多工位模具托起塊結構對產品精度的影響

文／陳亞寧，吳曉萌，李瑞串，張海寧·長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心

多工位模具具備快速、高效的獨特優勢，也是其被廣泛應用的主要原因。托起塊是多工位模具的重要組成部分，托起塊能否正常工作不僅影響生產節拍，降低生產效率，還影響產品料邊精度。本文從托起塊結構入手分析托起塊失效的原因并提出解決方案。

某車型后地板左右縱梁后段，為多工位模具。在生產過程中，托起塊頻繁出現松動、卡滯及錯位偏移等情況，造成制件工作位置偏移，導致料邊短缺，精度合格率不足85%，直接影響車身搭接精度，造成后地板左右縱梁后段焊接欠點、半點，影響車身結構強度?，F場生產過程中，為避免精度問題發生，生產節拍降為15 次/min，影響生產效率。

問題原因分析

針對托起塊松動、卡滯及錯位偏移等情況，應從托起塊結構入手分析問題原因。

該模具托起塊采用分體式結構，如圖1 所示，中間為托塊本體，兩側分別一個推桿作為導向，推桿內放置彈簧作為回程力源，本體與推桿采用一個M8 螺栓和一個φ6 銷釘連接。

圖1 托起塊

此托起塊結構缺陷：(1)托起塊屬于活動部件，18 次/min 的振動頻率給推桿連接螺栓、銷釘帶來巨大的強度壓力，導致螺栓、銷釘松動甚至斷裂(圖2)。(2)兩側推桿結構導致托起塊承受兩個回程力，對導向的加工精度和配合精度要求較高，當導向磨損增大或回程力源衰減不一致時，極易造成托起塊無法頂起。

由于上述結構缺陷，銷釘螺栓的松動、斷裂，造成托塊與推桿連接松動、錯位，造成托起塊上精定位偏移，導致模具生產過程中制件無法放入精定位或托起塊帶動制件錯位而產生壓偏制件，產品料邊精度超差，如圖3 所示。

圖3 托起塊與推桿的松動錯位

整改方案確定

首先變更托起塊的分體式結構；將托塊與推桿組合的形式改為托起塊導向一體式結構，避免出現連接螺栓、銷釘等問題造成托起塊異常。

其次，調整托起塊力源位置；兩側推桿加彈簧的結構造成托起塊兩側受回程力源，對托起塊的整體性和推桿導向精度及兩側力源一致性要求較高；因此需要調整力源位置，將受力點由兩側向托起塊中部調整，對應的導向位置同步向托起塊中部調整，提高導向受力一致性，保證托起塊頂起的一致性。

然后，改變力源種類；螺旋彈簧的彈力衰減速度快，且衰減不同步，造成托起塊回程力不一致而工作姿態異常；將螺旋彈簧變更為氮氣彈簧，在穩定性方面，氮氣彈簧較螺旋彈簧更具備優勢，并且具備更大的回程力。

最后，變更托起塊壓板類型，氮氣彈簧具備更大的回程力，也造成托起塊回程時對壓板的沖擊力增大，因此需要提升壓板的強度，保證壓板可承受托起塊高頻次、大力度沖擊，如圖4 所示。

圖4 變更后的托起塊

方案的效果與分析

依據最新的托起塊結構對模具進行加工改造，如圖5 所示。

圖5 改造完成的托起塊

改善后，托起塊無法頂起、螺栓銷釘松動斷裂的情況消除，多工位18 次/min 的沖壓頻次下托起塊工作狀態穩定無異常，產品精度由85%提升至90%以上。

方案的進一步探索

基于上述方案改造后，后地板左右縱梁后段模具的托起塊卡滯錯位、精度不合格及生產節拍低等問題雖然得到解決，但是，在觀測生產過程中發現，該模具仍然存在隱患。

開篇我們提到，從托起塊的結構入手分析解決問題，雖然得到了預期的效果，但是，只考慮了托起塊本身的結構，難免受局限，導致仍然存在隱患未消除。

如圖6 所示，后地板左右縱梁后段為左右件，左右件分離前，中間連接部分較窄，強度較弱，導致工作過程中，制件產生上下顫動，雖然還未對產品的精度和生產效率帶來影響，但是依然是一個較大的隱患。因此，我們立足模具整體結構，進行分析研究，探索整改方案。

圖6 模具存在隱患

如圖7 所示，模具左右兩側設置托起塊，用于支撐左右制件，但由于左右件連接處薄弱，強度不足，導致左右件中部在生產振動和自身重力作用下上下顫動，形成模具隱患。

圖7 制件顫動分析

解決方案

針對上述情況，可選擇在左右件連接處增加一處托起塊，配合左右兩個托起塊工作，彌補左右件連接處薄弱、強度不足問題；搭配托起塊上的強磁，保證制件在生產過程中顫動量最小。

結束語

本文是一個典型的在實際應用中發現前期設計缺陷而進行優化升級的案例，無數個類似案例的積累，無數次設計優化升級，需要上下游緊密的配合。而任何一個行業的發展進步并非一蹴而就，設計開發→生產制造→應用驗證→用戶反饋→設計優化，往往都遵循這樣一個閉環。