大型金屬板材成形模具的快速換模研究

田華明，石 慧

（1．揚州制匯互聯信息技術有限公司，江蘇 揚州 225127；2．揚州辰優機電科技有限公司，江蘇 揚州 225127）

在精益生產中，將換模時間定義為：從前一品種最后一個合格產品到下一品種第一個合格產品之間的間隔時間。隨著汽車工業對高效率、自動化程度的提高，生產過程中快速產品換型是實現生產均衡化、減少在制品庫存的一個重要的因素。本文對大型金屬板材模具的換模系統及更換流程的研究，顯著縮短換模時間。

1 大型金屬板材模具快速換模系統

大型金屬板材用壓力機的快速換模系統包括：移動工作臺、模具自動夾緊裝置、以及柔性控制單元。

1.1 移動工作臺

金屬板材模具進行換型時，放置在移動工作臺上的上模和下模被移出壓力機，另外的移動工作臺帶著重新裝上的模具移入壓力機。為下一種沖壓件所需模具的準備工作在壓力機外與生產同時進行。

在使用移動工作臺的換模系統中，左、右方向移出軌道以及交叉移動工作臺（T型軌道）系統得到了普遍應用，但前者占據較大的空間。自動換模在10～30min內就能完成，時間差別取決于模具運輸系統的不同，在最現代化的設備上，只需不到10min的時間就可以換模完畢。

1.2 模具夾緊裝置

模具在工作臺的緊固底板上和模具在滑塊上的夾緊過程必須盡可能快速和性能可靠。夾緊裝置基本上由電氣和液壓控制，有些還與彈簧力、絲杠和鍥形塊作用或者與自鎖機械控制機構組合起來，但都必須始終保證安全可靠。

夾緊裝置的選擇取決于夾緊力、模具種類、壓力機類型和壓力機的自動化程度。上模和下模經常采用不同的夾緊裝置，因為下模是被推上工作臺的，上模是垂直安裝到滑塊上的。

T型槽夾緊裝置經常用于中型模具的夾緊。夾緊油缸由壓力機液壓系統以25MPa壓力提供，最高可以產生200kN的夾緊力。夾緊裝置通過降低油壓由彈簧力作用松開，夾緊裝置的安全可靠性由采用T型槽的封閉形狀和監控壓力傳感器來保證，當出現壓力降低時，壓力傳感器使壓力機馬上處于停機狀態。

對于模具寬度不同的大型模具則大多采用一種按模具尺寸自動調節的夾緊裝置。這種帶調節機構的夾緊裝置可采用液壓、電氣或液壓機械式組合使用。

1.3 柔性控制單元

采用數控系統柔性控制單元對液壓機的工作參數進行重新調整，不到兩分鐘就使液壓機投入生產，從而使生產時間與停機時間的比率大大提高。

將所選擇的模具號通過柔性控制單元設定好，按動開動按鈕，模具更換的全部動作就會依次完成：一是移動工作臺移出，二是移動工作臺到位并調整好，頂桿更換裝置根據工藝要求配置頂桿，大型金屬板材模具裝上移動工作臺，模具自動夾緊器夾緊模具，移動工作臺移進機內并調整好。移動工作臺具有速度快、定位準確的特點。可根據用戶現場實現左右、前后以及T型移動。

對數據庫提供的行程坐標、壓力坐標和時間坐標進行自動調節，這些數據能最佳適應不同成形件特殊的生產條件，并且在換模過程中自動從數據庫取出并進行調整。

2 效果評價

大型金屬板材模具的快速更換系統優越性主要表現在：

（1）縮短換模時間，增加換模次數，提高生產效率。純手工更換模具完成大型覆蓋件的沖壓生產，生產節拍最高只有3～5次/min，生產效率低；操作人員對模具的夾緊力控制不均勻，易造成模具的閉合精度不高，從而導致沖壓制件質量差。

（2）操作方便，定位精準，更具標準化生產能力。傳統的人工或吊車搬運模具方式困難且不安全，不易準確送達模具的定位點。采用新的換模技術就很容易實現換模和模具運送。

（3）提高操作人員的安全性。操作人員不需要進入模具閉合區域進行夾緊與放松模具，避免了機器下操作的危險。模具在機外由快速夾緊器完成，更換頂桿由機外頂桿更換裝置實現快速換模。

（4）縮短交貨周期，增加庫存周轉率，減少管理工作負荷。通過快速換模，縮短不同類型產品的交貨周期，降低庫存時間，增加出貨率，降低企業管理成本。

3 結束語

通過大型金屬板材模具的快速換模研究，縮短生產線產品換型時間，是企業實施精益生產的基礎工作。較短的產品換型時間有助于實現生產均衡化，提高對市場需求變化的響應能力，降低運作成本，增強企業競爭力。