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成組技術(shù)在多工位級(jí)進(jìn)模中的應(yīng)用
摘要：本文詳細(xì)分析了金屬開(kāi)關(guān)底盒底板的生產(chǎn)工藝，對(duì)使用多工位級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓生產(chǎn)進(jìn)行充分的分析比較，結(jié)合成組技術(shù)提出在系列有相同特征的產(chǎn)品(GT4系列開(kāi)關(guān)底盒底板)之多工位級(jí)進(jìn)模中運(yùn)用可換子模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一模多產(chǎn)品，有效地提高了生產(chǎn)效率，降低模具制造成本，解決中小批量機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)效率低、成本高的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：多工位級(jí)進(jìn)模;可換子模;一模多產(chǎn)品;成組技術(shù)
1.成組技術(shù)的原理
成組技術(shù)(Group Technology，簡(jiǎn)稱GT)是按照事物的相近性，將許多不同但具有相近的事物依照一定的準(zhǔn)則分類成組，使類似的事物能夠采取相同的解決辦法，以達(dá)到節(jié)省時(shí)間、精力和費(fèi)用的目的。成組技術(shù)的核心是成組工藝，它是把結(jié)構(gòu)、材料、工藝相近似的零件組成一個(gè)零件族(組)，按零件族制定工藝進(jìn)行加工，從而擴(kuò)大了批量、減少了品種、便于采用高效方法、提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
2.成組技術(shù)在多工位級(jí)進(jìn)模中的應(yīng)用
按照普遍的做法，沖壓件的生產(chǎn)是根據(jù)零件設(shè)計(jì)專用模具。專用模具雖然可以滿足不同零件的要求， 但需一模一產(chǎn)品，其生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、模具成本高， 當(dāng)生產(chǎn)批量不大時(shí)，將導(dǎo)致沖壓產(chǎn)品成本上升。針對(duì)上述問(wèn)題，采用成組技術(shù)的基本原理對(duì)沖壓工序和模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)：①對(duì)具備相似性的一個(gè)系列零件產(chǎn)品進(jìn)行合理的沖壓工序安排，將相同結(jié)構(gòu)特征的沖壓工序排布公共區(qū)域，將特有的結(jié)構(gòu)特征排布在特定區(qū)域;②根據(jù)沖壓工序安排，將級(jí)進(jìn)模具按工序相同和不同分模塊設(shè)計(jì)，將各模塊設(shè)計(jì)成獨(dú)立的子模，則模具具備了更不同換子模即可生產(chǎn)不同產(chǎn)品的能力。
3.開(kāi)關(guān)底盒底板零件的分析及排樣設(shè)計(jì)
3.1 零件分析
GT4系列開(kāi)關(guān)底盒底板的材料為1.59鋅板，強(qiáng)度極限=130 (MPa)，延伸率大于40%，料厚t=1.59mm，每個(gè)型號(hào)5萬(wàn)件，共20萬(wàn)件。
圖2-1 GT4-50/75-1底板 圖2-2 GT4-50/75-FB-1底板
GT4系列開(kāi)關(guān)底盒底板的沖壓工序分為打字碼、拉包、沖導(dǎo)正孔、沖特征孔、壓回、切邊、切舌、壓凸點(diǎn)、壓彎邊、切斷等10類共16個(gè)工序。根據(jù)該零件沖壓工序多、壓力方向容易控制等特點(diǎn)，選擇使用多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)更易滿足生產(chǎn)需求。
圖2-3 GT4-MKO-1底板圖2-4 GT4-MKO-FB-1底板
3.2 排樣設(shè)計(jì)
零件有毛刺要求，應(yīng)向下彎曲成型，這樣使彎曲線與板料纖維方向垂直，避免彎曲裂紋，根據(jù)其結(jié)構(gòu)及工序過(guò)程的相似性分類成組，其排樣分別為：
�、貵T4-50/75-1底板排樣
�、贕T4-50/75-FB-1底板排樣
�、跥T4-MKO-1底板排樣
�、蹽T4-MKO-FB-1底板排樣
4.擬訂沖壓工藝方案
GT4系列開(kāi)關(guān)底盒底板零件沖壓工序安排如下。
GT4-50/75-1沖壓工序：(1)打字碼;(2)第一次拉包;(3)第二次拉包、沖孔;(4)打字碼2、3、沖6×□4.2導(dǎo)正孔;(5)導(dǎo)正、沖50孔、沖壓包孔;(6)導(dǎo)正、沖75孔;(7)導(dǎo)正、沖75孔;(8)導(dǎo)正、壓回;(9)導(dǎo)正、空步;(10)導(dǎo)正、切邊、沖5×□6導(dǎo)正孔;(11)導(dǎo)正、空步;(12)導(dǎo)正、切舌(13)導(dǎo)正、壓凸點(diǎn);(14)導(dǎo)正、壓彎小邊;(15)導(dǎo)正、壓彎大邊; (16)導(dǎo)正空步;(17)導(dǎo)正、壓彎大邊;(18)導(dǎo)正、切斷出件。
GT4-50/75-FB-1沖壓工序：(1)空步;(2)空步;(3)空步;(4)打字碼1和2、沖6×□4.2導(dǎo)正孔;(5)導(dǎo)正，沖2×50孔、沖2×75孔;(6)導(dǎo)正、沖4×50孔;(7)導(dǎo)正、沖50孔、沖2×75孔;(8)導(dǎo)正、壓回;(9)導(dǎo)正、空步;(10)導(dǎo)正、切邊、沖5×6、導(dǎo)正孔;(11)導(dǎo)正、空步;(12)導(dǎo)正、切舌;(13)導(dǎo)正、壓凸點(diǎn);(14)導(dǎo)正、壓彎小邊;(15)導(dǎo)正、壓彎大邊;(16)導(dǎo)正、空步;(17)導(dǎo)正、壓彎大邊;(18)導(dǎo)正、切斷出件。
GT4-MKO-1沖壓工序：(1)打字碼1;(2)第一次拉包;(3)第二次拉包;(4)打字碼2和3、沖6×□4.2導(dǎo)正孔;(5)導(dǎo)正、沖4×MKO孔;(6)導(dǎo)正、沖4×50孔、沖壓包孔;(7)導(dǎo)正、沖4×MKO孔、沖2×50孔;(8)導(dǎo)正、壓回;(9)導(dǎo)正、空步;(10)導(dǎo)正、切邊、沖5×□6導(dǎo)正孔;(11)導(dǎo)正、空步;(12)導(dǎo)正、切舌;(13)導(dǎo)正、壓凸點(diǎn);(14)導(dǎo)正、壓彎小邊;(15)導(dǎo)正、壓彎大邊;(16)導(dǎo)正、空步;(17)導(dǎo)正、壓彎大邊;(18)導(dǎo)正、切斷出件。
GT4-MKO-FB-1沖壓工序：(1)空步;(2)空步;(3)空步;(4)打字碼2和3、沖6×□4.2導(dǎo)正孔;(5)導(dǎo)正、沖4×MKO孔;(6)導(dǎo)正、沖4×50孔;(7)導(dǎo)正、沖4×MKO孔、沖3×51孔;(8)導(dǎo)正、壓回;(9)導(dǎo)正、空步;(10)導(dǎo)正、切邊、沖5×□6導(dǎo)正孔;(11)導(dǎo)正、空步;(12)導(dǎo)正、切舌;(13)導(dǎo)正、壓凸點(diǎn);(14)導(dǎo)正、壓彎小邊;(15)導(dǎo)正、壓彎大邊;(16)導(dǎo)正、空步(17)導(dǎo)正、壓彎大邊;(18)導(dǎo)正、切斷出件。
根據(jù)GT4系列開(kāi)關(guān)底盒底板零件相似特征較多的特點(diǎn)，運(yùn)用成組技術(shù)的基本原理，根據(jù)以零件沖壓工序相同、相似為主， 局部不同的結(jié)構(gòu)要素再分別歸入其他特殊組處理的原則，將GT4系列開(kāi)關(guān)底盒底板沖壓工序分組為A(工序1～4)、B(工序5～9)、C(工序10～14)、D(工序15～18)四個(gè)模塊。
5.模具的模塊化設(shè)計(jì)
根據(jù)擬訂的沖壓工藝方案，考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造周期短、成本低、生產(chǎn)效率高、壽命長(zhǎng)等級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)要求，將模具按沖壓工序A、B、C、D四個(gè)模塊成組設(shè)計(jì)，以最大的限度將工序相同、相似和局部不同的結(jié)構(gòu)要素按模塊區(qū)分開(kāi)來(lái)。(見(jiàn)圖2-7)。
6.成組技術(shù)對(duì)級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)的質(zhì)量影響與效率影響
應(yīng)用成組技術(shù)，以模塊化設(shè)計(jì)的多工位級(jí)進(jìn)模，在和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的多工位級(jí)進(jìn)模在沖壓生產(chǎn)上有很大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)的質(zhì)量、效率有著重大影響。
(1)生產(chǎn)相同系列產(chǎn)品模具的數(shù)量不一樣：應(yīng)用成組技術(shù)的GT4系列開(kāi)關(guān)底盒級(jí)進(jìn)模能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)同樣系列的4個(gè)產(chǎn)品，但減少了模具數(shù)量。傳統(tǒng)多工位級(jí)進(jìn)模大多為專用設(shè)備，一模一產(chǎn)品;應(yīng)用成組技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模，通過(guò)更換子模，可實(shí)現(xiàn)一模多產(chǎn)品，變中、小批量生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)，降低產(chǎn)品的模具成本。
(2)模具的制造周期不一樣：傳統(tǒng)多工位級(jí)進(jìn)模，在工序多的情況下，制造周期長(zhǎng)、制造難度大，精度難以控制，模具成本高;GT4系列開(kāi)關(guān)底盒級(jí)進(jìn)模，結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)、制造，各模塊可分開(kāi)獨(dú)立加工再進(jìn)行總裝，以現(xiàn)今我國(guó)多工位級(jí)進(jìn)模的制造水平，完全可以達(dá)到模具設(shè)計(jì)要求之精度，而且縮短模具制造周期。
(3)模具維修難度不一樣：傳統(tǒng)多工位級(jí)進(jìn)模，未按模塊設(shè)計(jì)模板，凹模(以維修成本最高的主要零件為例)任意一個(gè)地方磨損，將要拆卸整塊模板進(jìn)行整修，維修成本大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、工期長(zhǎng);GT4系列開(kāi)關(guān)底盒級(jí)進(jìn)模運(yùn)用了模塊化設(shè)計(jì)，將模板分模塊后，任一模塊中凹模磨損，只需要拆卸相應(yīng)的模塊更換該模板中一小個(gè)鑲塊，維修方便，省時(shí)省力。
(4)模具沖壓生產(chǎn)效率、使用壽命差異不大：GT4系列開(kāi)關(guān)底盒級(jí)進(jìn)模其工作模式與傳統(tǒng)多工位級(jí)進(jìn)模是一樣的，自動(dòng)化程度高，沖壓速度可以達(dá)到200至250次/min，模具整體使用壽命5千萬(wàn)次左右，刃磨一次壽命100萬(wàn)次。生產(chǎn)耗時(shí)區(qū)別在應(yīng)用成組技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模在生產(chǎn)另一型號(hào)產(chǎn)品時(shí)，會(huì)花費(fèi)一定時(shí)間更換模塊、子模，但從沖壓生產(chǎn)總體時(shí)間來(lái)講，不多于傳統(tǒng)多工位級(jí)進(jìn)模30%，相對(duì)于模具制造周期的耗時(shí)差別，沖壓生產(chǎn)階段的耗時(shí)差別相當(dāng)小。
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