構

⑵定位機構在高度上設計限位，有效地防止了板料在傳送過程中的跳動，確保卷料順暢的按步距傳送。

⑶該機構上設置了導向，保證機構拉動過程中的導向精度。同時機構還設置了限位裝置， 保證了機構拉動和回位位置的準確度，為取料提供了方便的同時，又保證了定位精度。

該機構的操作相當便捷，工作人員只需松開緊固的螺釘，就可拉動機構；將料片放松后取出，回位后擰緊螺釘便可以繼續生產，減少了多個螺釘和銷釘拆裝的過程。

零件定位在流水線模具中的應用

拉延模中零件定位的應用

汽車覆蓋件種類繁多，有淺拉伸和深拉伸工藝，外板件和內板件的拉伸對零件定位要求也各不相同。拉延模的零件定位可以影響到零件拉伸是否成功、是否穩定。

⑴前蓋外板和前后門外板等淺拉伸外板件，其形狀相對簡單，后序修邊采用廢料刀定位不穩定，在拉延模上設計出Half-moon結構（圖4）。在板件邊緣翻出半月形狀，以便后序利用半月形定位。Halfmoon的設計注意點：1）一側設置2個，兩側總共4處。2）Half-moon的位置避免與后序廢料刀位置發生干涉。

圖4 Half-moon結構

通常拉延模板件的定位為一側2個的定位，從而保證板件在4個方向上都有限位。而自動化生產線要求每序模具上設置2處感應器，拉延模上設置2處感應定位器，一般為對角設置。主要功能是檢測板件脫離吸盤后是否準確到位，避免板料未到位就開始沖壓，損壞模具。

⑵后蓋內外板深拉伸零件（圖5）。此類零件形狀為倒V形，板料投入模具后會隨壓邊圈形狀任意下搭上翹，導致拉伸結果不一樣，零件質量不穩定，給現場調試帶來了困難。

在結構設計時，需設計帶配重塊的托料定位器和氣缸夾料器（圖6），可以保證料片能平穩的落在壓邊圈上，上模與壓邊圈能均衡觸料。托料定位器設置的配重塊重量適當，能托起板件自重的同時，還能承受板料掉落時產生的力。

圖5 后蓋內外板深拉伸零件

圖6 弧形托料定位器

由于零件的特殊形狀，對板料彎曲度要求比較大，定位要考慮彎曲后的位移量。定位面需要設計成弧形面（圖7），弧形面的R角根據彎曲度來確定。

圖7 定位面示意圖

毛坯板料彎曲度的參考數值（板料寬度950mm和1200mm兩種）如表1、表2所示。

后蓋類零件拉伸深度較深，托料定位板一般都很高，在自動線生產時會出現拉伸件出料時吸盤提升高度不夠，零件與定位器發生干涉，因此在出料側采用氣缸定位。

表1 料厚0.8mm，料寬950mm

表2 料厚0.8mm，料寬1200mm

修邊模中零件定位的應用

通常修邊模采用廢料刀定位，外加四周外定位。但是對于淺拉伸的外板件模具，修邊模可使用拉延留下的Half-moon定位。

淺拉伸零件修邊后，后序模具的使用型面定位并不能達到要求，因此在工藝制定時就需考慮在修邊時留出2處廢料，在廢料上沖出三角形孔，供后序做三角孔的精定位。

翻邊整形模中零件定位的應用

⑴翻邊制件的定位多采用外部輪廓形狀定位。

1）固定式定位板設置要點：采用此種定位，上模鑲塊必須注意躲避，不得發生干涉。上模鑲塊刃口處躲避尺寸相對比較大，導致鑲塊刃口的強度比較差，必須保證鑲塊工作刃口厚度至少在10mm以上。

2）定位塊設置在翻邊退料器上的要點。

①必須保證制件的位置正確。在壓料板接觸制件之前，定位塊要設置高于制件5mm以上的定位直線部分。

②定位塊高度要求。

設計定位直線高度時，要考慮壓料板的剛性，壓料時要留有10mm以上定位直線。

⑵孔定位的設計要求。

1）使用孔定位，盡量前后序保證一致。

2）使用大型異形孔的三邊定位時，需考慮異形孔的剛性。

3）定位銷直徑等于產品孔徑名義尺寸減0.1mm。

4）制件斜面上的孔按其斜面設計尺寸。

零件定位在級進模中的應用

級進模使用的板料與落料模一樣，都是直接將卷料通過送料機構自動送入模具進行多次沖壓。與落料模不同的是，卷料在級進模的托料架上完成送料，在托料架的兩側設置兩排板料導向條，確保了卷料在傳送過程中的精度，導向條通過側面的螺釘進行調節。

由于級進模沖壓的工位特別多，從第一序到最后一序零件滑出模具，很難保證卷料在送料過程中的精確位置。特別是零件在拉伸后，卷料搭邊的強度變弱，送料過程中由于零件的自重，會將搭邊往中間拉拽，導致無法定位和沖壓。因此對零件料厚小于1mm的零件需要在搭邊上做加強筋，以保證板料在送料過程中的剛度。另外級進模通過Pilot銷對每一工位零件進行導正，可以保證零件在每一序的精度。

結束語

模具中零件定位大致可分為邊定位、孔定位和型面定位三種，設計時優先選用孔定位和邊定位，型面定位效果相對比較差，特別對于容易產生反彈的零件。如果沒有邊定位的話，零件質量的穩定性得不到保證，加大了現場調試難度。因此對于零件定位在汽車覆蓋件模具中的應用需要不斷的學習和經驗總結。