大型金属板材成形模具的快速换模研究

田华明，石 慧

（1．扬州制汇互联信息技术有限公司，江苏 扬州 225127；2．扬州辰优机电科技有限公司，江苏 扬州 225127）

在精益生产中，将换模时间定义为：从前一品种最后一个合格产品到下一品种第一个合格产品之间的间隔时间。随着汽车工业对高效率、自动化程度的提高，生产过程中快速产品换型是实现生产均衡化、减少在制品库存的一个重要的因素。本文对大型金属板材模具的换模系统及更换流程的研究，显著缩短换模时间。

1 大型金属板材模具快速换模系统

大型金属板材用压力机的快速换模系统包括：移动工作台、模具自动夹紧装置、以及柔性控制单元。

1.1 移动工作台

金属板材模具进行换型时，放置在移动工作台上的上模和下模被移出压力机，另外的移动工作台带着重新装上的模具移入压力机。为下一种冲压件所需模具的准备工作在压力机外与生产同时进行。

在使用移动工作台的换模系统中，左、右方向移出轨道以及交叉移动工作台（T型轨道）系统得到了普遍应用，但前者占据较大的空间。自动换模在10～30min内就能完成，时间差别取决于模具运输系统的不同，在最现代化的设备上，只需不到10min的时间就可以换模完毕。

1.2 模具夹紧装置

模具在工作台的紧固底板上和模具在滑块上的夹紧过程必须尽可能快速和性能可靠。夹紧装置基本上由电气和液压控制，有些还与弹簧力、丝杠和锲形块作用或者与自锁机械控制机构组合起来，但都必须始终保证安全可靠。

夹紧装置的选择取决于夹紧力、模具种类、压力机类型和压力机的自动化程度。上模和下模经常采用不同的夹紧装置，因为下模是被推上工作台的，上模是垂直安装到滑块上的。

T型槽夹紧装置经常用于中型模具的夹紧。夹紧油缸由压力机液压系统以25MPa压力提供，最高可以产生200kN的夹紧力。夹紧装置通过降低油压由弹簧力作用松开，夹紧装置的安全可靠性由采用T型槽的封闭形状和监控压力传感器来保证，当出现压力降低时，压力传感器使压力机马上处于停机状态。

对于模具宽度不同的大型模具则大多采用一种按模具尺寸自动调节的夹紧装置。这种带调节机构的夹紧装置可采用液压、电气或液压机械式组合使用。

1.3 柔性控制单元

采用数控系统柔性控制单元对液压机的工作参数进行重新调整，不到两分钟就使液压机投入生产，从而使生产时间与停机时间的比率大大提高。

将所选择的模具号通过柔性控制单元设定好，按动开动按钮，模具更换的全部动作就会依次完成：一是移动工作台移出，二是移动工作台到位并调整好，顶杆更换装置根据工艺要求配置顶杆，大型金属板材模具装上移动工作台，模具自动夹紧器夹紧模具，移动工作台移进机内并调整好。移动工作台具有速度快、定位准确的特点。可根据用户现场实现左右、前后以及T型移动。

对数据库提供的行程坐标、压力坐标和时间坐标进行自动调节，这些数据能最佳适应不同成形件特殊的生产条件，并且在换模过程中自动从数据库取出并进行调整。

2 效果评价

大型金属板材模具的快速更换系统优越性主要表现在：

（1）缩短换模时间，增加换模次数，提高生产效率。纯手工更换模具完成大型覆盖件的冲压生产，生产节拍最高只有3～5次/min，生产效率低；操作人员对模具的夹紧力控制不均匀，易造成模具的闭合精度不高，从而导致冲压制件质量差。

（2）操作方便，定位精准，更具标准化生产能力。传统的人工或吊车搬运模具方式困难且不安全，不易准确送达模具的定位点。采用新的换模技术就很容易实现换模和模具运送。

（3）提高操作人员的安全性。操作人员不需要进入模具闭合区域进行夹紧与放松模具，避免了机器下操作的危险。模具在机外由快速夹紧器完成，更换顶杆由机外顶杆更换装置实现快速换模。

（4）缩短交货周期，增加库存周转率，减少管理工作负荷。通过快速换模，缩短不同类型产品的交货周期，降低库存时间，增加出货率，降低企业管理成本。

3 结束语

通过大型金属板材模具的快速换模研究，缩短生产线产品换型时间，是企业实施精益生产的基础工作。较短的产品换型时间有助于实现生产均衡化，提高对市场需求变化的响应能力，降低运作成本，增强企业竞争力。