基于廢料壓凹機床臺面的模具設計與制造改善淺析

毛躍武，劉志強，黃維，龐高磊

（廣汽乘用車有限公司，廣東廣州511434）

1 引言

近年來，隨著的汽車行業的快速發展，涌現出大量自主品牌汽車以及造車新勢力，各大汽車廠商也在不斷完善各自的生產基地，擴充產能，開發新車型，開發新模具。同步的也在建立自己的生產線，沖、焊、涂、總四大生產工藝車間，而對于沖壓車間、沖壓設備是一種一次性投資大，產品發展變化的適用較強，屬于一種規模效益遞增型產業，而對于沖壓件，最重要的是沖壓生產機床。整車涉及的數十個沖壓外覆蓋件的模具均都會安排在沖壓線上生產，而對于沖壓機床臺面，以確保生產的穩定性，機床臺面與模具安裝的可靠性，就需要確保機床臺面的平面度，所以在日常的使用過程中，需要做好機床臺面的維護。

對目前自主品牌和主流的模具制造廠壓機臺面進行調查，受使用時長，使用頻次高，大部分的機床臺面均存在成片的小凹坑，布滿工作臺面，類似蜂巢（見表1），基本情況如下。

表1 機床臺面情況

沖壓機床臺面小凹坑，主要是因為沖孔模具，沖落下來的一些小孔廢料，未能在第一時間內滑出模具外，或是停留在模具內部的筋板上，或是卡在廢料滑板與鑄件的立壁縫內，在模具起吊，或震動過程中，再次滑落，部分滑落在機床內部，在模具備在機臺上時，剛好落在模具肋條上（見圖1），在機床下壓與連續不斷的生產過程中，而壓出凹坑。

此類凹坑在一定程度上影響了機床臺面精度，同時也在一定程度上影響了機床臺面的平整性，也影響到生產的穩定性，部分廠家會對機床臺面在一定時間期限內進行返修或更換。基于此類事項，需要在前期的模具設計與制造過程中進行規避，本文講述的是沖壓機床臺面被壓凹坑的改善分析，將通過在沖壓生產廢料滑落的原因，以及沖壓廠的現行處理對策，基于此類情況，在模具設計、模具制造，提供一些改善小孔廢料滑落的模具結構設計建議和模具制造管控建議。

圖1 模具起吊后小孔廢料

2 沖壓生產現場小孔廢料滑落不良情況及主要對策

（1）廢料堆積在廢料滑板上，如圖2所示。

圖2 小孔廢料堆積在廢料滑板上

原因：此類型的沖孔廢料主要為一些小孔廢料，一般直徑大小為φ3～φ10mm，此類小孔廢料下落過程中，由于重量輕，慣性小，下落過程中，受生產線現場的油污（板件上潤滑油、壓機油污）等影響，最后小孔廢料被黏住，堆積在廢料滑板上。

此類小孔廢料滑落過程中，主要是因為廢料滑槽角度不良，常規標準要求廢料滑板的角度為25°，實際在模具開發過程中，受限于生產線的閉高，下模允許的投料高度，機床臺面等影響各項影響參數如下（見圖3）：一二級廢料滑槽的角度均不做到25°，由于都是自動化生產，生產線首次導入就已經決定了模具的閉合高度，投料高度，廢料滑道的長度等，如本文講述的就是某生產線允許的模具閉合高度為1,100mm，下模的投料高度750mm，機床臺面寬度2,500mm，由于廢料需要排出機床，其廢料滑槽角度也受影響，一級廢料滑槽角度只能設計為20°，二級廢料滑槽角度只能做到17°。

圖3 模具閉高寬度等基本參數

目前對策：

a.通過人工方式定崗定位處理：此類小孔廢料在每次換件生產，進行下一套模具備模時，安排專門人員進行清掃，頻率為起吊前清掃一次，起吊后，下套模具備前在清掃一次，主要是靠人員方式進行處理，增加天車崗位人員的作業工時。

b.通過廢料收集盒與人工處理：經過不斷的摸索在廢料滑槽底部在安裝一個小的廢料盒如圖4所示，在級廢料滑槽收起來時，此類小孔廢料重新被收集在此盒內，且不會滑落在機臺或者是地面上，在線下對模具保養時在進行清掃，縮減在線清掃的人員工時。

圖4 二次廢料收集盒

對于模具設計與制造改善建議：

①二次廢料收集盒增加，對于廢料滑槽角度不能滿足要求時，在設計階段就加上二次廢料收集盒。

②設計成三級廢料滑板：其中第一級與第二級的廢料滑板連接為圓弧連接，通過第一級的廢料滑板角度大，廢料下落時，未正面碰撞，斜面碰撞，在慣性的作用下，產生離心力，加大廢料的滑落速度，以便廢料排出，如圖5所示。此類樣式就需求在設計時，廢料滑落空間足夠大，中間位置的模具二層筋板需要向下移動，以便能最大程度的調整第一級廢料滑槽的角度，同時確保模具在制造過程中的，廢料滑板需要按照設計要求進行折彎，以促使在折彎位置產生離心力而使模具廢料滑出。

圖5 三級廢料滑板

③吹氣裝置：即是在廢料滑落的通道上增加氣源，在生產過程中，同步吹氣，將廢料吹出，加塊廢料滑落的速度。但是在沖壓廠，由于是封閉式生產線，生產線內部的氣源吹動，部分廢料飛濺的速度較快，容易造成碎屑，影響到其他生產效率品質等，在大型覆蓋件沖壓廠生產較少采用。

④廢料振動裝置：即是在廢料滑槽裝在震動裝置上，在滑落過程中，震動，加塊廢料滑落，但是由于小孔廢料較多，加上油污的附著，小孔廢料也不易滑落。所以在一般的沖壓廠的此項也不采用。

（2）沖孔廢料下落過程中，廢料滑落在模具內部的筋板上，如圖6所示。

圖6 廢料滑落在模具內部筋板

原因：廢料的落料下落過程中，廢料能停留在模具局部的筋板位置上，廢料的滑落通道未完全封閉，因為廢料下落過程中，由于其是受擠壓出來，每一片的飛濺的位置均不一樣，方向與位置都有隨意性，只要有局部位置未完全封閉，就有廢料飛出的可能。而即使此類廢料滑落在模具的筋板上，又是在模具內部，不拆解模具又不易被發現，而其在受到震動或者是模具移動時，此類廢料晃動就有滑落的可能性，尤其是備模瞬間，受重力撞擊，極易掉落在工作臺面，被模具壓到，而將機床臺面壓凹。

對策：

沖壓現場對于此廢料，只能根據模具的保養記錄，以及每次備模前后對工作臺面的檢查，來發現此問題，通過自制廢料檔板優化，且需要經過一定時間的優化，才能徹底的解決此問題。

對于模具設計與制造改善建議：

模具設計時，確保廢料通道暢通，不允許在廢料通道內增加多余筋板，以使廢料有停留的可能，如圖7所示。

圖7 廢料通道改進

（3）沖孔廢料落下瞬間，四處飛濺，部分落在鑄件與廢料滑板的縫隙內，從模具筋板內減重孔落在機床臺面上。

原因：主要是由于沖壓大型覆蓋件，基本是屬于鑄造模具，鑄造的模具的表面，受尺寸大小等會產生一定的變形，即鑄件的表面是凹凸不平，常規的鑄件變形量約為5mm，而常規使用的廢料滑板，為一般的鐵板，在廢料滑板與鑄件貼合過程中，存在縫隙，且此縫隙，在后序的模具制造過程，不可避免，如圖8所示，所以有廢料就從此縫隙中飛濺，滑落到模具機床臺面上，從模具上面的減重孔排落在機床上，廢料滑落如圖9所示。

對策：

此類廢料的預防對策在沖壓現場，只能是通過一次次的生產驗證，將廢料滑板與鑄件之間的縫隙補焊死，已此來預防。大部分情況下，只能通過在現場的模具保養過程中，對模具內部進行清掃，所以，掉落在工作臺面上的可能性比較大，也是機床臺面壓凹的主要原因。

圖8 廢料滑板與鑄件側壁間隙

圖9 廢料滑落可能性

對于模具設計與制造改善建議：

對于新開發的模具，在模具設計與制造過程中，可以模具結構優化設計，通過將此處位置的鑄件做成漏斗式的樣式，相當于鑄件于廢料滑板之件縫隙已經被遮擋，如圖10所示。

圖10 漏斗式設計

如此設計后，廢料滑落過程中飛濺到廢料滑槽中的縫隙的風險較低，能有效降低此風險，即使局部還有，可以將模具的減重孔封閉處理。

3 結束語

幾種改善沖孔廢料滑落的方法解析，總結出來沖孔廢料的滑落具有隨機性，任意性，只要不落在模具內部，就不會有此類情況出現的可能性，通過做好如下幾點，就能大大減少廢料滑落到機床臺面的可能性，從而保護機床臺面：

（1）封閉廢料滑落的通道以外的空間。

（2）削減沒有必要的筋條，保證廢料不停留。

（3）想法設法加快廢料的滑落，速度與角度。

（4）模具制造過程中按照設計規劃安裝廢料滑板，安裝時不留間隙。

（5）沖壓現場生產做好備模前后臺面的清掃、清潔。

（6）沖壓生產模具保全做好持續改善。

綜上做到以上6點，定能降低沖孔廢料滑落在機床臺面的幾率，保護機床臺面的平整度，維持沖壓機床臺面的持續使用。