隨著我國(guó)汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，汽車保有量逐年增加，人們對(duì)汽車行駛過(guò)程中節(jié)能環(huán)保的要求在不斷提高。汽車工廠在生產(chǎn)過(guò)程中污染排放和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響也備受關(guān)注。除此以外，汽車模具、檢具、夾具等工裝設(shè)備在制造過(guò)程中的節(jié)約環(huán)保理念也被推廣。
模具是產(chǎn)品批量生產(chǎn)的基礎(chǔ)，隨著模具鑄件材料、機(jī)床加工技術(shù)、電腦模擬設(shè)計(jì)等綜合實(shí)力的發(fā)展，模具領(lǐng)域的前沿技術(shù)正逐漸被推廣到實(shí)踐應(yīng)用中。目前，部分日本汽車廠已經(jīng)對(duì)汽車覆蓋件的沖壓模具進(jìn)行了工序數(shù)消減的階段性推廣。通過(guò)對(duì)模具工序數(shù)的消減，進(jìn)而減少模具在設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試、加工等一系列工藝過(guò)程中的人員、設(shè)備、原材料等的投入，特別是節(jié)約了鑄件等原材料的使用及其后續(xù)回收，節(jié)省了生產(chǎn)過(guò)程中的能耗，并降低了模具在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲污染。通過(guò)借鑒并推廣這一新技術(shù)，可以為汽車產(chǎn)業(yè)科學(xué)發(fā)展，促進(jìn)節(jié)能減排，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)做出新貢獻(xiàn)。
對(duì)于車身覆蓋件及大型內(nèi)部件的沖壓模具，由于各公司生產(chǎn)線壓力機(jī)機(jī)床及模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的差異，表現(xiàn)在模具工序數(shù)上也存在較大的差異。例如門內(nèi)板零件，歐系模具工序數(shù)通常設(shè)定為5工序，模具主要筋板厚度為40～50mm、日系模具設(shè)定為4工序，主要筋板厚度為30～40mm。由于筆者任職于日系汽車公司，表1為日系部分模具工序數(shù)現(xiàn)狀和工序數(shù)消減推進(jìn)目標(biāo)的概要說(shuō)明。
前期產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的準(zhǔn)備
要實(shí)現(xiàn)模具工序數(shù)的消減，首先要有完善的零件開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和后續(xù)檢證體系，這樣在車型開(kāi)發(fā)階段能夠?qū)_壓零件的造型進(jìn)行檢證，在造型、模具設(shè)計(jì)、品質(zhì)保證等整體目標(biāo)中找到一個(gè)平衡點(diǎn)。擴(kuò)大局部不必要堅(jiān)守的棱線R角，可以減少模具的整形工序
對(duì)門內(nèi)板零件包邊面根部棱線的R角造型進(jìn)行檢證時(shí)，可以將過(guò)往造型的R角、過(guò)往模具制造和生產(chǎn)品質(zhì)實(shí)際總結(jié)并預(yù)測(cè)出的可行性范圍作為參考.如果門內(nèi)板零件的R角造型過(guò)小，則需要在模具設(shè)計(jì)中通過(guò)在拉延工序后追加整形工序的方案，引起工序數(shù)增加。如果外觀件發(fā)罩外板棱線的R角造型過(guò)小，可能會(huì)引起棱線滑移的外觀不良。所以在零件開(kāi)發(fā)時(shí)應(yīng)用已有的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行必要的檢證和修正，為模具工序數(shù)消減做好鋪墊。
其次，為了實(shí)現(xiàn)工序數(shù)消減，在個(gè)別復(fù)雜零件的開(kāi)發(fā)時(shí)，需要一邊對(duì)造型進(jìn)行開(kāi)發(fā)，一邊進(jìn)行模具工藝和模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。例如，翼子板零件的造型使得模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在較多的翻邊機(jī)構(gòu)和退料機(jī)構(gòu)。在零件的翻邊法蘭面的角度和長(zhǎng)度設(shè)定時(shí)，就要檢證所有模具的CAM機(jī)構(gòu)能否在一個(gè)工序內(nèi)配置完成，并排除CAM之間干涉的可能性，同時(shí)也要確保設(shè)計(jì)出來(lái)的模具尺寸和噸位能滿足對(duì)應(yīng)壓力機(jī)設(shè)備的能力要求。通過(guò)一邊進(jìn)行造型開(kāi)發(fā)，一邊進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的檢證方式，可以有效確保模具工序數(shù)的消減。
模具設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)工序數(shù)消減，在模具工藝設(shè)計(jì)上需要提前進(jìn)行工藝布局。對(duì)于車身覆蓋件，以側(cè)圍外板零件為例，從鋼板坯料到成品，需要經(jīng)過(guò)①拉延、②修邊、③整形、④翻邊、⑤沖孔等工序過(guò)程。在模具實(shí)施工序數(shù)消減的時(shí)候，則需要將這5個(gè)工序全部配置到3個(gè)工序中。經(jīng)過(guò)工序壓縮后的模具工序可以進(jìn)行如下配置：第1工序拉延、第2工序整形修邊及沖孔、第3工序整形翻邊及沖孔，將原來(lái)5個(gè)工序完成的功能壓縮到3個(gè)工序上完成。整形、切邊及退料的簡(jiǎn)易過(guò)程進(jìn)行了示例說(shuō)明。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，由于工序壓縮大量使用了斜楔CAM結(jié)構(gòu)，將修邊、整形、翻邊、沖孔盡量集約到一個(gè)工序內(nèi)完成。同時(shí)，為了保證工序件在加工后，退料和取件的順利完成，需要大量使用氣動(dòng)結(jié)構(gòu)。另外由于模具集成度高，為了達(dá)成每個(gè)工藝步驟需要的負(fù)荷壓力以及負(fù)載平衡，需要大量使用氮?dú)飧�。�?dāng)然，模具工序消減、模具結(jié)構(gòu)集約化以后，模具活動(dòng)塊增多，模具局部的強(qiáng)度要求提高。
所以，綜合來(lái)說(shuō)模具工序數(shù)能夠消減是車型開(kāi)發(fā)、模具設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)實(shí)踐等多方面經(jīng)驗(yàn)的積累，并得益于電腦輔助設(shè)計(jì)和先行模擬檢證水平的提升、模具鑄件原材料和機(jī)床加工技術(shù)的進(jìn)步、模具標(biāo)準(zhǔn)配件的規(guī)范化及其配套品質(zhì)的提升等整個(gè)模具行業(yè)水平的提升。
不足之處
模具工序數(shù)消減后會(huì)在模具制造方面形成一系列的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)。這一新技術(shù)的應(yīng)用在模具設(shè)計(jì)方面，通過(guò)電腦輔助模擬設(shè)計(jì)成三工序，并不存在太多難題。真正的難點(diǎn)在于集約化模具在生產(chǎn)過(guò)程中的穩(wěn)定性、產(chǎn)品品質(zhì)的可靠性和模具維修保養(yǎng)的便利性。
表2總結(jié)了模具工序數(shù)消減后，首次模具在投產(chǎn)初期的主要問(wèn)題點(diǎn)，其新增的問(wèn)題項(xiàng)目主要分布在模具維修保養(yǎng)和模具在線生產(chǎn)兩大方面。
改善方案和展望
模具工序數(shù)消減的初次應(yīng)用給生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)了一定的影響，但是隨著各崗位在各生產(chǎn)階段不斷積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)更新，這一技術(shù)正日漸成熟。例如，模具保養(yǎng)方面可以通過(guò)人員培訓(xùn)和標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程加強(qiáng)，維修保養(yǎng)工時(shí)可以控制在相對(duì)合理的范圍內(nèi)；模具強(qiáng)度方面則根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，在鑲塊局部增加厚度并優(yōu)化受力結(jié)構(gòu)，也能夠有效解決問(wèn)題�？傊�，通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的不斷習(xí)熟適應(yīng)，并將實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)后反饋給下一車型，可以使模具設(shè)計(jì)最終能夠滿足生產(chǎn)需要，模具稼動(dòng)率也會(huì)不斷升高，故障率也會(huì)逐漸下降。
目前，模具工序數(shù)消減這一新技術(shù)已逐漸成為較為成熟的節(jié)能環(huán)保和消減成本的對(duì)策�，F(xiàn)在，根據(jù)車型的造型特點(diǎn)進(jìn)行選擇性使用，并已成為一項(xiàng)持續(xù)推進(jìn)、不斷優(yōu)化完善的關(guān)鍵技術(shù)。隨著我國(guó)汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，模具制造領(lǐng)域必然不斷涌現(xiàn)出許多節(jié)能減排、資源節(jié)約、環(huán)境友好的新方向，而模具工序數(shù)消減則是一個(gè)非常值得推薦的新技術(shù)。
