油底殼類零件法蘭面成形時缺陷的解決

文/袁河清·東風汽車公司技術中心

魏龍·東風模具沖壓技術有限公司

油底殼類零件法蘭面成形時缺陷的解決

文/袁河清·東風汽車公司技術中心

魏龍·東風模具沖壓技術有限公司

本文對油底殼零件生產過程中所出現的問題進行深入分析，通過對模具表面硬度、研合率以及模具材料、結構等有針對性的進行探討分析，制定了相應措施予以改進。

油底殼零件是汽車發動機上的一個重要部件，它裝在汽車發動機的下方，其功能是盛裝機油，為發動機各摩擦表面提供潤滑。不同車型的油底殼類零件的結構和形狀有所改變，其共性為形狀復雜，拉延性能差，法蘭平面度要求高。本文以一款轎車的油底殼零件為例，闡述了其成形過程中的工藝特點，同時對零件在生產過程中的相關缺陷問題提出了解決措施。

工藝解析

油底殼零件，如圖1所示，形狀復雜，工藝性較差，在裝配時，為保證發動機裝配完成后油底殼零件的整體密封性，對油底殼的平面度和表面質量要求較高。

從零件本身結構可以看出，拉延高度高，形狀不規則，法蘭上有很多小壓筋。雖然由于車型不同，其形狀有所改變，但沖壓工藝基本成熟，工藝流程如下：開卷剪切→落料→拉延→整形→修邊→翻邊壓筋→沖法蘭面孔→沖大孔→檢驗，共計9道工序。選用設備為閉式單點4000kN機械壓力機。

圖1 油底殼零件

零件生產過程中相關缺陷產生的原因分析

缺陷描述

在生產過程中，零件表面質量差，經常出現表面不平和壓筋不清晰現象。通過對零件外觀和各工序內容進行分析，發現問題主要集中出現在拉延工序和整形壓筋工序。

生產過程中，拉延工序的工序件上零件法蘭面出現“凸起”（指材料厚度方向上局部截面增加的現象，起皺的前期表現）現象，具體位置如圖2所示。這樣的凸起，經后工序的沖壓，依然存在，影響零件最終法蘭平面度。

在生產翻邊壓筋序時，經常出現部分壓筋不清晰現象，而壓筋整體平面度要求為0.05mm，壓筋不清晰，直接影響壓筋整體平面度，具體情況如圖3所示。

圖2 拉延缺陷

圖3 翻邊壓筋缺陷

經生產數據統計，拉延工序件不平和壓筋不清晰的比例已超過10%，只有徹底解決這兩個問題，才能保證最終零件質量。

原因分析

⑴拉延工序分析。

由于零件拉延時，經過了復雜的塑性變形過程，要搞清缺陷產生的具體原因，必須了解拉延模的整體結構和工作中的情況。拉延模為較早期的標準模具結構，凸模與下底板螺釘連接，凸模材料為MoCr鑄鐵；壓料圈依靠機床氣墊用托桿定期壓料，材料為MoCr鑄鐵；上模為整體凹模，材料為MoCr鑄鐵。坯料經過剪切后，通過專用模具落料成特定形狀，便于拉延序材料流動均勻。但由于零件形狀接近盒形件，在四個角部位，材料流動較慢，中間部位較快，在成形中會出現進料速度不一致現象，可通過在模具上增加拉延筋的方法來達到平衡流動速度的目的。但拉延筋部位容易磨損，磨損后就會導致材料流動過快而引起材料堆積，零件表面就會出現圖2中的凸起現象。

⑵翻邊壓筋工序分析。

零件在翻邊壓筋工序時，零件扣在下模頂出器之上，中間用型腔進行定位，外周翻邊，同時利用上模與頂出器接觸到底時壓出壓筋形狀。上模凸模較大且為中空結構，故為鑲拼結構，整個凸模分割成為一個一個的鑲塊，用螺釘與上底板連接，凸模材料為T10A，上底板為灰口鑄鐵HT250，頂出器材料為T10A。由于壓筋較淺且有較高的平面度要求，上下模壓力較大，而凸模直接連接于底板，造成部分鑲塊由于壓強大而下陷于底板之中，部分鑲塊長期受壓，導致壓筋受損，因此出現圖3中的壓筋不清晰，平面度達不到要求現象。

改進措施

拉延工序

提高模具表面的耐磨度，可以通過多種改良措施來進行。一是易磨損的工作部分采用較好的模具材料，淬火后增加表面耐磨性和使用壽命，例如合金材料Cr12MoV等；二是在模具工作部分進行表面涂層處理，例如鍍硬鉻、TD工藝，等等。

對于已經制造出的成品模具，要提高其表面質量，通常選用第二種方法，對模具工作部分作涂層處理。鍍硬鉻工藝是在各種基體表面上鍍一層較厚的鉻層，利用鉻的特性提高零件的硬度和耐磨性等等。這種工藝使用較為普遍，價格較為便宜。TD工藝是近年來出現的工藝，因此價格較貴，多適用于較小工件。而油底殼模具較大，通常使用的是表面鍍硬鉻處理。經過處理后的模具情況如圖4所示，不僅提高了模具的表面硬度和耐磨性，也提高了零件質量和模具使用壽命。

翻邊整形工序

翻邊壓筋凸模因為各個不同的鑲塊受力不一致導致局部壓強過大造成下陷和壓筋受損，引起壓筋不清晰。

首先要改變局部受力壓壞底板的情況，在分散的鑲塊下增加整體高硬度墊板，各個鑲塊的力均通過墊板傳導于底板，墊板面積大，可減小壓強，而墊板自身硬度較高，不會被單個鑲塊壓致下陷，就保證了鑲塊的同一工作高度，如圖5所示，墊板材料為T10A，淬火硬度58～62HRC。

圖4 工作部分鍍硬鉻

圖5 凸模下增加整體墊板

工作部分壓筋較淺，容易受損，可通過改變模具材料來進行改進。將關鍵部位的材料更換成耐磨抗壓的材料，例如合金材料Cr12MoV等。

通過上述改進措施，成功的解決了該零件表面不平和壓筋不清晰的成形缺陷，拉延半成品合格率上升至98%以上，翻邊壓筋序達到產品要求，同時，模具的長效性和穩定性也得到了保證，提高了使用壽命。

結束語

以上措施成功的應用，使得現場類似的零件缺陷和類似的模具結構改進工作的方向更明確。同時，也為今后新的產品在模具設計開發及生產過程中，如何規避類似問題，起到了指導作用。