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上汽大众VW411项目一模多件技术应用优缺点与应对措施《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:09:34 阅读: 来源:摇摆机厂家

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为了最大限度的把高性能的冲压设备利用好,实现降低成本、大幅提高生产效率,在现有条件下不断挖掘潜力、研发创新,以应对日益激烈的市场竞争。本文详细介绍了上汽大众V W411项目一模多件技术在应用过程中的优缺点,同时结合应用过程中涉及的难点问题,给出了对应的解决方法和常见问题的改进措施。

在上汽大众VW411项目以前的自制件模具里,一模两件的模具并不少见,但都局限于左右门外板或者左右门内板这些基本上对称的零件,没有做过非对称件的一模两件,更没做过一模四件。在VW411项目中,一模多件的技术得到了规模化应用,除了门内板继续应用对称的一模两件的模具结构外,左右前翼子板、前盖内外板、后盖内板与后盖外板上部也都采用一模两件,而且前后盖为非对称件、内外板合件,另外门外板采用一模四件。

VW411项目中一模多件之所以可以大规模应用得益于上汽大众大型高速冲压线的建立,该项目在这条高速冲压线上生产的零件有17个,除了车顶和左右侧围无法应用一模多件外,其他14个零件仅使用6套模具,这样一共9套模具就实现了整车外覆盖件自动化零件的生产。如果全部单件生产这17个零件需要17套模具,按照以往项目翼子板、门内外板采用一模双件也需要12套模具。

一模多件应用的优势

⑴生产效率得到了极大的提高。以往一模一件1个冲次生产1个零件,现在一模两件1个冲次可以生产2个零件,特别是门外板一模四件一个冲次可以生产4个零件。

⑵大型冲压设备得到了充分的利用。上汽大众投资几亿元建立的大型高速冲压设备如果还是按照单件生产,首台两千多吨、后序一千多吨的大台面高速冲压设备的生产能力就会大打折扣。如果单件生产,高速线单位时间可以实现的冲次越多,浪费反而越严重。另外,该条高速线具有的很多功能也会闲置,如根据冲压成形需求对滑块的运动曲线进行调整,保证成形过程中不同阶段对速度的不同要求;下气垫不同位置压力可调整功能;Cross Bar沿X、Y、Z轴的可旋转功能等等。

⑶零件材料成本降低。钣金成形中工艺补充面最终都是作为废料冲裁掉的,应用一模多件后,零件间通过合理的拼接方式可以使得工艺补充面的面积实现1+1﹤2的结果,单个零件一周圈都是工艺补充面,两个零件对拼后,拼接处只是一窄条用于切除分离的废料,相比前者要少很多,从而达到减小板料大小的目的,进而提高材料利用率、降低零件材料成本。图1为翼子板一模一件的工艺形式,图2为翼子板一模两件工艺形式,两者相比,一模一件的材料利用率低很多。

⑷模具材料成本降低。由于模具数量的减少,模具总重量明显降低,特别是模座本体材料的铸件减少较多,制造成本得以降低。

⑸模具存放场地等紧缺资源需求减少。冲压车间也是个寸土寸金的地方,车型越来越多,模具无处存放的问题经常困扰着管理人员,除了模具叠放外,通过一模多件的应用也有助于解决这一难题。

一模多件的应用带来诸多优势的同时也存在许多的难点需要克服和解决,通过不断的分析与尝试,逐一解决终将一模多件技术付诸实施。

一模多件应用的难点及应对措施

⑴模具受力不平衡。

1)两个零件成形力不同导致不同模腔间的压力不平衡,这个体现在模具长向。主要是前盖内外板、后盖内外板非对称件成形过程中模具受力不平衡,受力中心不在模具几何中心。外板造型简单,成形力小,内板功能较多造型复杂,成形力大,以后盖内外板为例,VW411后盖外板的成形力为480t,而后盖内板的成形力为610t,两者相差了130t。这就需要通过工艺分析每个零件的压力中心后,调整零件在模具上的位置,零件不再是相对模具左右对称布置。图3、图4分别为后盖内外板和前盖内外板。

2)非对称件拉延深度不同,拉延受力不同步。一般这个成形深度的差值相对较小,因为组合的零件基本是汽车车身同一位置的零件,前盖内板与前盖外板组合,后盖内板就与后盖外板组合,较小的成形深度落差产生的压力偏载可以通过压机自身允许的偏载负荷克服掉,所以选择冲压设备时要注意压机的参数是否符合要求。另外,这个落差产生的偏载力是在成形初始阶段,这个阶段的成形力相对要小很多。

3)工艺布置上需要考虑到对称性,避免同一模腔的受力不平衡,这个主要发生在模具窄向。工艺设计中拉延工序以及后序切边翻边工序都要对称布置,如车门外板各工序中两个模腔的工艺充分考虑对称性布置,避免受力不平衡。图5为门外板OP30切边工序每个模腔窄向都是对称的工艺布置,剩下的切边到了OP40也是对称布置。同理,图6所示的OP50翻边也是一样的。

⑵一模多件中,调试一副模具要同时兼顾多个件,技术难度大,调试时间长。

如果凸凹模与模座本体是一体的,研配一个零件的同时其他零件也要对应研配,但是如果把凸凹模与模座本体做成分体式,在一侧模腔的分体凹模底部增加调整块,减少调试难度,平衡模具动态受力,从而避免了牵一发而动全身的弊病,图7所示的后盖内板一侧就增加了48处调整块。同时通过把凸凹模做成分体,模座本体用常规的HT300材料即可,大幅降低材料成本。

⑶内外板零件料厚不相同,双堆垛拆垛不等高。

上汽大众建造的舒勒PL81高速冲压线拆垛手可以允许两个堆垛最大落差不超过70mm,根据这个值的限定,我们可以计算出堆垛的最大料片数量。以前盖内外板为例,前盖内板厚度0.55mm,前盖外板0.7mm,落差不能超过70mm,得出70/(0.7-0.55)≈466(片),通常我们取整并留出一定余量,两个堆垛的料片数量都是450片料。

⑷各工序间同步抓放多个零件,机械化生产的难度高。

通过仿真模拟软件,把设计好的模具添加到对应的压机设备中,同时设计搭建好Tooling,即带有吸盘的架子,固定在Cross Bar上面,这样就可以在软件中先逐序调试后再整线运行,如图8所示。通过不断优化运动曲线,提高整线冲次,必要时对影响模具冲次的结构进行优化。节省了现场联线调试的时间,提高了调试效率,同时也降低了机械手相关部件与模具干涉等事故发生的概率。

另外,基于一模多件的复杂性和要求多的特点,舒勒PL81线机械手可以实现X、Y、Z向不同程度的旋转,以及前后工位距离的调整,满足零件在不同工序的位置及角度要求。

⑸对压机要求高。

一模多件需要充分利用压机拉延垫多点可调的功能,根据不同零件不同位置对成形力大小不同的需要,来调整压边圈下面对应位置气顶杆力量的大小,这样就减小了调试难度。压机和安装在上面的拉延模的剖面图,如图9所示。

结束语

随着汽车产销量屡创新高,当前的冲压线越来越不能满足冲压件的产量需求,同时为了降本增效,提高企业竞争力,在不增加新建冲压线的情况下,一模多件技术成为应用现有冲压线满足不断增长的冲压件产量需求的一个有效途径。

通用一模多件技术的不断推广和实现同一车型项目的规模化应用,高性能压机得到了充分利用,压机和零件产量在效率上都提高到原来的两倍或四倍,模具成本及零件材料成本也大幅降低。模具数量的大幅减少,减少了铸锻件等钢铁材料的使用,节约了资源;大量减少了模具制造环节中泡沫实型及其在铸造环节产生的环境污染;冲压生产线效率的提高,节省了大量工业用电,实现了节能环保,取得了良好的社会效益。

——本文节选自《锻造与冲压》2019年第10期

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