縱梁類零件拉延序常遇問題分析及解決措施

文/鮮光斌，羅琳?奇瑞汽車股份有限公司

縱梁類零件拉延序常遇問題分析及解決措施

文/鮮光斌，羅琳?奇瑞汽車股份有限公司

縱梁類零件拉延序是縱梁所有工序中問題最多，也是問題最難解決的工序，拉延序中出現起皺、拉毛、開裂、縮頸等問題，同時又出現制件壓不到底，到底標記不清晰等問題。由于縱梁類制件結構是U、V、S、C形結構相互交錯，拉延深度深，增加了縱梁工藝設計和調試的困難，導致大量的沖壓件報廢和返工，反復整改和調試。因此，縱梁類拉延序問題的分析和解決，對縱梁具有至關重要的意義。

拉延序經常遇到的問題主要為：拉延序制件成形不到底，導致臺階等成形不出來，到底標記、左右標記出不來，因拉延不充分，導致制件出現不合格；制件拉延序起皺嚴重，嚴重的地方出現疊料；拉延序出現開裂、縮頸；制件出現拉毛；制件出現反彈；制件出現變形。上述問題，不是以單一的狀態出現的，往往是各種問題交錯出現的。

產生起皺的原因及解決方案

起皺原因

拉延模具在拉延過程中，因板料在拉延過程中板料流動過快導致起皺。主要有以下幾個方面：

(1)模具設計原因：1）拉延序板料偏小，導致模具在拉延過程中無法壓住板料，從而引起起皺；2）制件拉延模具壓料筋過小，導致壓不住料，從而引起起皺；3）拉延序氣墊壓力小，導致拉延過程中成形不充分，從而引起起皺；4）在模具上壓制過程中，頂桿裝偏，或者少裝頂桿，從而導致頂起不充分,產生起皺；5）吸皺筋過小，導致雖然加吸皺筋，但是實際上仍然起皺；6）模具上需要加吸皺筋的地方，實際上沒有加；7）模具結構設計不合理，導致起皺問題產生；8）上下模之間的間隙過大，引起起皺，設變更換板料容易導致。

(2)產品方面原因：1）制件R角過大,導致起皺；2）制件需要加吸皺筋的地方，沒有加吸皺筋，從而引起起皺；3）產品造型不合理，型面落差大，導致料走不出去，從而引起起皺；4）需要開缺口釋放內應力的，沒有開缺口。

圖1 內應力無法釋放引起起皺

實例

如圖1所示，主要是內應力無法釋放，型面過渡比較劇烈，在產品設計過程中就要求考慮沖壓生產過程中起皺問題；如實在無法避免，必須采用該種結構的，就要在模具設計過程中采用沖壓工藝或優化模具結構進行避免。如圖2所示，吸皺筋過小，導致該處起皺、疊料嚴重，嚴重時出現掉料；型面落差大（圖3），變化劇烈，故該處容易起皺，需要加吸皺筋。拉延深度深（圖4），二次拉延容易導致起皺。

圖2 吸皺筋小導致起皺

圖3 型面落差大導致起皺

圖4 拉延深度深導致二次拉延起皺

如圖5所示，該處起皺非常嚴重，壓料筋小；同時吸皺筋小，該處加大頂桿壓力和壓料筋、吸皺筋后，起皺、疊料、掉料好轉。

圖5 壓料筋小、頂桿壓力小導致起皺

起皺解決方案

針對起皺的問題，需要具體問題具體分析，不能以偏概全，但是，針對起皺，一般是盡量把壓力加到最大，看是否還起皺，先解決起皺的問題，然后解決開裂的問題，如仍起皺，則考慮壓料筋、吸皺筋、板料毛坯規格等；同時模具在裝配過程中，頂桿盡量裝全，看頂桿頂起高度是否正確，頂桿是否裝偏等；模具研合率如特別差，則也可能導致壓不住料，引起起皺；模具結構設計不合理，如頂桿偏等，也有可能導致起皺；有時R角過大,會引起起皺；工人生產過程中用潤滑油過多，也會引起起皺。

開裂縮頸問題的產生及解決方案

開裂縮頸原因

(1)模具原因：1）拉延序板料偏大，導致模具在拉延過程中壓得過死，無法正常流動引起開裂；2）制件拉延模具壓料筋過大，導致板料流動緩慢從而開裂；3）拉延序頂桿壓力過大，導致拉延序開裂；4）在模具上壓機過程中，頂桿裝偏，受力不均導致開裂；5）吸皺筋過大，在拉延過程中把工序件拉裂；6）壓機頂桿高度過高，與模具不匹配，從而導致模具拉裂；7）R角不順，導致開裂；8）上下模之間間隙過小，導致拉延序開裂。

(2)產品原因：1）產品設計過程中R角過小；2）產品拉延深度過深，導致制件直接拉裂。

同時縱梁采用高強度鋼板，成形性差，將直接導致拉延過程中開裂；潤滑效果太差，也將導致開裂。

圖6 R角過小導致開裂

圖7 壓料筋不順，開裂

實例

如圖6所示，該處開裂主要是壓料筋過大并不光順，同時R角過小導致。要整改該處問題,就要放大產品R角，同時要減小壓料筋R角。吸皺筋處（補焊處）開裂（圖7），壓料筋處開裂，同時產品有起皺疊料的風險。要解決此問題，一方面是加大吸皺筋，另一方面是要減小壓料筋，并光順。

圖8 缺少側整形或者沒有反彈工藝余量

解決方案

針對開裂，一般整改措施：（1）拉延序板料偏大，則減小板料，并壓件驗證；（2）制件拉延模具壓料筋過大，逐步減小壓料筋，并出件驗證；（3）拉延序頂桿壓力過大，在保證不起皺的情況下，降低頂桿壓力；（4）在模具上壓機過程中，頂桿裝偏，重新裝頂桿，確保頂桿頂起模具不偏；（5）吸皺筋過大，在保證不起皺的情況下，進行光順打磨，減小吸皺筋；（6）壓機頂桿高度過高，與模具不匹配，調整壓機；（7）R角不順，光順R角；（8）上下模之間間隙過小，重新研配間隙，確保研合率達標，消除干涉點；（9）產品設計過程中R角過小，放大R角；（10）產品拉延深度過深，產品設計過程中盡量降低拉延深度，或者采取二次翻邊降低拉延深度；（11）縱梁采用高強度鋼板，成形性差，更換拉延性好的板料，如無法更換，優化參數等。

反彈問題的產生及解決方案

反彈問題產生的原因

(1)模具原因：1）需要加加強筋的地方未加加強筋，導致制件反彈無法消除；2）模具上下鑲塊之間研合率差，工序件在模具上不服貼，甚至出現干涉,導致沖壓件翹起比較嚴重；3）需要加棱線的地方，實際未加棱線；4）需要二次深拉延或者過拉延的，實際未二次拉延和過拉延；5）需要加側整形工序的未加側整形工藝，而是以翻邊工序代替；6）整形過程中未留反彈工藝余量，導致反彈嚴重；7)整形位置和整形方法不對,導致整形效果不佳,如需要上下兩個R角整形的地方，只整形了一個地方；需要分段整形的地方,未分段整形；8)鐓死塊未鐓死,模具未壓到底,導致出現反彈；9)模具結構設計不合理,整形過程中模具鑲塊晃動；10)整形角度、整形方式等不對，導致整形效果不佳；11）制件定位孔偏，導致反彈出現；12）需要強壓校形的地方沒有強壓校形。

(2)產品原因：1）產品定義采用高強度鋼板，回彈大；2）產品形狀容易導致反彈，如U形+V形+Z形+C形結構的縱梁；3）產品拉延深度深，形狀復雜；4）產品設計中出現負角，而模具設計過程中沒有進行工藝處理或者未發現負角。

實例

如圖8a所示，前縱梁后加強板，主要是出現負角，導致即使整形也無法整形到位，同時臺階未加工出來，由于有圓弧形型面，需要分段整形，最好是先整形后修邊；或者采用兩次拉延后修邊，然后側整形，同時需要對上下兩個R角進行側整形。如圖8b所示，主要是前底板縱梁缺少側整形工藝，未對上下2個R角進行整形導致；

圖9 需要強壓強校形，成形方向不一

如圖9a所示，該處缺乏強壓整形，導致翹起反彈，受力不均勻，建議該處單獨整形，且臺階深度未加工出來。如圖9b所示，該處側整形整個弧形面采用一次側整形，導致該處受力不均勻，后序建議單獨對圓弧處進行側整形。在模具設計時，應充分考慮采用高強度鋼板的反彈量，留一定的反彈工藝余量，并進行過整形工藝。

如圖10所示，模具鑲塊晃動的產生是由于模具結構設計不合理，解決措施是增加加強板。

圖10 模具鑲塊晃動整改措施

解決方案

針對措施：（1）需要加加強筋的地方加加強筋；（2）模具上下鑲塊之間研合率差，提高模具的研合率，這是模具正常生產的首要條件；（3）需要加棱線的地方，進行加棱線整形；（4）需要二次深拉延或者過拉延的，盡量采用二次拉延；（5）需要加側整形工序的加側整形工藝；（6）整形過程中充分考慮工藝回彈，進行工藝余量處理；（7)選擇合適的整形順序、整形角度、整形方式等，避免一刀切；（8)鐓死塊鐓死,確保模具鑲塊不懸空和生產過程中晃動；（9)優化模具結構，消除模具的側向力；（10）確保制件定位孔正確，避免反彈出現；（11）需要強壓校形的地方進行強壓校形；（12）產品設計中出現負角，首先進行負角的工藝處理，避免出現負角。

避免模具刀塊懸空,消除側向力的產生,是避免反彈產生的必要保證;提升模具的研合率,盡量確保100%的研合率,消除制件與模具的干涉點,是保證制件反彈最小化的必要條件。如前后兩序的R角不一致，在后序中強壓整形，也導致沖壓件蹺起變形；沖壓件廢料刀塊與制件干涉，也導致沖壓件變形。

拉毛問題的處理

產生原因

(1)模具的硬度不夠，導致制件在拉延生產過程中出現拉毛。

(2)模具間隙過緊，導致間隙小于板料的厚度，從而產生拉毛。

(3)模具在生產過程中有雜質，如模具本體出現砂眼，在拉延過程中導致拉傷模具。

(4)制件拉延深度過深，導致模具拉傷。

(5)生產過程中潤滑方式不當，導致拉毛。模具在生產過程中，當生產到一定程度時，拉延序會出現發熱，嚴重的會出現冒煙，主要是由于拉延深度過深熱量無法釋放導致的。

解決措施

(1)模具的硬度不夠，進行滲氮處理，或者其他方式的熱處理，需要具體問題具體分析。

(2)模具間隙過緊，用油石進行推磨，不能直接用打磨機進行打磨，直到不出現拉毛為止。

(3)模具在生產過程中有雜質，生產前清除雜質，針對砂眼要重新進行補焊等。

(4)針對拉延深，在模具設計過程中盡量降低拉延深度。

(5)生產過程中潤滑方式不當，進行恰當的潤滑。

當模具鑲塊之間的拼縫處理不當時，在制件上也會留下細微的拉毛，這種情況下要求模具廠家優化調整，把間隙縮小到最小程度。另外，在模具結構上進行前期優化，也可以避免接縫位置留在不當位置。

二次翻邊不平與深拉延拉毛的關系

由于縱梁整體深度深，采用一次拉延直接成形到底，將導致模具發熱后出現拉毛、開裂，并影響模具壽命，生產狀況不穩定。采取二次拉延，沖壓件將出現二次拉延的痕跡，沖壓件表面不平整，影響后期的匹配關系，并影響沖壓件的外觀質量。在決定縱梁的沖壓工藝時，到底采用何種沖壓工藝，必須在兩種工藝中選擇適合合理的工藝，根據產品的裝配關系和用途進行取舍。

縱梁的制件，在確定沖壓工藝時，就要考慮匹配關系。如拉延深度不深，就考慮采用深拉延，一次拉延到位；模具在選擇熱處理方式時，就要考慮拉毛問題的產生，針對砂眼進行補焊，在制件反彈、起皺等穩定的情況下，選擇恰當和適合的方式進行熱處理，鍍鉻處理或者滲氮處理；如拉延深度較深，雖然可以采用一次拉延成形到位，也可采用熱處理進行優化，但是批量生產后不可避免出現模具本體發熱，并最終導致拉毛問題和開裂的出現，導致批量生產困難。采用深拉延，必須要考慮的是模具鉗工能否調試出來及調試出來后模具的批量生產狀況。

在選擇二次拉延的時候,拉延深度會比較深,已經考慮到一次拉延的困難,成形過程中可能出現開裂、起皺、拉毛，此種情況下就要選擇二次拉延。采用二次拉延，主要考慮二次翻邊留下的痕跡，如果有匹配關系，就要在選擇分型面時進行避讓，如分型面無法避讓，那么在數據匹配時進行避讓，同時進行合理的焊點避讓。二次拉延只是降低了深拉延過程中的拉延深度，降低了模具深拉延過程中拉毛和發熱的高發率，但是不代表不發生。因此，與一次深拉延一樣，必須考慮模具發熱和模具本體被拉毛的風險，選擇適當的方式進行熱處理。

結束語

起皺和開裂問題，如同時出現需要區別對待，一般情況下先解決起皺問題。起皺問題解決后，然后考慮開裂問題。主要從頂桿氣墊壓力、板料規格大小、模具凸凹模研合率、是否壓到底、壓機的匹配性、頂桿頂起是否正常，潤滑方式是否恰當等方面解決問題，如仍有問題，就必須從吸皺筋、壓料筋、加強筋、壓機參數、模具結構、沖壓工藝、壓機條件等方面尋找問題，特別是側向力的消除。良好的沖壓工藝和模具結構，是解決起皺和開裂的首要條件，如沒有側整形工藝，或者整形位置不合理，整形順序不合理，就無法保證沖壓件合格。