创新防差错及防反结构在冷冲压模具中的应用
时间：2023-06-20 13:35:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
文／赵飞·一汽-大众汽车有限公司
汽车冷冲压模具一模双件和一模四件的结构很普遍，一模双件常见于左右门板、左右翼子板等对称式零件,而一模四件常见于四门外板、四门窗框内板等相同功能零件。这些模具在设计时会采用很多相同或相似的结构，这些结构在后期装配及维护时极易发生混淆，从而造成模具损坏事故，因此在设计之初及日常模具维护中越来越重视模具防反装工作。
模具上常用的防反方式可以分为被动式防反和主动式防反两种：被动式防反也称作硬性防反，是模具设计初期首选的防反方式，通过尺寸不同、角度不同等的设置，使出现错误时无法顺利进行安装，从而起到有效的防反作用；
主动式防反也称作警示性防反，主要是通过颜色、标记、标号、高低等视觉效果，在安装时起到警示作用，从而避免出现安装错误等的情况，但是此类防反还是存在一定安装错误的可能性。
对于被动式防反，一般在设计初期就要考虑此项内容，否则到模具成形后期进行更改就比较繁琐。一般在模具设计阶段，模具设计厂家会根据主机厂家提供的标准进行模具防反设计；
在模具图纸验收阶段，主机厂家会重点检查防反设计是否符合要求，并在模具实体验收阶段进行验证，确认防反的有效性。
尺寸防反
平时应用最多的防反方式就是尺寸防反，在模具设计阶段，通常在相近部件或者容易混装部件的尺寸上做出差异，这样一旦出现错装，会因为尺寸不同无法顺利安装，从而让操作者停止错误动作并进行纠正。例如操作者在进行模具合模作业时，因为模具上下模需要按照统一的方向进行安装，一旦方向安装错误将会导致重大安全事故的发生。为了有效避免此类事故发生，在模具设计时特意将模具左右侧导向腿，或者导柱档距采取大小不一致的设计，如图1 所示，当发生方向安装错误时，因为间隙变化无法顺利进行合模作业，可以对操作者进行比较有效地提醒。
图1 导向腿宽度不同
不对称防反
当模具设计阶段，由于空间、强度或者功能要求无法实现尺寸防反时，设计厂家会考虑使用不对称防反方式。其在目视上可见明显差别，同时在安装时采用了不对称方式，操作者也比较容易发现安装的错误问题，从而避免模具安装错误。此类防反方式比较常见于模具四周的四个导柱位置(图2)，采用不对称或非均布的设计，从而起到防反效果。
图2 导柱位置不对称
开合模辅助杆防反
在上下模具合模时，仅依靠“导向腿导向”“导柱导向”极易发生上模晃动且撞击到下模的定位上，一般还要加入“开合模辅助杆防反”，如图3 所示，起到初步的粗导向作用，方便开合模作业。
图3 开合模辅助杆
销钉孔防反
模具上为了降低成本，缩短制作周期，开始大量采用标准件。标准件的采用为模具制造带来了大量的好处，但是也存在一定的隐患。尤其在同一个模具上采用同一尺寸标准件时，对于操作者来说增加了安装错误的风险。因为采用的是标准件，无法使用尺寸防反和不对称防反，为了解决此类问题，在模具设计时会首先考虑选择不同尺寸的销孔，如图4 所示，在安装时由于标准件的销孔和模具基面的底孔尺寸不一致，当出现错误安装时便无法顺利将销钉安装到位，从而能够有效避免错误安装。
图4 凸模销钉尺寸不同
螺纹孔防反
如图5 所示，其实螺纹孔粗细不同防反和销钉防反的原理基本一致，都是通过在件上加工出不同粗细的螺纹孔，而不同的螺纹孔对应的过孔直径也不一样。由于一个标准件最少采用两个螺纹孔，在加工时只需要改动一个螺纹孔的直径，即可实现此种防反效果。但是此类防反，对加工零件的空间有一定的要求，因为模具上使用最多的两种螺纹为M16 和M24，它们对螺纹过孔直径要求分别对应为17mm ≤M16 过孔≤18mm，25mm ≤M24 过孔≤26mm，因此在一些空间比较局促的位置(尤其是标准件上，空间比较紧凑)，很难采用此种结构进行防反。
图5 螺纹孔大小不同
安装孔深度防反
如图6 所示，此类型防反主要体现在模具斜楔上，斜楔自带压料板上的工作螺钉和安全螺钉，为了防止安装出现差错，经常采用不同深度的安装孔，从而起到防反作用。
图6 螺钉孔深度不同
特殊防反
除了以上几种防反措施，在模具维修过程中针对特殊位置和特殊情况，使用几种特殊的防反装置，例如：某车型的模具上相同安装直径的冲头需要频繁拆卸，为了防止人员安装错误，在冲头上安装到底的位置增加一个台面(图7)，保证错误安装时出现干涉，从而无法继续安装。
图7 冲头防反台阶
被动式防反优点明显，能够有效避免错误产生，但考虑到模具制造成本及周期，与主动防反同时使用才能达到最优效果。
主动防反的整个过程需要操作者主动进行一次识别和介入。
颜色防反
如图8 所示，颜色防反最具代表性的就是相同、相近部位采用不同颜色进行区分，一旦安装错误之后，操作者可以通过视觉颜色的差异，及时发现问题并采取纠正动作。
图8 不同颜色防反
位置号防反
如图9 所示，为了防止模具上的部件在拆卸后的回装出现错误，会将每个部件标注上对应的位置号，从而指导回装作业，防止出现问题。
图9 镶块标注位置号
方向指示防反
如图10 所示，方向防反在模具上应用最多的就是上下模具基体。在模具两侧会根据生产的物流方向，给上下模分别标注一个箭头，操作者在合模作业时(即将模具的上模和下模吊运至一起时)，会根据箭头所指方向，将上下模箭头对应一致后再进行回装，从而保证安装的正确性。
图10 模具物流方向标识
刻线防反
如图11 所示，模具上一些常见的较小部件，例如冲头之类，为了保证回装的准确性，在拆卸之前会先在拆卸部件和安装位置上刻线(或者用漆笔进行点漆)；
部件回装时，根据刻线(或者点漆)对应好位置后再进行安装，从而保证安装的准确性。
图11 刻线防反
主动防反的优点是不用考虑空间和结构问题，操作方便、灵活，但是缺点也很明显，例如颜色防反就很有局限性，如果模具的相同和相近部件数量很多，就会导致颜色种类的限制无法满足防反的效果；
同时如果颜色太多，也会增加操作者的辨识难度。因此，主动防反最大的缺点还是需要操作者进行一次主动的辨识，一旦操作者未进行辨识或者辨识不到位，仍可能会出现安装事故。
前面提到的开合模辅助杆可以有效避免上下模具的磕碰，但在主机厂生产时，该导向杆使用完毕后需要员工手动将其落下。一旦员工使用后忘记落下，在自动化生产时抓料机械手会与开合模辅助杆发生撞击(图12)，造成严重的设备损坏。
图12 生产中撞击事故
基于该问题，可以提供如下解决方案：在辅助杆的初始落下位置增加传感器，传感器信号与模具的ID 号(身份代码)相连接，只有辅助杆处于落下的初始状态时，模具的ID 号才能在生产线上正常显示，压机读取后可正常生产。否则压机读取将发生错误，设备报警并禁止设备运行，这样就算员工忘记将辅助杆落下归位，设备报警无法启动生产，可以保证模具及设备的安全。图13 为模具ID 数据线。
图13 模具ID 数据线
具体实施步骤：
⑴首先确认限位开关(图14)的数量，其数量必须和实际导向杆数量相对应，一般情况下为2 个，并根据导向杆在模具上位置及限位开关闭合时的角度，在模具基体上将其固定。
图14 限位开关
⑵两个限位开关以串联方式连接，如图15 所示，传感器选用黑色、白色两根线，分别接在限位开关里绿色接线处。
图15 限位开关内部接线
⑶将选定的主线盒内线路在模具基体上排布到接线盒处，取消原主线盒模具工序号和模具号的连接，如图16 所示，将白线和黑线分别接在主线盒上的37号接口和40 号接口形成信号回路。
图16 接线盒内部接线
经实际验证，将开合模辅助杆其中的1 个或2 个导向杆拔出，在换模时设备报警提示模具编码异常，将导杆放下后故障消除，并可正常换模生产，从而能够有效预防操作者的主观错误。
由于模具设计标准化、模块化的趋势，对防反工作的要求也更高、更巧妙。同时模具厂家也越来越重视模具的防反工作，从而减轻操作者的劳动强度和劳动难度，保证模具的安全状态。单一的防反方式已经无法满足用户的需求，因此不同的防反方法和方式的综合应用，才能起到真正的防反作用。
本篇文章针对模具上防反方式进行了归纳和总结，目的是开拓大家的思路和视野，在完成日常工作的同时，不断完善模具设计标准。模具设计时需要考虑到的因素十分庞大，每一个技术要求都需要数据理论和实际工作经验作为指导，只有不断地归纳、总结才能制造出高标准的模具，进一步生产出高品质的乘用车。
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