薄板沖壓拉延模調(diào)試工作方法

陳武明

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

薄板沖壓拉延模調(diào)試工作方法

陳武明

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

薄板沖壓拉延模調(diào)試的工作任務是將模具工藝技術條件匹配達到大批量穩(wěn)定生產(chǎn)、產(chǎn)品質量保持穩(wěn)定一致的水平。針對拉延模具的工作技術要求及沖壓件成型所需達到的工藝、質量要求，結合實際工作經(jīng)驗介紹模具調(diào)試的工作步驟和問題解決的要點，達到縮短模具調(diào)試周期，提高模具問題解決成功率的目標。

拉延模；模具調(diào)試；調(diào)試步驟；模具維修

沖壓成形是金屬彈塑性變形的一種加工方法。利用模具和沖壓設備對板料施加壓力，使板料產(chǎn)生塑性變形或者分離，獲得預期的產(chǎn)品形狀，具有生產(chǎn)效率高、操作簡便、便于實現(xiàn)機械化和自動化的特點，產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，材料利用率高，是—種低消耗和低成本、適用于大批量生產(chǎn)的加工方法［1］。

汽車車身構造中約70%的零部件是沖壓件，汽車覆蓋件尺寸大，空間自由曲面多，曲面過渡變化劇烈的特點，零件尺寸精度和表面質量有較高要求，拉延模的調(diào)試工作決定沖壓件的質量水平和生產(chǎn)的穩(wěn)定性。拉延成形過程中涉及的應力應變狀態(tài)，變形溫度、變形速度影響和接觸摩擦問題，成形過程中變形負應力，不同成形時段的應力失衡等復雜實際工況因素，通過模具與設備適應性匹配調(diào)試、模具維修的循環(huán)過程，逐步使沖壓拉延模實際工況保持相對穩(wěn)定的技術水平，具備一定的成形安全裕度。為了縮短拉延模的調(diào)試周期及獲得穩(wěn)定拉延技術參數(shù)的目的，本文結合工作實踐就沖壓拉延模調(diào)試工作方法進行介紹。

1　調(diào)試前技術確認

在模具進入到調(diào)試階段前，需對模具相關加工基準技術參數(shù)進行檢查確認，以確保模具的加工狀態(tài)達到理論設計的基本要求，為后續(xù)的調(diào)試工作提供達標的硬件技術條件，一般經(jīng)過靜態(tài)檢查和動態(tài)檢查兩個方面。

1.1靜態(tài)檢查

第一，確認拉延模模具基準。包含定位孔、鍵槽、U型槽、沖壓到底標記等的位置和尺寸是否按圖紙加工，零件特征線是否平滑，表面及R角處是否有凹凸、傷痕、變形和鑄造缺陷，焊接部位是否有落差、毛刺、過焊等。第二，安全部件設置檢查。包含起吊是否保持平衡，起吊裝置周圍是否有裂紋、鑄造缺陷，吊索附近是否有阻礙物，模具內(nèi)部吊鉤掛件的加工、安裝是否合理，安全區(qū)域的強度是否合理。第三，加工裝配質量檢查。包含側面定位銷、孔是否定位良好，與工作性能無關的棱、角是否有倒角，吊掛螺孔的加工及標識是否合理、清晰，淬火硬度是否如設計圖要求，漏氣孔是否貫通、有無管道，成形面拉延筋是否達到拋光精度，凸模、凹模及圧料塊的接觸是否良好、間隙是否合理，壓到底標示孔深淺與位置是否合理，圧料塊和板材的接觸是否均衡，以及各企業(yè)其他的技術項目是否符合要求等。

1.2動態(tài)檢查

第一，對導向面、滑向面刷紅丹空行程一次進行檢查，模具四角的導板接觸均勻，上下導板應先于模具中任何其它導向機構接觸，導柱導套無劃痕，不偏心，確保接觸狀態(tài)良好，保證模具調(diào)試每次沖壓的效果一致。第二，高度塊受圧面均衡狀態(tài)，壓邊圏的高度塊等距接觸面和平衡性是否良好，平衡塊的接觸和時機是否合適，保證每個限位塊和平衡塊接觸均勻，防止模具的磨損，降低模具壽命。第三，復核氣墊的行程是否合理，氣墊頂桿和圧機基座是否保持水平，氣墊桿與下模座是否存在干涉，材料尺寸是否合理，模具與板材的貼合是否良好。第四，按正常沖壓速度試沖壓1件，確認沖壓完成后零件是否被上模帶起，零件與壓邊圈的偏移量是否滿足。第五，初步評判零件質量表現(xiàn)。感知質量如變形、沖壓痕、翹曲、沖擊線、滑移線等，使用油石打磨零件確認板料變薄的均勻程度，是否剛性不足的區(qū)域等。

2　模具上機調(diào)試過程

2.1沖壓前準備工作

在模具調(diào)試前準備好模具工藝文件，解讀成形CAE分析報告中的開裂、起皺的狀況，確認試模材料工藝參數(shù)（料厚、寬度、長度、材質），所設置的氣墊桿行程與CAE分析的要求相符合，壓邊圈按準確的行程上升完后，放入板材確認定位器與板材的間隙是否合理、凸模是否先碰到板材（見圖1），板材放置時的狀態(tài)是否有嚴重的反翹（見圖2），坯料尺寸不大于壓邊圈工作面，板料定位處無褶現(xiàn)象，不妨礙投料。

圖1　板料定位圖

圖2　板料狀態(tài)圖

2.2貼合率研配

將模具正確安裝在壓力機上進行貼合率檢查。第一，上模表面DIE FACE面（與壓邊圈的接觸面）刷紅丹，一般管理面上模與壓邊圈的觸壓面積在70%以上，重要管理面上模與壓邊圈的觸壓面積在80%以上（見圖3），起皺區(qū)域確保紅丹區(qū)域90%以上的貼合率。第二，預設合適的氣墊壓力（設定成可使拉延筋成形的足夠壓力）保證上模壓至拉延筋完全接觸，把表面和底面涂了紅丹的試模板材放在模具壓邊圈上，確認上下壓料面區(qū)域，根據(jù)紅丹的貼合狀態(tài)進行研配工作，將不合格處打磨至合格狀態(tài)，拉延筋區(qū)域的精加工要做到?jīng)]有凹凸、沒有尖角的光順程度。檢查模具的MASTER FACE（工作面）的間隙與產(chǎn)品一致，打磨干涉的部位。第三，從下止點往上調(diào)高10～15 mm（為了防止因重疊起皺等而引起的模具損壞），將成形壓力（CAE分析壓力）設定為加工壓力做壓件測試，確認零件的開裂、暗裂、起皺問題，模具拉延筋、壓料面的咬住狀態(tài)等。用研石、砂紙研磨完后，在新的試模板材上確認壓料面的觸壓狀況，達到技術要求即可進入深度拉延的調(diào)試作業(yè)。

圖3　板料粘合狀態(tài)圖

2.3板料流入量分析

用合適的氣墊壓力連續(xù)沖壓生產(chǎn)15～20個零件，確認零件是否被上模帶起、零件與壓邊圈的偏移（見圖4），把在模具供應商那計算的流入量（CAE分析），與量產(chǎn)時壓力機沖壓的流入量相比較，確認板料的流入量（見圖5），稱為主壓機的再現(xiàn)性。測量數(shù)據(jù)時要標識出各方向的流入量數(shù)值，各方向取樣數(shù)據(jù)的樣本容量要根據(jù)零件尺寸確定，必須保證最大、最小處的流入量數(shù)據(jù)。其次，對零件的材料變薄率進行復核，確定高風險區(qū)域。

圖4　零件偏移示意圖

圖5　流入量示意圖

2.4成形過程分析

根據(jù)CAE成形過程分析的階段劃分如圖6所示，以CAE分析過的氣墊頂桿壓力分階段進行試沖壓，分析各階段零件的質量表現(xiàn)狀態(tài)，確認實際氣墊桿行程設置是否合理及凸模的初期壓緊的狀態(tài)。關于起皺，需確認產(chǎn)生的區(qū)域和時機，是否存在二重起皺，因起皺造成的外板面變形、完成成形為止殘留的起皺，是否存在因起皺引起的開裂等。關于開裂，需確認周邊區(qū)域各方向材料流入量，局部材料流入速度是否均衡，壓料面的潤滑狀態(tài)，凸凹相對間隙，是否存在材料堆積，拉延筋的R角與高度，拉延筋外部的材料剩余狀態(tài)等。通過成形過程的分析，在產(chǎn)生開裂、起皺的階段查明原因，為后續(xù)拉延問題的解決積累原始技術依據(jù)［2］。

圖6　拉延成形過程圖

3　零件拉延問題處理技巧

隨著模具成形CAE分析技術的日趨成熟和廣泛運用，在模具工法設計過程中基本解決模具沖壓方向、拉延筋布置、壓料面和工藝補充面等影響成形性的重大問題，拉延模交付生產(chǎn)調(diào)試已經(jīng)具備較高的成功率。拉延模調(diào)試的主要任務是解決沖壓件局部的質量問題（如起皺、開裂、沖擊線、滑移線等），提高零件尺寸一致性，實現(xiàn)量產(chǎn)過程的質量穩(wěn)定性，拉延問題的處理技巧對模具調(diào)試周期和量產(chǎn)階段生產(chǎn)效率起到重大影響。下面就對質量影響比較重大的起皺和開裂問題的處理方法分別進行闡述。

3.1起皺問題處理方法

起皺問題一般是板料成形過程中局部材料流動過快，材料堆積引起。常規(guī)調(diào)整方法包含優(yōu)化坯料形狀來改善堆料余量，增加氣墊壓力，調(diào)整壓料面的壓緊狀態(tài)，通過平衡塊高度改變凸凹模的間隙等。根據(jù)起皺的嚴重程度調(diào)整措施如下：

（1）研配調(diào)整周邊區(qū)域凸凹模R.調(diào)整的余量要充分考慮后續(xù)的整型工序是否可以恢復產(chǎn)品造型所需的特征，以免影響產(chǎn)品的表面感知質量。

（2）修改拉延模的工藝補充面。成形過程前期控制材料的冗余量，在成形后期通過材料變薄消除起皺殘余。

（3）采取延長拉延筋或雙拉延筋強化壓料效果。使用墊砂紙的方法測試需強化的位置。

3.2開裂（縮頸）問題處理方法

開裂（縮頸）產(chǎn)生的原因是模具拉應力使材料過度變薄，局部失穩(wěn)引起斷裂［3］。根據(jù)零件開裂狀況、產(chǎn)生的部位，確定開裂的拉延行程位置，開裂區(qū)域屬于非變形區(qū)還是變形區(qū)，分析變形過程中材料流動的均勻性和流入速度，是否存在開裂、起皺并存的現(xiàn)象，從而確定開裂的具體原因。調(diào)整的方法主要有：

（1）調(diào)整壓料面避免板料壓料形成波紋，降低壓料面和凹模圓角表面粗糙度，改善板料流動。

（2）下調(diào)氣墊頂桿壓力，降低板料的拉應力。

（3）加大凸凹模圓角R，加大拉延筋槽的間隙，改善板料的流動條件。

（4）局部拉延變形太大存在反成形，采取增加工藝切口或工藝孔的方法解決。

（5）修改工藝補充面的形狀及間隙，預留材料變形余量。

4　結束語

沖壓拉延模調(diào)試工作的主要任務是落實沖壓工藝參數(shù)（速度、壓力、拉深行程等）、優(yōu)化原始坯料的尺寸和形狀、改善成形條件和降低制造成本，零件型面特征尺寸的改進、零件尺寸匹配的改進、拉深質量缺陷的解決、批量穩(wěn)定性的驗證為后續(xù)批量生產(chǎn)制定工藝、質量控制要點等。完善有效的拉延模調(diào)試工作方法可以很好控制模具調(diào)試進程及問題解決的成功率，對實際工作具有重要的指導意義。

［1］彭建聲，吳成明.簡明模具工實用技術手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2002.

［2］張雄飛.車身覆蓋件沖壓成形仿真分析［D］.武漢：武漢理工大學，2009.

［3］林忠欽.車身覆蓋件沖壓成形仿真［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2005.

Sheet Stamping Drawingdie Try-Out Method

CHEN Wu-ming
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Sheet stamping drawing die try-out work task is to match the die technology conditions to achieve stable mass production，product quality is stable and consistent level.In the light of the technical requirements and drawing die stamping forming required to process，quality requirements，combined with practical work experience to introduce dietry-out work steps and main points of the problem solving，to shorten the die try-out cycle，improve the success rate of mold problem solving.

drawing die；die try-out；try-out work steps；mould repairing

TG35

A

1672-545X（2016）08-0197-04

2016-05-28

陳武明（1980-），男，廣西陸川人，工程師，碩士研究生，研究方向：車輛工程。