汽車頂蓋模具選沖控制方式的實現

張秀利，孫緒強，張明揚，于旭明，晁會永

（山東濰坊福田模具有限責任公司，山東 濰坊 261061）

0 引言

汽車工業的蓬勃發展推動了汽車及其相關衍生行業的發展，作為汽車車身基礎裝備的模具行業也步入快速發展階段。汽車企業為了滿足消費者多樣化的需求衍生了不同的配置，如汽車是否配備天窗、行李架等，為此模具企業通過應用新技術，在不增加模具數量的前提下實現汽車頂蓋天窗孔和行李架孔的選沖，既保證了成形制件的品質又提高了生產效率。模具發展的過程中選沖功能從初期的手動切換到目前的氣動切換，生產方式也從手工生產發展為自動化生產，生產效率得到了提高。

1 手工拆卸

沖小孔（如行李架安裝孔）時通過手工拆卸沖孔凸模固定座實現選沖；沖大孔時（如頂蓋天窗孔）為了減少螺釘數量，提高拆裝效率，采用整體鑲件或小鑲件+安裝板的方式。上述2種方式在進行選沖時均需停機或拆卸模具，操作不便，且存在安全隱患，此方式目前已淘汰。

2 機床控制

以頂蓋天窗孔為例，如圖1（a）所示，通過設置不同的刃口深度，配合閉合高度的變化，實現選沖窗口的功能，如圖1（b）所示，左邊為沖天窗孔，右邊為不沖天窗孔，此方式使用方便，但可控范圍較小，因部分刃口進入凹模長度增加，會加劇刃口磨損，一般在批量小且狀態切換頻繁時采用。

圖1 機床控制方式

3 氣動控制

3.1 標準氣動切換沖孔機構

沖孔類氣動切換標準機構（見圖2）較常用，有多種類型的標準件，使用方便，一般裝在上模，用氣路軟管連接后通過氣路裝置控制，常用于帶行李架的車型，沖壓時可以選擇是否沖出行李架安裝孔。

圖2 氣動切換沖孔機構

3.2 浮動凸模氣動切換機構

大型氣動切換機構（見圖3）采用氣動切換，沖窗口的凸模鑲件10固定在浮動凸模座1上，浮動凸模座1上配有活動墊板3，浮動凸模座1采用導柱導向，其導柱13固定在上模座5并穿過活動墊板與浮動凸模座，以滿足沖裁間隙的精度要求。另外浮動凸模機構與壓料器之間設置氮氣彈簧12，可以在浮動凸模機構不工作時將其頂起，同時浮動凸模機構與上模之間設置卸料螺釘15。

圖3 大型氣動切換機構

需沖出窗口狀態時，活動墊板被氣缸6推到前方工作位置，上模下行時活動墊板的墊塊4支撐在浮動凸模座底面，沖窗口的鑲件工作，沖出帶窗口的頂蓋制件。當活動墊板被氣缸拉回到非工作狀態，浮動凸模座的墊塊被拉到空位處，浮動凸模座在氮氣彈簧12的作用下被頂回一定的高度，不再參與窗口的沖裁，沖出無窗口的頂蓋制件。

浮動凸模機構中的彈簧2用于模具打開狀態下克服浮動凸模機構的重力，便于裝配環節驗證活動墊板的可靠性。此機構中，通過活動墊板前后運動，實現浮動凸模在模具中2個不同的位置工作，實現沖窗口和不沖窗口2種狀態的頂蓋制件成形。

3.3 多用途氣動固定座切換機構

雙驅動氣動切換機構（見圖4）其原理與沖孔類氣動切換機構一致，但其體積和行程更大，能承受更大的工作壓力。案例中以頂蓋高位剎車燈為選沖對象，因側整形區域大，只用一組機構不能滿足使用需求，故將2組機構并聯使用，此時應注意其動作同步性，因制件狀態為按批次切換，為了防止沖裁中的震動導致切換裝置失效，應設置保壓閥或保持氣路暢通，使其工作狀態更可靠。

圖4 雙驅動氣動切換機構

氣動控制分為2種，一種是手動控制，帶有換向閥，由操作者根據需要選擇沖壓狀態；另一種是自動控制，利用帶有可編程氣路的機床實現自動控制，同時配合傳感器實時監控工作狀態。

4 工序控制

對于有差異的工作內容分別開發2副模具，其余模具共用，圖5所示的頂蓋有3種狀態，分別為無天窗、小天窗、大天窗。制件的成形工藝為工序1拉深、工序2修邊沖孔翻邊整形、工序3沖孔翻邊整形。其中工序3的模具有2副，1副用于完成無天窗和小天窗狀態，另1副用于完成大天窗狀態，工序2沖孔翻邊采用了圖3所示的氣動切換控制，通過搭配工序3模具實現3種制件狀態的成形。

圖5 工序控制方式

上述工序中：A0/A1在同1副模具上實現2種狀態，A0為無天窗狀態，A1為小天窗狀態；B0大天窗孔用1副模具實現；工序3有2副模具，分別對應A0/A1、B0狀態；該4副模具通過不同的組合分別生產3種狀態的頂蓋：A0狀態（無天窗）：工序1+工序2/A0+工序3/A0；A1狀態（小天窗）：工序1+工序2/A1+工序3/A1；B0狀態（大天窗）：工序1+工序2/A0+工序3/B0。

5 結束語

實際應用中上述類型可以單獨使用也可以組合應用，模具氣動切換結構復雜，工序復合程度高。為更好地滿足沖壓生產自動化需求，大型氣動切換機構需要設置醒目標識和傳感器進行實時監控，并加強首末件巡檢和過程抽檢；采用氣動切換沖孔模已累計生產30余萬件，機構可靠，成形的制件狀態穩定，滿足設計和生產預期。