关于汽车模具多工位自动化技术的研究

魏新华

摘 要：当前，国内多工位模具的设计与制造处于起步应用阶段，要想快速与国际模具行业技术接轨，参与国际模具市场竞争，就必须努力探究并迅速掌握多工位自动化模具的开发技术，论文通过参照企业、行业标准，国外标准对多工位自动化技术进行研究分析，提出在冲压机一次完整冲压过程中实现六套模具的联合动作，自动取送坯料及半成品，免去人工操作，提高冲压效率，降低成本，实现冲压自动化。该技术对车身工艺产品的质量能够大幅提升，有效的降低了生产所需要的时间和成本。

关键词：汽车模具；多工位；自动化；新技术

引言

德国的卡尔·本茨于1886年制造出第一辆用内燃发动机驱动的汽车，世界上第一辆车发明至今已有百年历史。制造商们从来就没有停止过对新车型的研究，期初汽车零部件都由手工制造，直到亨利？福特使汽车零部件标准化，这就为流水线制造打下了基础。中国的汽车工业直到50年代才开始，上海汽车工业总公司已与德国大众和美国通用两大汽车公司建立了合资企业，汽车工业与外国合资标志了中国汽车工业发展的一个新阶段。目前，汽车制造业市场竞争激烈的，通用、丰田、日产和福特等汽车厂商都将眼光瞄准了中国市场，不断地将最新的车型同步推向中国市场。为了提高市场竞争力，各大汽车厂新车型的开发周期不断缩短，在汽车产业发展过程中多工位自动化设备是当前竞争的新型工艺手段，该技术保证了车身冲压件能够快速地制造。其主要特点是在一台多工位设备下可以实现同时对多套模具进行安装生产，在工作过程中应用自动转序、上料等操作系统来实现高速生产冲压件，整个过程通过一台设备实现无人操作即可实现全序工装生成。

1.汽车车身冷冲压模具的分类

国家标准中的冲模基本类型共44种（GB/T8845-1988），在这里仅介绍我公司承揽项目中的已设计、加工、制造完成的模具类型。

冲裁类：落料模、冲孔模、修边模、切断模、切口模、切角模等。

冲裁类的特殊模具：侧（吊）修边模、侧（吊）冲孔模、侧（吊）切断模等。

成型類：压型模、成型模、拉延模、整形模、翻边模、翻孔模、弯曲模等。

成型类的特殊模具：侧整形模，吊、侧翻边模

2.多工位模具的应用

随着汽车冲压生产高效化和自动化的发展，多工位模具和自动化模具在汽车冲压件的生产中应用将更加广泛。形状复杂的冲压件，特别是一些按传统工艺需要多副冲模分序冲制的中小型复杂冲压件，越来越多地采用级进模成形。级进模具是一种高新技术模具产品，技术难度大，制造精度要求高，生产周期长。其技术难点在于排样设计优化、模具结构设计和高精度的制造技术。寿命可高达数百万次。因为级进模的技术含量高，所以其附加值高、模具价格高。与国外相比，我国的汽车冲压件生产用级进模具，在工艺排布、制造精度、结构功能和使用寿命等方面仍存在较大差距，每年还需大量进口。例如整体侧围、翼子板和车门等容易在生产中划伤制件的模具，在国外无疑都是采用自动化模具。即使自主品牌模具现在也开始采用自动化模具，这是未来模具的发展趋势，而我们在这个方面刚刚起步不久，刚刚过渡到从单纯加工自动化模具，到设计、制造多工位级进模具，因此，采用多工位级进模将是我国重点发展的模具产品。如下图1所示，采用多工位全自动化的冲压生产流程图，由主机、取料手抓、移动操作台、电控柜等组成，经由精密传送机构及材料取放装置（真空吸盘、电磁铁等），将工件在冲床各模具之间做精密定位移送。

3.模具制造工艺流程

目前，我司对多工位模具的生产制造流程如下：

1）冲压工艺：

A.产品的数型：依据客户提供的产品的数型，做工艺设计，为设计科提供设计依据；为编程提供加工依据。

B.依据客户提供的整车或样件进行测量：数据整理，建立数型（产品数型）、冲压工艺数型；为设计科提供设计依据，为编程提供加工依据。

C.来图加工：依据客户提供的图纸，建立数型（产品数型），冲压工艺数型；为设计科提供设计依据；为编程提供加工依据。

2）结构设计：

A.依据客户提供的技术协议、相关标准、设备参数等，编制设计任务指导书；依据冲压工艺提供的各序的冲压工艺卡、冲压工艺数型，进行模具设计。

B.设计依据（二维：图纸、三维：实体）为编程提供加工依据

C.汽车冲压模具制造管理系统APDM明细表生成，为采购提供模具零部件的采购依据。

3）实型制作： 实型车间依据模具图纸，制作实型模，并对实型模进行检验；检验合格后转型，进行实型铸造。

4）机械加工： 铸件进厂转入机械车间，依据模具图纸及加工程序对模具结构的型面、零部件、零部件的安装面、零部件装配面加工。

5）钳工装配：将机械车间完成机械加工后的模具零部件，依据模具图纸、进行组装，装配。保证组装的模具，满足模具图纸的要求。

6）模具静检：依据模具图纸、《模具检查标准》对模具进行静态检验。

7）模具调试：将完成静态检验后的模具进行调试，以保证模具满足技术协议、合同、冲压工艺、结构设计的要求。

4.模具材料

模具材料的质量和性能是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。近年来，大中型冲压模具选用铸铁材料，球墨铸铁具有良好的强韧性和耐磨性，其焊接性能、可加工性和表面淬火性能也都较好，而且成本比合金铸铁低，因此在汽车冲压模具中应用较多。在德国公司，小型和小批量生产用模具，常选用GG25和铸钢GS45制造；大型和大批量生产用模具，多选用球墨铸铁GGG60、GGG70和含Ni、Mo元素的GGG70L制造。在日本丰田公司，采用基体与刃口一体化的特殊铸铁材料来制作修边模，使模具的制造成本大大降低。铸铁整体刃口经表面淬火处理后，用于薄板料修边模寿命可达几十万次。新型汽车冲模材料的研究与应用，是影响汽车模具发展的一个重要问题。由于汽车模具的尺寸大、用材多，降低模具材料成本对于增强模具产品的市场竞争力具有重要意义。

5.结论

经过对多工位自动化汽车模具制造技术的设计与研发，使设计的周期大大降低，成本得到了有效的控制。此外，在多工位技术应用以后，制造冲压件的成本也下降，提高了生产效率的。同时，也提高了经济效益，企业的市场竞争能力也得到了提升。

参考文献：

[1]洪作民.多工位自动冲压[J].汽车电器，1980年02期

[2]《冲模设计手册》编写组. 冲模设计手册.北京：机械工业出版社，1988

[3]邱永成.多工位级进模设计.北京：国防工业出版社，1987