陳武明

（上汽通用五菱汽車(chē)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(chē)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(wù)是將模具工藝技術(shù)條件匹配達(dá)到大批量穩(wěn)定生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量保持穩(wěn)定一致的水平。針對(duì)拉延模具的工作技術(shù)要求及沖壓件成型所需達(dá)到的工藝、質(zhì)量要求，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)介紹模具調(diào)試的工作步驟和問(wèn)題解決的要點(diǎn)，達(dá)到縮短模具調(diào)試周期，提高模具問(wèn)題解決成功率的目標(biāo)。

拉延模；模具調(diào)試；調(diào)試步驟；模具維修

沖壓成形是金屬?gòu)椝苄宰冃蔚囊环N加工方法。利用模具和沖壓設(shè)備對(duì)板料施加壓力，使板料產(chǎn)生塑性變形或者分離，獲得預(yù)期的產(chǎn)品形狀，具有生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)便、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的特點(diǎn)，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(chē)車(chē)身構(gòu)造中約70%的零部件是沖壓件，汽車(chē)覆蓋件尺寸大，空間自由曲面多，曲面過(guò)渡變化劇烈的特點(diǎn)，零件尺寸精度和表面質(zhì)量有較高要求，拉延模的調(diào)試工作決定沖壓件的質(zhì)量水平和生產(chǎn)的穩(wěn)定性。拉延成形過(guò)程中涉及的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，變形溫度、變形速度影響和接觸摩擦問(wèn)題，成形過(guò)程中變形負(fù)應(yīng)力，不同成形時(shí)段的應(yīng)力失衡等復(fù)雜實(shí)際工況因素，通過(guò)模具與設(shè)備適應(yīng)性匹配調(diào)試、模具維修的循環(huán)過(guò)程，逐步使沖壓拉延模實(shí)際工況保持相對(duì)穩(wěn)定的技術(shù)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(shù)參數(shù)的目的，本文結(jié)合工作實(shí)踐就沖壓拉延模調(diào)試工作方法進(jìn)行介紹。

1　調(diào)試前技術(shù)確認(rèn)

在模具進(jìn)入到調(diào)試階段前，需對(duì)模具相關(guān)加工基準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行檢查確認(rèn)，以確保模具的加工狀態(tài)達(dá)到理論設(shè)計(jì)的基本要求，為后續(xù)的調(diào)試工作提供達(dá)標(biāo)的硬件技術(shù)條件，一般經(jīng)過(guò)靜態(tài)檢查和動(dòng)態(tài)檢查兩個(gè)方面。

1.1靜態(tài)檢查

第一，確認(rèn)拉延模模具基準(zhǔn)。包含定位孔、鍵槽、U型槽、沖壓到底標(biāo)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(guò)焊等。第二，安全部件設(shè)置檢查。包含起吊是否保持平衡，起吊裝置周?chē)欠裼辛鸭y、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(qiáng)度是否合理。第三，加工裝配質(zhì)量檢查。包含側(cè)面定位銷(xiāo)、孔是否定位良好，與工作性能無(wú)關(guān)的棱、角是否有倒角，吊掛螺孔的加工及標(biāo)識(shí)是否合理、清晰，淬火硬度是否如設(shè)計(jì)圖要求，漏氣孔是否貫通、有無(wú)管道，成形面拉延筋是否達(dá)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(biāo)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(shù)項(xiàng)目是否符合要求等。

1.2動(dòng)態(tài)檢查

第一，對(duì)導(dǎo)向面、滑向面刷紅丹空行程一次進(jìn)行檢查，模具四角的導(dǎo)板接觸均勻，上下導(dǎo)板應(yīng)先于模具中任何其它導(dǎo)向機(jī)構(gòu)接觸，導(dǎo)柱導(dǎo)套無(wú)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(shí)機(jī)是否合適，保證每個(gè)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(fù)核氣墊的行程是否合理，氣墊頂桿和圧機(jī)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(rèn)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(píng)判零件質(zhì)量表現(xiàn)。感知質(zhì)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(rèn)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(jī)調(diào)試過(guò)程

2.1沖壓前準(zhǔn)備工作

在模具調(diào)試前準(zhǔn)備好模具工藝文件，解讀成形CAE分析報(bào)告中的開(kāi)裂、起皺的狀況，確認(rèn)試模材料工藝參數(shù)（料厚、寬度、長(zhǎng)度、材質(zhì)），所設(shè)置的氣墊桿行程與CAE分析的要求相符合，壓邊圈按準(zhǔn)確的行程上升完后，放入板材確認(rèn)定位器與板材的間隙是否合理、凸模是否先碰到板材（見(jiàn)圖1），板材放置時(shí)的狀態(tài)是否有嚴(yán)重的反翹（見(jiàn)圖2），坯料尺寸不大于壓邊圈工作面，板料定位處無(wú)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(jī)上進(jìn)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(jiàn)圖3），起皺區(qū)域確保紅丹區(qū)域90%以上的貼合率。第二，預(yù)設(shè)合適的氣墊壓力（設(shè)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(rèn)上下壓料面區(qū)域，根據(jù)紅丹的貼合狀態(tài)進(jìn)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(méi)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(diǎn)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(shè)定為加工壓力做壓件測(cè)試，確認(rèn)零件的開(kāi)裂、暗裂、起皺問(wèn)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(rèn)壓料面的觸壓狀況，達(dá)到技術(shù)要求即可進(jìn)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(gè)零件，確認(rèn)零件是否被上模帶起、零件與壓邊圈的偏移（見(jiàn)圖4），把在模具供應(yīng)商那計(jì)算的流入量（CAE分析），與量產(chǎn)時(shí)壓力機(jī)沖壓的流入量相比較，確認(rèn)板料的流入量（見(jiàn)圖5），稱(chēng)為主壓機(jī)的再現(xiàn)性。測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)要標(biāo)識(shí)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(duì)零件的材料變薄率進(jìn)行復(fù)核，確定高風(fēng)險(xiǎn)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(guò)程分析

根據(jù)CAE成形過(guò)程分析的階段劃分如圖6所示，以CAE分析過(guò)的氣墊頂桿壓力分階段進(jìn)行試沖壓，分析各階段零件的質(zhì)量表現(xiàn)狀態(tài)，確認(rèn)實(shí)際氣墊桿行程設(shè)置是否合理及凸模的初期壓緊的狀態(tài)。關(guān)于起皺，需確認(rèn)產(chǎn)生的區(qū)域和時(shí)機(jī)，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(kāi)裂等。關(guān)于開(kāi)裂，需確認(rèn)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(rùn)滑狀態(tài)，凸凹相對(duì)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(guò)成形過(guò)程的分析，在產(chǎn)生開(kāi)裂、起皺的階段查明原因，為后續(xù)拉延問(wèn)題的解決積累原始技術(shù)依據(jù)［2］。

圖6　拉延成形過(guò)程圖

3　零件拉延問(wèn)題處理技巧

隨著模具成形CAE分析技術(shù)的日趨成熟和廣泛運(yùn)用，在模具工法設(shè)計(jì)過(guò)程中基本解決模具沖壓方向、拉延筋布置、壓料面和工藝補(bǔ)充面等影響成形性的重大問(wèn)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(wù)是解決沖壓件局部的質(zhì)量問(wèn)題（如起皺、開(kāi)裂、沖擊線、滑移線等），提高零件尺寸一致性，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量穩(wěn)定性，拉延問(wèn)題的處理技巧對(duì)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(duì)質(zhì)量影響比較重大的起皺和開(kāi)裂問(wèn)題的處理方法分別進(jìn)行闡述。

3.1起皺問(wèn)題處理方法

起皺問(wèn)題一般是板料成形過(guò)程中局部材料流動(dòng)過(guò)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(lái)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(guò)平衡塊高度改變凸凹模的間隙等。根據(jù)起皺的嚴(yán)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(fù)產(chǎn)品造型所需的特征，以免影響產(chǎn)品的表面感知質(zhì)量。

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

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

3.2開(kāi)裂（縮頸）問(wèn)題處理方法

開(kāi)裂（縮頸）產(chǎn)生的原因是模具拉應(yīng)力使材料過(guò)度變薄，局部失穩(wěn)引起斷裂［3］。根據(jù)零件開(kāi)裂狀況、產(chǎn)生的部位，確定開(kāi)裂的拉延行程位置，開(kāi)裂區(qū)域?qū)儆诜亲冃螀^(qū)還是變形區(qū)，分析變形過(guò)程中材料流動(dòng)的均勻性和流入速度，是否存在開(kāi)裂、起皺并存的現(xiàn)象，從而確定開(kāi)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(dòng)。

（2）下調(diào)氣墊頂桿壓力，降低板料的拉應(yīng)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(dòng)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(bǔ)充面的形狀及間隙，預(yù)留材料變形余量。

4　結(jié)束語(yǔ)

沖壓拉延模調(diào)試工作的主要任務(wù)是落實(shí)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(jìn)、零件尺寸匹配的改進(jìn)、拉深質(zhì)量缺陷的解決、批量穩(wěn)定性的驗(yàn)證為后續(xù)批量生產(chǎn)制定工藝、質(zhì)量控制要點(diǎn)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(jìn)程及問(wèn)題解決的成功率，對(duì)實(shí)際工作具有重要的指導(dǎo)意義。

［1］彭建聲，吳成明.簡(jiǎn)明模具工實(shí)用技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

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

［3］林忠欽.車(chē)身覆蓋件沖壓成形仿真［M］.北京:機(jī)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(chē)輛工程。