關于汽車模具多工位自動化技術的研究

魏新華

摘 要：當前，國內多工位模具的設計與制造處于起步應用階段，要想快速與國際模具行業技術接軌，參與國際模具市場競爭，就必須努力探究并迅速掌握多工位自動化模具的開發技術，論文通過參照企業、行業標準，國外標準對多工位自動化技術進行研究分析，提出在沖壓機一次完整沖壓過程中實現六套模具的聯合動作，自動取送坯料及半成品，免去人工操作，提高沖壓效率，降低成本，實現沖壓自動化。該技術對車身工藝產品的質量能夠大幅提升，有效的降低了生產所需要的時間和成本。

關鍵詞：汽車模具；多工位；自動化；新技術

引言

德國的卡爾·本茨于1886年制造出第一輛用內燃發動機驅動的汽車，世界上第一輛車發明至今已有百年歷史。制造商們從來就沒有停止過對新車型的研究，期初汽車零部件都由手工制造，直到亨利？福特使汽車零部件標準化，這就為流水線制造打下了基礎。中國的汽車工業直到50年代才開始，上海汽車工業總公司已與德國大眾和美國通用兩大汽車公司建立了合資企業，汽車工業與外國合資標志了中國汽車工業發展的一個新階段。目前，汽車制造業市場競爭激烈的，通用、豐田、日產和福特等汽車廠商都將眼光瞄準了中國市場，不斷地將最新的車型同步推向中國市場。為了提高市場競爭力，各大汽車廠新車型的開發周期不斷縮短，在汽車產業發展過程中多工位自動化設備是當前競爭的新型工藝手段，該技術保證了車身沖壓件能夠快速地制造。其主要特點是在一臺多工位設備下可以實現同時對多套模具進行安裝生產，在工作過程中應用自動轉序、上料等操作系統來實現高速生產沖壓件，整個過程通過一臺設備實現無人操作即可實現全序工裝生成。

1.汽車車身冷沖壓模具的分類

國家標準中的沖?；绢愋凸?4種（GB/T8845-1988），在這里僅介紹我公司承攬項目中的已設計、加工、制造完成的模具類型。

沖裁類：落料模、沖孔模、修邊模、切斷模、切口模、切角模等。

沖裁類的特殊模具：側（吊）修邊模、側（吊）沖孔模、側（吊）切斷模等。

成型類：壓型模、成型模、拉延模、整形模、翻邊模、翻孔模、彎曲模等。

成型類的特殊模具：側整形模，吊、側翻邊模

2.多工位模具的應用

隨著汽車沖壓生產高效化和自動化的發展，多工位模具和自動化模具在汽車沖壓件的生產中應用將更加廣泛。形狀復雜的沖壓件，特別是一些按傳統工藝需要多副沖模分序沖制的中小型復雜沖壓件，越來越多地采用級進模成形。級進模具是一種高新技術模具產品，技術難度大，制造精度要求高，生產周期長。其技術難點在于排樣設計優化、模具結構設計和高精度的制造技術。壽命可高達數百萬次。因為級進模的技術含量高，所以其附加值高、模具價格高。與國外相比，我國的汽車沖壓件生產用級進模具，在工藝排布、制造精度、結構功能和使用壽命等方面仍存在較大差距，每年還需大量進口。例如整體側圍、翼子板和車門等容易在生產中劃傷制件的模具，在國外無疑都是采用自動化模具。即使自主品牌模具現在也開始采用自動化模具，這是未來模具的發展趨勢，而我們在這個方面剛剛起步不久，剛剛過渡到從單純加工自動化模具，到設計、制造多工位級進模具，因此，采用多工位級進模將是我國重點發展的模具產品。如下圖1所示，采用多工位全自動化的沖壓生產流程圖，由主機、取料手抓、移動操作臺、電控柜等組成，經由精密傳送機構及材料取放裝置（真空吸盤、電磁鐵等），將工件在沖床各模具之間做精密定位移送。

3.模具制造工藝流程

目前，我司對多工位模具的生產制造流程如下：

1）沖壓工藝：

A.產品的數型：依據客戶提供的產品的數型，做工藝設計，為設計科提供設計依據；為編程提供加工依據。

B.依據客戶提供的整車或樣件進行測量：數據整理，建立數型（產品數型）、沖壓工藝數型；為設計科提供設計依據，為編程提供加工依據。

C.來圖加工：依據客戶提供的圖紙，建立數型（產品數型），沖壓工藝數型；為設計科提供設計依據；為編程提供加工依據。

2）結構設計：

A.依據客戶提供的技術協議、相關標準、設備參數等，編制設計任務指導書；依據沖壓工藝提供的各序的沖壓工藝卡、沖壓工藝數型，進行模具設計。

B.設計依據（二維：圖紙、三維：實體）為編程提供加工依據

C.汽車沖壓模具制造管理系統APDM明細表生成，為采購提供模具零部件的采購依據。

3）實型制作： 實型車間依據模具圖紙，制作實型模，并對實型模進行檢驗；檢驗合格后轉型，進行實型鑄造。

4）機械加工： 鑄件進廠轉入機械車間，依據模具圖紙及加工程序對模具結構的型面、零部件、零部件的安裝面、零部件裝配面加工。

5）鉗工裝配：將機械車間完成機械加工后的模具零部件，依據模具圖紙、進行組裝，裝配。保證組裝的模具，滿足模具圖紙的要求。

6）模具靜檢：依據模具圖紙、《模具檢查標準》對模具進行靜態檢驗。

7）模具調試：將完成靜態檢驗后的模具進行調試，以保證模具滿足技術協議、合同、沖壓工藝、結構設計的要求。

4.模具材料

模具材料的質量和性能是影響模具質量、壽命和成本的重要因素。近年來，大中型沖壓模具選用鑄鐵材料，球墨鑄鐵具有良好的強韌性和耐磨性，其焊接性能、可加工性和表面淬火性能也都較好，而且成本比合金鑄鐵低，因此在汽車沖壓模具中應用較多。在德國公司，小型和小批量生產用模具，常選用GG25和鑄鋼GS45制造；大型和大批量生產用模具，多選用球墨鑄鐵GGG60、GGG70和含Ni、Mo元素的GGG70L制造。在日本豐田公司，采用基體與刃口一體化的特殊鑄鐵材料來制作修邊模，使模具的制造成本大大降低。鑄鐵整體刃口經表面淬火處理后，用于薄板料修邊模壽命可達幾十萬次。新型汽車沖模材料的研究與應用，是影響汽車模具發展的一個重要問題。由于汽車模具的尺寸大、用材多，降低模具材料成本對于增強模具產品的市場競爭力具有重要意義。

5.結論

經過對多工位自動化汽車模具制造技術的設計與研發，使設計的周期大大降低，成本得到了有效的控制。此外，在多工位技術應用以后，制造沖壓件的成本也下降，提高了生產效率的。同時，也提高了經濟效益，企業的市場競爭能力也得到了提升。

參考文獻：

[1]洪作民.多工位自動沖壓[J].汽車電器，1980年02期

[2]《沖模設計手冊》編寫組. 沖模設計手冊.北京：機械工業出版社，1988

[3]邱永成.多工位級進模設計.北京：國防工業出版社，1987