模具寿命管理

作者:长城汽车股份有限公司技术中心/河北省汽车工程技术研究中心 孙继军 冯利君 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2019-06-10
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随着我公司快速发展,产品类型增多,品质不断提升,模具/工装管理水平直接影响了产品质量、成本及生产效率,亟需提升模具/工装管理水平,而寿命管理目前缺少系统指导依据。因此,本文结合我公司实际生产情况,详细阐述了模具寿命管理的内容。

现阶段为解决模具使用寿命不清晰、模具复制标准不明确的问题,通过挖掘管理问题,为后期解决系统问题、科学管理模具寿命提供输入。

模具寿命的定义及生命流程

模具寿命指在模具交付验收合格后,保证产品品质合格的前提下,所能冲压成型出的制件数量。它包括刃口的反复刃磨和易损件更换,直至模具的主体部分更换所成形的合格制件总数。模具的寿命并不期望无限长, 最佳的模具寿命应是基于获得最低单件产品成本。

模具全生命周期包括前期策划、设计制造、交付验收、生产使用与维护保养及报废/重开5个阶段,但是因公司战略调整、市场变化等诸多因素影响,造成部分模具会涉及设计变更 、封存/闲置等环节,图1为模具全生命周期流程图。模具设计寿命是在产品规划时根据综合车型生产纲领和市场寿命计算得出的,其作用是指导模具设计、选择模具材质和计算模具本体结构强度,为模具使用寿命提供一个参考值。

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模具寿命

模具寿命和诸多因素有关,例如冲压工艺、模具结构、模具使用材质、模具热处理方式、模具表面强化、模具机加工精度、冲压选材及模具使用维护保养等,本文重点从模具结构、模具整体寿命、模具本体寿命和模具配件寿命等四方面研究模具寿命。

1.模具结构分析

通过调查模具结构组成和部件损坏后的更换周期来识别对模具寿命有无影响,模具结构分析见表1。

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模具寿命包含模具本体寿命和模具配件寿命两部分,模具寿命主要由模具本体寿命决定,配件(标准件和非标件)损坏后可更换,不会对模具寿命产生影响。

2.模具整体寿命分析

通过统计某车型已复制的53套模具,分析其模具复制真因,对真因进行整理分类,如图2所示。

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从图2可以得出,模具整体复制原因主要为产品品质问题整改、工艺/结构设计不合理、工艺重新排布和模具结构优化,而非模具达到设计寿命老化导致。

3.模具本体寿命分析

通过对某车型达到模具设计寿命车型的模具本体复制情况进行统计,模具本体复制分类,如图3所示。

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从图3可以看出模具本体复制主要是压料芯和压边圈,占比69.8%,其他模具本体复制占比30.2%,进一步现场调查模具复制情况,确定模具复制真因。

通过数据整理发现,压料芯复制真因为结构强度低;压边圈复制真因为存在压异物情况;凹模及模座复制真因为存在压双件情况。

模具配件寿命

根据某车型模具变更记录表,对模具配件更换情况进行统计,图4为模具备件更换分类情况。

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由图4可知,模具备件中更换的主要有冲头、斜楔、氮气弹簧及感应器等7种,其中:①换超过100个的有三种,冲头更换890件,占比55.5%,斜楔更换356件,占比22.2%;②因氮气弹簧、导柱/导套、感应器、气缸和非标件镶块更换数量小(小于100件),故本次不做研究。综合以上情况,针对冲头和斜楔分别进行调研。

1.冲头

通过对某车型模具履历表进行整理,依据板料厚度,分区间选取10套模具中12个冲头,统计其使用寿命,冲头使用寿命分析如表2所示。

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模具冲头为易损件,理论设计寿命根据材质不同,寿命也不同。在实际生产使用中更换频次大,数量多,需做好模具配件更换记录,以便后期对更换数据进行研究,找出易损件的规律,做到预防性维修。

2.斜楔

斜楔标准件理论设计寿命为30~100万次,根据斜楔受力不同,故在实际生产中寿命也不同。从某车型选取12套某车型模具的斜楔机构,发现斜楔标准件的使用寿命均在40万冲次以上,不同模具存在差异,斜楔使用寿命分析如表3所示。

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根据对冲头、斜楔机构两种标准件使用寿命数据进行分析,可以发现最低使用寿命分别为22万次及45.9万次,标准件的使用寿命与板料厚度成反比关系,而现在模具备件的管理并没有区分标准件的使用条件,采用统一管理,管理方法存在缺失。

综合以上分析,通过对标国外合资企业模具重开复制条件,结合自己公司实际情况,总结模具重开复制条件如表4所示。

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结语

模具本体寿命在维护保养做到位情况下,可以一直使用,直到车型寿命结束。而模具配件中易损件全部都有理论的设计寿命,在实际情况中因环境复杂会造成配件早期失效损坏,需建立备件库,保证正常生产。各汽车厂应建立相应的模具复制重开标准和基于“大数据”的模具配件预防性维修管理,做到防患于未然。  

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