汽車沖壓模具快速研合技術探究

楊慶波，王達鵬，于大江， 潘遠安，胡春艷

摘要：在模具制造過程中，沖壓模具研合率是模具制造過程中重要質量指標，是決定沖壓生產質量是否穩定的重要指標，也是直接決定沖壓件精度尺寸以及汽車面品質量。在模具制造過程中明確汽車沖壓模具研合的目的，總結汽車沖壓模具著色確認方式，歸納汽車沖壓模具快速研合方法，提高汽車沖壓模具的研合質量，探究汽車沖壓模具快速研合技術。

關鍵詞：沖壓模具；快速研合；方法；著色

隨著中國汽車工業的快速發展，尤其是新能源汽車飛速崛起，導致目前汽車市場有個顯著特點就是新車型投放速度快，由此造成汽車沖壓的模具生產制造周期緊張，這就要求國內各大模具供應商要大大縮短模具加工制造周期，以迎合國內各大汽車主體廠的周期要求。

在汽車沖壓模具制造階段，模具研合占模具開發制造周期的50%～60%，在保證模具研合質量的前提下，如何能夠大幅降低模具研合工作量，成為模具制造商急需掌握的核心技術。

汽車沖壓模具的研合目的及確認方式

1.研合目的

1）通過合理的壓料間隙控制拉延過程中壓料面起皺趨勢。

2）間隙均勻（主要是進料阻力均勻），避免進料速度急劇變化影響拉延質量。

3）消除硬點，避免模具工作過程中發生局部拉毛或撕料問題。

4）擴大接觸板料面積，避免磨損造成壓料狀態快速變化。

2.確認方法

1）拉延件成形后零件雙面涂色放回模具中（壓料圈為落下狀態）進行著色狀態確認。

2）修沖（整形模具）壓料板著色狀態確認，需將前工序制件放入模具內，將模具調整到壓料板完全接觸且未開始工作的狀態下進行確認。

3）整形模具整形部位的著色狀態確認與拉延模具一致。

4）著色率=著色區域/應著色區域×100%。

汽車沖壓模具的研合著色的標準

（1）拉延工序模具型面 外表面件 90%以上，內部件 80%以上，后續有整形的部位 75% 以上。制件的關鍵區域（S、s、E 等）必須著色。對于拉延模具的壓料面，由于各種制件的成形特性不一樣，無法針對著色率進行統一規定，在這里僅要求沒有硬點，不對著色率進行硬性規定。

（2）修沖（翻整）模具壓料板 工作部分著色 80%以上。特殊制件（如外表面件）壓料板著色狀態在滿足本要求的前提下，根據表面質量需要適當調整著色率要求。

（3）整形工序模具的整形型面部位 局部整形（連續整形長度＜150mm）時要求整形型面 100%；大面積整形（如發動機罩內板壓合邊整形）時，著色率 90%以上。

合理制定理論著色規范，減少模具研合工作量

1.拉延工序著色規范

1）壓料面筋內側管理面強著色。

2）拉延標記銷安裝面（安裝孔以外周圈5mm）強著色。

3）拉延模具的立面無著色要求。

4）后序有翻邊整形內容的型面。

（1）內板拉延 RPS面、搭接面、涂膠面等內板功能面強著色，其他區域可著色（視回彈控制等工藝需要而定）。 拉延型面存在大角度斜面時，斜面部位為弱著色區（見圖1）。

（2）外板拉延 保證特征棱線兩側各20mm強著色區，根據后期調試情況部分大R角強著色。修邊線以內區域全部著色（著色度比棱線區域著色弱）。外板中非A面區域著色參照內板著色規定執行（見圖2）。

2.拉延后工序著色規范

1）下模定位支撐區域為單側主型面著色要求，區域面積按照結構設計功能需求自定。

2）功能區以外，考慮到壓料板的平衡性及制件穩定性，著色視結構需要而定。

（1）修邊沖孔工序（見圖3） 修邊類模具保證刃口周邊20mm著色（包含壓料板以及壓料板對應區域）。沖孔周邊10mm著色（包含沖孔退料板以及沖孔凹模區域）。

（2）翻邊整形工序（見圖4） 整形區域為強著色區域。保證翻整壓料區域周邊50mm著色（包含壓料板以及壓料板對應區域）。

去除應力防模具鑄件變形，減少模具研合工作量

模具鑄件在鑄造的過程會產生內應力，從而導致鑄件變形，如果鑄件沒有進行殘余內應力處理，模具在制作調試的階段，內應力會不斷釋放，造成上下模變形。這就是很多模具制造商發現的：模具擱置一段時間再上同一臺壓機，用相同工藝參數，研合后的著色率與之前有差距。

去除鑄件殘余應力的方法目前常見的有兩種：第一，振動時效法，在鑄件加工前對鑄件進行振動來達到提起釋放殘余內應力；第二，熱處理失效法（見圖5和圖6），采用退火、回火的方法去除鑄件的應力。

精細模面，減少模具研合工作量

傳統模面設計間隙與實際差距較大，調試間隙不均勻，著色差。為了提高型面著色率，消除型面缺陷，模具鉗工需要進行大量的手工研合，造成不必要的頻繁調試修改，大量延長模具制造周期，大幅增加制造成本。

通過設計前期精細模面方案規劃，模具凸凹間隙按減薄趨勢設定不同的量值補償。模具凹模采用不等間隙設計（見圖7），壓邊圈上的重點管理面強壓0.1mm，易出現面品質量缺陷的區域強壓0.05mm+板料的減薄趨勢補償值，其他產品區域正常料厚，工藝補充區域空開0.15mm，拔模角側壁區域空開0.3mm，凹模圓角區域空開1mm。結合工藝區域制定不同補償策略、縝密精益的設計思路，制造出少研合高品質模具，從而達到提高調試效率的目的。

精細化模面設計術與傳統補償設計相比、精細化模面設計的模具首次壓機調試間隙能夠達到0.05mm以內，實現模具的快速研合，具有降低模具制造成本、縮短調試制造周期的優勢；模具調試壓機撓度補償，減少模具研合工作量在模具受壓成形的過程中，壓力機上工作臺、上滑塊結構強度因為受到壓力會發生擾度變形（見圖8），通過Jstamp和AutoForm軟件分析及現場實際測量，獲得壓力機上工作臺、滑塊在不同噸位的受力變形數據（見圖9）。

根據壓力機工作臺、滑塊變形數據，對模具進行反向補償（見圖10），大大提高模具著色，以便快速完成模具研合工作。

結語

沖壓模具的研合工作是模具制造過程中極其重要的一個環節，直接決定沖壓產品尺寸和沖壓生產的穩定性。本文從多個維度介紹了沖壓模具快速研合的方法，對提高模具制造的質量，縮短模具開發制造周期發揮重要作用。

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