一种自动化模具清洁装置的应用

文／崔江浩·北京奔驰汽车有限公司

汽车冲压件在生产过程中会产生许多锌皮、料屑等异物。目前清洁此类异物的工作只能在生产停止时，由工人在封闭、狭小的空间内完成。为解决此类问题，开发一种安装在冲压模具中的自动清洁装置，代替人工在不停机的状态下完成模具的清洁工作。这样不仅减少了人力投入、生产停机，同时还消除了安全隐患。

冲压模具在批量生产过程中，常常会产生许多切边碎屑(图1)、翻边锌粉等异物。随着零件在各工序间的传递，这些异物随机散落到模具的型腔中，造成零件的硌伤。为此冲压操作人员需要停机进入模具型腔中，清洁受污染的模具(图2)。这样一来不仅会造成长时间的生产停机影响生产效率，工人在狭小的密闭空间内操作也会有非常高的安全风险。

图1 生产碎屑

图2 人工清洁模具

为此一套自动的模具清洁装置应运而生，此装置的应用消除了上述安全风险，减少了生产停机，提高了生产效率，为冲压安全高效生产提供了保证。

基本信息

以某车型翼子板零件为例，共分5 序完成。具体工序内容为：OP10拉延；OP20切边侧切边冲孔(图3)；OP30 侧切边冲孔侧冲孔；OP40 翻边侧整形(图4)；OP50 侧翻边冲孔。碎屑、锌皮等异物常产生在切边冲孔翻边整形工序。

图3 OP20 切边侧切边冲孔

图4 OP40 翻边侧整形

问题分析

模具间隙、刃口硬度、刃口垂直度、刃口光洁度、零件压料状态、冲压角度等因素均会对异物的产生造成影响。刃口垂直度如图5 所示。

图5 刃口垂直度

解决方案

装置原理

此装置利用冲压设备的气源做动力，在特定的逻辑条件下将储藏在模具内部的清洁液导引至指定位置，并将其雾化，从而达到模具自动清洁效果，清洁装置俯视图见图6，各部件实物图如图7～图12所示。

图6 清洁装置俯视图

图7 气路接头实物图

图8 过滤器实物图

图9 气路转换接头实物图

图10 气路三通接头实物图

图11 储油罐实物图

图12 喷嘴实物图

装置组成

本装置共分四个部分：动力单元、控制单元、储存及导向单元、执行单元。动力单元将冲压设备中的低压气体过滤后为整个装置提供驱动力；控制单元利用冲压设备功能，通过程序设定实现对气源开闭的逻辑性控制；储存及导向单元选用合适的储油设备，并通过油气管实现清洁液在装置内的流动；执行单元安装在指定位置，将清洁液雾化，通过调整气压及油量的关系实现模具清洁最大化。

项目创新与效益

项目创新

此项目装置结合了冲压设备、模具、流体装置及自动化控制等多方面专业技术，提高了生产效率，减少了人力成本的投入，为节能减排贡献了力量。同时也成功的填补了国内外行业内在冲压模具在线自动清洁方面上的空白，实现了“零”的突破。

经济效益

本装置的成功应用可节省生产停机10分钟／批次，操作工2 人，按照每年936 个批次的生产，生产停机费用3万元／小时计算：936×10÷60×3=468万元／年。操作工人每年工时2×10÷60×936=312 工时/年，以工时费100 元/小时计算：312×100=3.12 万元/年。共计可为公司节省468+3.12=471.12 万元/年≈471万元／年。

结束语

目前，经过长时间、多批次、大产量的验证，此装置生产稳定。此项目的实施，成功的将模具在线清洁工作实现了智能化、自动化，提高了生产效率，相信随着项目的推广，冲压生产会更加安全、高效。