一种解决冲压工序冲突的工艺方法及模具结构

收稿日期：20240401

作者简介：秦亚浩，主要从事冲压工艺与模具方面的研究。

摘 要：介绍了一种解决工序冲突的方案以及冲压模具结构，即下模设计整体托芯结构并将其他工序需求放置在托芯上，从而实现上翻整形与普通侧翻、侧冲等冲突工序的合并。通过该方案，可减少一序模具，降低制作成本，减少生产周期。

关键词：冲压模具；冲压方案;工序冲突

中图分类号：TP223

文献标志码：A

A process method and a die structure for sloving the stamping process conflict

QIN Yahao， CHEN Wenbo， WANG Shaoya， ZHANG Xuguang，

LIAO Xiaogang， HUANG Xiaoqi， FU Jiale， YU Kuanda

［1. ZEEKR Automobile （Ningbo Hangzhou Bay New Area） Co.， Ltd，" Cixi 31530， Zhejiang， China;

2. Geely Auto Group Manufacturing Engineering Center， Cixi 31530， Zhejiang， China］

Abstract： This paper mainly introduces a scheme to slove process conflicts and the structure of stamping die， That is， the stooling mechanism of the lower die is designed and the requirements of other processes are placed on the stooling， so as to realize the combination of the up-flanging and the cam flanging， cam pi and other conflicting processes. Through this program， the number of molds is reduced by one and the production cost is reduced

Key words： stamping mould； stamping layout; stamping process conflict

0 引 言

随着新能源汽车的快速崛起，除安全、便捷、创新三大造车基本要素外，成本控制在整车制造过程中的重要性更加突显。如何在同等性能等条件下，合理地控制成本是提高竞争力的关键。

本文以SUV激光钎焊顶盖为例，介绍了一种解决工序冲突的方案以及冲压模具结构，从减少模具工序数出发，减少模具开发成本、模具机床使用成本，以及模具保养成本少，从而达到降低整车成本的目的。

1 现有技术以及结构形式

当前阶段，各模具厂针对不同制件多采用多工序生产的方式，大部分外覆盖件工艺排布及模具结构形式稳定，但不同工序之间互通较少，如制件复杂，只能通过增加模具数量的方式来实现产品的正常生产。在制件成型过程中，OP10通常为拉延结构，因而无法布置其他工序内容。修边冲孔工序采用固定凸模，设计废料滑道，依靠机床滑块下压来带动压芯压死板料，从而为修边镶块及冲头提供压料力，保证制件品质；上翻工序通常采用非标自制的上翻斜楔或使用托芯结构完成工序生产，侧翻工序则通常为保证制件可以正常取出凸模型面，只能采用子母斜楔或复合斜楔；“修边冲孔工序不能进行整体上翻”“上翻下整工序不能进行侧翻”等观念极大地妨碍了模具工序数的减少。

当前各厂家非常注意对模具制作成本的控制，想方设法减少模具开发数量，但对于SUV激光钎焊顶盖制件位置的侧翻结构和上翻要求，只能采用两工序成型结构，即在OP40采用子母斜楔或旋转斜楔侧翻，将制件两侧翻边到位，在OP50对制件后侧采用上翻斜楔进行上翻，即上个工序采用旋转斜楔侧翻两侧，然后在后工序选用反向斜楔上翻边。这种工艺排布方式，将不同工序内容分散布置，导致模具工序数量不能有效减少。结构排布以及结构如图1所示。

2 工序冲突的方案以及冲压模具结构

2.1 工艺方法类技术方案

工艺排布：将原OP40以及OP50工序合并，即侧翻与上整以及上整与修边两个冲突工艺排布为同一工序，如图2所示。

2.2 模具结构设计描述

2.2.1 模具结构概述

本方案在下模设计整体托芯结构并将其他工序要求放置在托芯上，从而实现上翻整形与普通侧翻，侧冲等工序进行模具合并的方案；图3、图4分别为下模与上模的爆炸图。

2.2.2 模具部件功能描述以及设计细节

1） 下模座各个部件功能描述

下模座端头位置设计主导向，用于与上模配合保证模具在整体运动过程中实现精确导向，方案功能部件主要为上整修边镶块以及下模托起弹簧，如图5所示。

上整型修边镶块，主要作用为当模具合模到一定程度后完成整形工序，同时，在继续闭合过程中完成制件修边功能；工作原理如图6所示。

下模托起弹簧，介于整体托芯与下模座之间，用于支撑下模整体托芯结构，保证下模整体托芯结构回程到位。其力源设计需保证下模托芯最终压力小于上模压芯最初压力。

2）" 整体托芯各个部件功能描述

整体托芯主要为解决工序冲突的主要功能部件，主要包含托芯本体、导向组件、整体凸模、旋转斜楔安装区，如图7所示。

整体托芯结构本体，用于承载侧翻旋转斜楔及整体凸模的部件，其四周设计有导向结构，必要时还可以设计导柱等部件，配合上整形修边镶块完成制件工序内容。

导向组件，介于整体托芯与下模之间，用于两者的精确导向。

整体凸模，承载除上整形之外的其余工序

的下模结构。同时兼顾制件符型等功能。

侧翻旋转斜楔安装区，用于放置制件侧翻机构的区域，其内部设计有侧翻斜楔所需要的气缸、限制板、气罐、支撑件等。同时该区域也可以根据安装工艺布置要求的不同替换为其他结构的安装区域。与上整形修边镶块配合，共同组成后工序凸模符型结构，气缸作为旋转斜楔回程驱动，如图7中所示。

3） 侧翻旋转斜楔部件功能描述

部件13—下模旋转斜楔凸模结构，如图8所示，与图7的部件11配合，组成制件凸模，并设计为活动部件，保证制件制成后时顺利取出，该部件安装在托芯侧翻旋转斜楔安装区，即图7的部件12处。图9为其截面图。

下模旋转斜楔件工作原理如图10所示。

4）上模座各个部件功能描述

上模主导向，与下模导向配合保证模具整体精度，方案功能部件主要为侧翻斜楔安装位置、修边镶块，以及侧冲斜楔，如图11所示。

修边镶块，与下模上整形修边镶块刃口位置配合，完成制件整形后的修边工作。

侧冲斜楔，与整体凸模的凹模套进行配合，完成制件冲孔工序。

5） 上模压芯功能以及设计细节描述

上模压芯，对制件进行成型前压紧，同时设置上整形凸模结构，利用设置在压芯与上模间的氮气弹簧，确保下模整体托芯在冲孔等工序完成前到达工作位置，如图12所示。

2.3 工作原理介绍

模具打开状态，下模气缸（121）充气后，托芯旋转斜楔（13）被驱动到位，随着压机不断向下运动，端头主导向开始接触，主导向运动平稳后，压芯（17）接触凸模（11），托芯（2）开始运动，即顶盖尾部开始进行上整形，等上托芯运动到位，即上整形工序完成。随后，上压芯开始运动，运动一段时间后，上模侧翻斜楔（5）先开始运动，随后侧冲斜楔（16）开始运动，机床继续向下运动，开始正修边，等模具到底闭合后修边，正修、侧冲以及侧整完成，随着模具打开，托芯（2）被氮气弹簧托起至原位置（设计时需以托芯托起状态设计送取料高度），气缸（121）泄气，托芯旋转斜楔（13）旋转回程进行避让，吸盘进行抓件至下工序模具，单次冲压行程完成，模具体行程图如图13所示。

2.4 技术优点

1）" 在一个斜楔上完成相互冲突的两种工艺方案内容，取消原工艺方案中必须单独设计一个工序模具的缺点，降低模具开发成本约150万元，成本计算公式如下：

模具成本＝吨位×吨价＝30吨×5万元/吨＝150万元

2）" 避免五工序机床的投入使用频次，减少五工序机床因项目冲突导致生产周期延长风险；

3）" 提升制件生产周期，一批次500件节约时间约1.5h；效率提升20%。

3 总 结

本文以SUV激光钎焊顶盖为例，介绍了一种冲压模具结构，即下模设计整体托芯结构并将其他工序要求放置在托芯上，从而实现上翻整形与普通侧翻、侧冲等工序进行模具合并的，优化原工艺方案布置形式，将修边冲孔、上翻、侧翻整形、集合优化到同一套模具进行实现，从而达到减小模具开发成本，提高效率的目的，后期类似工艺（不限于SUV激光钎焊顶盖）可以参考此原理进行优化，减少模具开发成本、单件冲压成本，提成整车性价比。

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