汽车顶盖模具选冲控制方式的实现

2021-12-06张秀利孙绪强张明扬于旭明晁会永

模具工业 2021年11期

张秀利，孙绪强，张明扬，于旭明，晁会永

（山东潍坊福田模具有限责任公司，山东潍坊 261061）

0 引言

汽车工业的蓬勃发展推动了汽车及其相关衍生行业的发展，作为汽车车身基础装备的模具行业也步入快速发展阶段。汽车企业为了满足消费者多样化的需求衍生了不同的配置，如汽车是否配备天窗、行李架等，为此模具企业通过应用新技术，在不增加模具数量的前提下实现汽车顶盖天窗孔和行李架孔的选冲，既保证了成形制件的品质又提高了生产效率。模具发展的过程中选冲功能从初期的手动切换到目前的气动切换，生产方式也从手工生产发展为自动化生产，生产效率得到了提高。

1 手工拆卸

冲小孔（如行李架安装孔）时通过手工拆卸冲孔凸模固定座实现选冲；冲大孔时（如顶盖天窗孔）为了减少螺钉数量，提高拆装效率，采用整体镶件或小镶件+安装板的方式。上述2种方式在进行选冲时均需停机或拆卸模具，操作不便，且存在安全隐患，此方式目前已淘汰。

2 机床控制

以顶盖天窗孔为例，如图1（a）所示，通过设置不同的刃口深度，配合闭合高度的变化，实现选冲窗口的功能，如图1（b）所示，左边为冲天窗孔，右边为不冲天窗孔，此方式使用方便，但可控范围较小，因部分刃口进入凹模长度增加，会加剧刃口磨损，一般在批量小且状态切换频繁时采用。

图1 机床控制方式

3 气动控制

3.1 标准气动切换冲孔机构

冲孔类气动切换标准机构（见图2）较常用，有多种类型的标准件，使用方便，一般装在上模，用气路软管连接后通过气路装置控制，常用于带行李架的车型，冲压时可以选择是否冲出行李架安装孔。

图2 气动切换冲孔机构

3.2 浮动凸模气动切换机构

大型气动切换机构（见图3）采用气动切换，冲窗口的凸模镶件10固定在浮动凸模座1上，浮动凸模座1上配有活动垫板3，浮动凸模座1采用导柱导向，其导柱13固定在上模座5并穿过活动垫板与浮动凸模座，以满足冲裁间隙的精度要求。另外浮动凸模机构与压料器之间设置氮气弹簧12，可以在浮动凸模机构不工作时将其顶起，同时浮动凸模机构与上模之间设置卸料螺钉15。

图3 大型气动切换机构

需冲出窗口状态时，活动垫板被气缸6推到前方工作位置，上模下行时活动垫板的垫块4支撑在浮动凸模座底面，冲窗口的镶件工作，冲出带窗口的顶盖制件。当活动垫板被气缸拉回到非工作状态，浮动凸模座的垫块被拉到空位处，浮动凸模座在氮气弹簧12的作用下被顶回一定的高度，不再参与窗口的冲裁，冲出无窗口的顶盖制件。

浮动凸模机构中的弹簧2用于模具打开状态下克服浮动凸模机构的重力，便于装配环节验证活动垫板的可靠性。此机构中，通过活动垫板前后运动，实现浮动凸模在模具中2个不同的位置工作，实现冲窗口和不冲窗口2种状态的顶盖制件成形。

3.3 多用途气动固定座切换机构

双驱动气动切换机构（见图4）其原理与冲孔类气动切换机构一致，但其体积和行程更大，能承受更大的工作压力。案例中以顶盖高位刹车灯为选冲对象，因侧整形区域大，只用一组机构不能满足使用需求，故将2组机构并联使用，此时应注意其动作同步性，因制件状态为按批次切换，为了防止冲裁中的震动导致切换装置失效，应设置保压阀或保持气路畅通，使其工作状态更可靠。

图4 双驱动气动切换机构

气动控制分为2种，一种是手动控制，带有换向阀，由操作者根据需要选择冲压状态；另一种是自动控制，利用带有可编程气路的机床实现自动控制，同时配合传感器实时监控工作状态。

4 工序控制

对于有差异的工作内容分别开发2副模具，其余模具共用，图5所示的顶盖有3种状态，分别为无天窗、小天窗、大天窗。制件的成形工艺为工序1拉深、工序2修边冲孔翻边整形、工序3冲孔翻边整形。其中工序3的模具有2副，1副用于完成无天窗和小天窗状态，另1副用于完成大天窗状态，工序2冲孔翻边采用了图3所示的气动切换控制，通过搭配工序3模具实现3种制件状态的成形。

图5 工序控制方式

上述工序中：A0/A1在同1副模具上实现2种状态，A0为无天窗状态，A1为小天窗状态；B0大天窗孔用1副模具实现；工序3有2副模具，分别对应A0/A1、B0状态；该4副模具通过不同的组合分别生产3种状态的顶盖：A0状态（无天窗）：工序1+工序2/A0+工序3/A0；A1状态（小天窗）：工序1+工序2/A1+工序3/A1；B0状态（大天窗）：工序1+工序2/A0+工序3/B0。