為了最大限度的把高性能的沖壓設(shè)備利用好，實現(xiàn)降低成本、大幅提高生產(chǎn)效率，在現(xiàn)有條件下不斷挖掘潛力、研發(fā)創(chuàng)新，以應(yīng)對日益激烈的市場競爭。本文詳細(xì)介紹了上汽大眾V W411 項目一模多件技術(shù)在應(yīng)用過程中的優(yōu)缺點，同時結(jié)合應(yīng)用過程中涉及的難點問題，給出了對應(yīng)的解決方法和常見問題的改進(jìn)措施。

在上汽大眾VW411 項目以前的自制件模具里，一模兩件的模具并不少見，但都局限于左右門外板或者左右門內(nèi)板這些基本上對稱的零件，沒有做過非對稱件的一模兩件，更沒做過一模四件。在VW411 項目中，一模多件的技術(shù)得到了規(guī)模化應(yīng)用，除了門內(nèi)板繼續(xù)應(yīng)用對稱的一模兩件的模具結(jié)構(gòu)外，左右前翼子板、前蓋內(nèi)外板、后蓋內(nèi)板與后蓋外板上部也都采用一模兩件，而且前后蓋為非對稱件、內(nèi)外板合件，另外門外板采用一模四件。

VW411 項目中一模多件之所以可以大規(guī)模應(yīng)用得益于上汽大眾大型高速沖壓線的建立，該項目在這條高速沖壓線上生產(chǎn)的零件有17 個，除了車頂和左右側(cè)圍無法應(yīng)用一模多件外，其他14 個零件僅使用6 套模具，這樣一共9 套模具就實現(xiàn)了整車外覆蓋件自動化零件的生產(chǎn)。如果全部單件生產(chǎn)這17 個零件需要17 套模具，按照以往項目翼子板、門內(nèi)外板采用一模雙件也需要12 套模具。

一模多件應(yīng)用的優(yōu)勢

⑴生產(chǎn)效率得到了極大的提高。以往一模一件1 個沖次生產(chǎn)1 個零件，現(xiàn)在一模兩件1 個沖次可以生產(chǎn)2 個零件，特別是門外板一模四件一個沖次可以生產(chǎn)4 個零件。

⑵大型沖壓設(shè)備得到了充分的利用。上汽大眾投資幾億元建立的大型高速沖壓設(shè)備如果還是按照單件生產(chǎn)，首臺兩千多噸、后序一千多噸的大臺面高速沖壓設(shè)備的生產(chǎn)能力就會大打折扣。如果單件生產(chǎn)，高速線單位時間可以實現(xiàn)的沖次越多，浪費反而越嚴(yán)重。另外，該條高速線具有的很多功能也會閑置，如根據(jù)沖壓成形需求對滑塊的運動曲線進(jìn)行調(diào)整，保證成形過程中不同階段對速度的不同要求；下氣墊不同位置壓力可調(diào)整功能；Cross Bar 沿X、Y、Z 軸的可旋轉(zhuǎn)功能等等。

⑶零件材料成本降低。鈑金成形中工藝補(bǔ)充面最終都是作為廢料沖裁掉的，應(yīng)用一模多件后，零件間通過合理的拼接方式可以使得工藝補(bǔ)充面的面積實現(xiàn)1+1 ﹤ 2 的結(jié)果，單個零件一周圈都是工藝補(bǔ)充面，兩個零件對拼后，拼接處只是一窄條用于切除分離的廢料，相比前者要少很多，從而達(dá)到減小板料大小的目的，進(jìn)而提高材料利用率、降低零件材料成本。圖1 為翼子板一模一件的工藝形式，圖2 為翼子板一模兩件工藝形式，兩者相比，一模一件的材料利用率低很多。

圖1 翼子板一模一件

圖2 翼子板一模兩件

⑷模具材料成本降低。由于模具數(shù)量的減少，模具總重量明顯降低，特別是模座本體材料的鑄件減少較多，制造成本得以降低。

⑸模具存放場地等緊缺資源需求減少。沖壓車間也是個寸土寸金的地方，車型越來越多，模具無處存放的問題經(jīng)常困擾著管理人員，除了模具疊放外，通過一模多件的應(yīng)用也有助于解決這一難題。

一模多件的應(yīng)用帶來諸多優(yōu)勢的同時也存在許多的難點需要克服和解決，通過不斷的分析與嘗試，逐一解決終將一模多件技術(shù)付諸實施。

一模多件應(yīng)用的難點及應(yīng)對措施

⑴模具受力不平衡。

1）兩個零件成形力不同導(dǎo)致不同模腔間的壓力不平衡，這個體現(xiàn)在模具長向。主要是前蓋內(nèi)外板、后蓋內(nèi)外板非對稱件成形過程中模具受力不平衡，受力中心不在模具幾何中心。外板造型簡單，成形力小，內(nèi)板功能較多造型復(fù)雜，成形力大，以后蓋內(nèi)外板為例，VW411 后蓋外板的成形力為480t，而后蓋內(nèi)板的成形力為610t，兩者相差了130t。這就需要通過工藝分析每個零件的壓力中心后，調(diào)整零件在模具上的位置，零件不再是相對模具左右對稱布置。圖3、圖4 分別為后蓋內(nèi)外板和前蓋內(nèi)外板。

圖3 后蓋內(nèi)外板

圖4 前蓋內(nèi)外板

2）非對稱件拉延深度不同，拉延受力不同步。一般這個成形深度的差值相對較小，因為組合的零件基本是汽車車身同一位置的零件，前蓋內(nèi)板與前蓋外板組合，后蓋內(nèi)板就與后蓋外板組合，較小的成形深度落差產(chǎn)生的壓力偏載可以通過壓機(jī)自身允許的偏載負(fù)荷克服掉，所以選擇沖壓設(shè)備時要注意壓機(jī)的參數(shù)是否符合要求。另外，這個落差產(chǎn)生的偏載力是在成形初始階段，這個階段的成形力相對要小很多。

3）工藝布置上需要考慮到對稱性，避免同一模腔的受力不平衡，這個主要發(fā)生在模具窄向。工藝設(shè)計中拉延工序以及后序切邊翻邊工序都要對稱布置，如車門外板各工序中兩個模腔的工藝充分考慮對稱性布置，避免受力不平衡。圖5 為門外板OP30 切邊工序每個模腔窄向都是對稱的工藝布置，剩下的切邊到了OP40 也是對稱布置。同理，圖6 所示的OP50 翻邊也是一樣的。

圖5 OP30 切邊

圖6 OP50 翻邊

⑵一模多件中，調(diào)試一副模具要同時兼顧多個件，技術(shù)難度大，調(diào)試時間長。

如果凸凹模與模座本體是一體的，研配一個零件的同時其他零件也要對應(yīng)研配，但是如果把凸凹模與模座本體做成分體式，在一側(cè)模腔的分體凹模底部增加調(diào)整塊，減少調(diào)試難度，平衡模具動態(tài)受力，從而避免了牽一發(fā)而動全身的弊病，圖7 所示的后蓋內(nèi)板一側(cè)就增加了48 處調(diào)整塊。同時通過把凸凹模做成分體，模座本體用常規(guī)的HT300 材料即可，大幅降低材料成本。

圖7 后蓋內(nèi)外板一側(cè)增加調(diào)整塊

⑶內(nèi)外板零件料厚不相同，雙堆垛拆垛不等高。

上汽大眾建造的舒勒PL81 高速沖壓線拆垛手可以允許兩個堆垛最大落差不超過70mm，根據(jù)這個值的限定，我們可以計算出堆垛的最大料片數(shù)量。以前蓋內(nèi)外板為例，前蓋內(nèi)板厚度0.55mm，前蓋外板0.7mm，落差不能超過70mm，得出70/(0.7-0.55) ≈ 466（片），通常我們?nèi)≌⒘舫鲆欢ㄓ嗔浚瑑蓚€堆垛的料片數(shù)量都是450 片料。

⑷各工序間同步抓放多個零件，機(jī)械化生產(chǎn)的難度高。

通過仿真模擬軟件，把設(shè)計好的模具添加到對應(yīng)的壓機(jī)設(shè)備中，同時設(shè)計搭建好Tooling，即帶有吸盤的架子，固定在Cross Bar 上面，這樣就可以在軟件中先逐序調(diào)試后再整線運行，如圖8 所示。通過不斷優(yōu)化運動曲線，提高整線沖次，必要時對影響模具沖次的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。節(jié)省了現(xiàn)場聯(lián)線調(diào)試的時間，提高了調(diào)試效率，同時也降低了機(jī)械手相關(guān)部件與模具干涉等事故發(fā)生的概率。

另外，基于一模多件的復(fù)雜性和要求多的特點，舒勒PL81 線機(jī)械手可以實現(xiàn)X、Y、Z 向不同程度的旋轉(zhuǎn)，以及前后工位距離的調(diào)整，滿足零件在不同工序的位置及角度要求。

圖8 整線仿真模擬

⑸對壓機(jī)要求高。

一模多件需要充分利用壓機(jī)拉延墊多點可調(diào)的功能，根據(jù)不同零件不同位置對成形力大小不同的需要，來調(diào)整壓邊圈下面對應(yīng)位置氣頂桿力量的大小，這樣就減小了調(diào)試難度。壓機(jī)和安裝在上面的拉延模的剖面圖，如圖9 所示。

圖9 拉延墊多點可調(diào)伺服壓機(jī)

結(jié)束語

隨著汽車產(chǎn)銷量屢創(chuàng)新高，當(dāng)前的沖壓線越來越不能滿足沖壓件的產(chǎn)量需求，同時為了降本增效，提高企業(yè)競爭力，在不增加新建沖壓線的情況下，一模多件技術(shù)成為應(yīng)用現(xiàn)有沖壓線滿足不斷增長的沖壓件產(chǎn)量需求的一個有效途徑。

通用一模多件技術(shù)的不斷推廣和實現(xiàn)同一車型項目的規(guī)模化應(yīng)用，高性能壓機(jī)得到了充分利用，壓機(jī)和零件產(chǎn)量在效率上都提高到原來的兩倍或四倍，模具成本及零件材料成本也大幅降低。模具數(shù)量的大幅減少，減少了鑄鍛件等鋼鐵材料的使用，節(jié)約了資源；大量減少了模具制造環(huán)節(jié)中泡沫實型及其在鑄造環(huán)節(jié)產(chǎn)生的環(huán)境污染；沖壓生產(chǎn)線效率的提高，節(jié)省了大量工業(yè)用電，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保，取得了良好的社會效益。

——本文節(jié)選自《鍛造與沖壓》2019年第10期