曲 政，劉益成，牟少志

（一汽-大眾汽車有限公司，吉林長(zhǎng)春614063）

1 引言

2010年以來，汽車覆蓋件沖壓生產(chǎn)線設(shè)備能力提升顯著，高速伺服壓機(jī)的普遍應(yīng)用，將汽車覆蓋件沖壓線“節(jié)拍能力”提升至了15次/min以上，從行業(yè)看，高速伺服壓機(jī)已成為汽車制造廠沖壓專業(yè)的主流設(shè)備，整體節(jié)拍能力較上一代壓機(jī)提升了近一倍，圖1為某公司2006年至2018年投建的19條沖壓線的設(shè)備能力節(jié)拍走勢(shì)。然而，從各個(gè)主機(jī)廠的實(shí)際使用情況來看，雖然設(shè)備能力提升了，但設(shè)備的實(shí)際使用上其節(jié)拍能力未能充分開發(fā)使用，仍存在“大馬拉小車”，即：模具基本是在高速?zèng)_壓線中低節(jié)拍生產(chǎn)的情況，其主要原因是模具提速生產(chǎn)后出現(xiàn)的各類問題不能有效解決。本文將針對(duì)模具節(jié)拍提升過程中常見的制件典型質(zhì)量問題及解決方案進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2 空氣排放類缺陷及解決方案

模具低速生產(chǎn)過程中，板料在上下模具閉合過程中成形時(shí)，模具內(nèi)部的空氣有充足時(shí)間進(jìn)出排放，制件質(zhì)量無缺陷。模具節(jié)拍提升后，成形速度加快，如果模具中氣體排放慢，或一側(cè)排氣快，一側(cè)排氣慢，則在制件上下表面易形成氣體壓力差，沖壓件會(huì)出現(xiàn)“氣壓坑”缺陷或“楞子”缺陷。

案例1：圖2為某車門外板在節(jié)拍提升（節(jié)拍由原9次/min提升至17次/min）過程中出現(xiàn)的型面波浪缺陷（見圖2a），經(jīng)排查缺陷印記正對(duì)應(yīng)模具上模圓形排氣孔空開位置（見圖2b）。其原因?yàn)榘辶铣尚螘r(shí)，上模空氣能夠順利排放，而包裹凸模內(nèi)的空氣排放速度慢，上下模具出現(xiàn)氣壓差形成缺陷。

圖2 某車門外板提速鈑金波浪缺陷

針對(duì)該問題，將拉伸凸模型面非功能區(qū)域鉆排氣孔后（見圖3），缺陷消除。

圖3 非功能區(qū)域增加排氣孔

案例2：車型發(fā)動(dòng)機(jī)罩模具，節(jié)拍由原9次/min提升至15次/min調(diào)試過程中，在第二工序修邊模具工藝完成后，下料手取件時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的型面出現(xiàn)較重棱子缺陷，9次生產(chǎn)時(shí)無次缺陷，節(jié)拍12次/min缺陷較輕，節(jié)拍15次/min棱子缺陷較重。缺陷形態(tài)如圖4所示。

圖4 缺陷形態(tài)

經(jīng)分析，模具凸模排氣不暢，輔具機(jī)械下料手取件時(shí)工序件與凸模內(nèi)部形成負(fù)壓真空，制件輕微變形造成缺陷產(chǎn)生，模具抓件圖如圖5所示。

針對(duì)該問題，有兩種對(duì)應(yīng)方案，一是在圖5中間無吸盤位置布置吸盤，加強(qiáng)取件時(shí)的制件剛性；二是對(duì)凸模表面鉆排氣孔后，實(shí)際生產(chǎn)中采用了方案二，如圖6所示，氣孔加工后缺陷完全消除。

圖5 大線抓件圖

圖6 大線抓件圖

對(duì)于空氣排放類問題，制件成形后包裹模具，或機(jī)械手取件時(shí)氣體無法進(jìn)入造成制件變形、棱子等缺陷，針對(duì)現(xiàn)有模具非功能區(qū)域應(yīng)增加排氣孔，加速氣體流通。對(duì)于新制造模具前期，應(yīng)在修邊整形序凸模與制件服帖率高的，制造前期要求模具型面做成鏤空，便于抓件排氣。

3 制件沖擊痕跡壓痕及解決方案

模具的生產(chǎn)節(jié)拍增加后，上下模具沖擊速度增大，上下模沖擊痕、模具壓料板壓痕往往會(huì)隨之新增或者加重。

該類問題的關(guān)鍵點(diǎn)在于模具有效成形區(qū)間的成形速度，目前的高速私服壓機(jī)均由成形曲線控制設(shè)備各個(gè)節(jié)點(diǎn)的速度，伺服壓機(jī)及自動(dòng)化在運(yùn)動(dòng)過程中各階段的速度及軌跡可以使用模擬軟件進(jìn)行全動(dòng)態(tài)仿真（DELMIA仿真界面見圖7），對(duì)于上下模具接觸點(diǎn)的速度控制不準(zhǔn)確或單純?yōu)榱斯?jié)拍的提升而不加控制，則極易造成該類缺陷的產(chǎn)生，甚至產(chǎn)生模具和設(shè)備的震動(dòng)損傷或元器件損壞失效。私服線曲線模擬的調(diào)試方法不在文中介紹，但建議曲線模擬人員綜合考慮整線節(jié)拍，沖擊速度，曲線平順設(shè)備壽命等3方面的影響。

圖7 DELMIA仿真界

案例1：圖8a所示為某車型側(cè)圍由9次/min提速至14次/min生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)的沖擊痕缺陷，原因?yàn)槔彀寄Ｅc凸模成形速度達(dá)到17次/min，通過曲線調(diào)整優(yōu)化，成形速度降低至12次/min后缺陷達(dá)到質(zhì)量認(rèn)可狀態(tài)。圖8b所示為該側(cè)圍整形序壓料板的壓痕印記，經(jīng)查曲線成形速度也為17次/min，曲線優(yōu)化至沖擊速度12次/min后缺陷消除。

圖8 側(cè)圍質(zhì)量缺陷

針對(duì)該類問題的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：①可以利用壓機(jī)曲線降低模具成形速度，減少上下模具沖擊；②新模具調(diào)試階段嚴(yán)格要求非功能壓料著色區(qū)域打空開處理，并把控著色率要求，使模具受力均勻。

案例2:以某車型四門窗框模具15次生產(chǎn)為例：某修邊沖孔序在工作時(shí)壓機(jī)底座震動(dòng)峰值達(dá)到1.2萬mg，滑塊震動(dòng)峰值達(dá)到0.79萬mg。壓機(jī)報(bào)警頻率高，制件毛刺缺陷體現(xiàn)頻繁。

經(jīng)分析，原曲線上下模具接觸高度為距離下死點(diǎn)100mm，實(shí)際測(cè)量值為120mm；接觸點(diǎn)瞬時(shí)節(jié)拍為15次，在原曲線基礎(chǔ)上，將接觸點(diǎn)高度更改為實(shí)際的120mm，同時(shí)將接觸節(jié)拍速度由15降至12，優(yōu)化后壓機(jī)底座震動(dòng)峰值由1.2萬mg降至0.59萬mg，滑塊震動(dòng)峰值由0.79萬mg降至0.44萬mg，前后實(shí)際效果對(duì)比如圖9、圖10所示）。同時(shí)整線節(jié)拍雖然由17.1降至了16，單仍能保持15次的生產(chǎn)運(yùn)行。

圖9 優(yōu)化前震動(dòng)

4 修沖類料屑問題加劇及解決方案

模具生產(chǎn)節(jié)拍增加后，模具刃口沖擊速度增大，修沖間隙有減小的變化趨勢(shì)如圖11所示，且各工序制件在高速傳輸過程中，料屑飛濺問題也有明顯增加，以某車型后改鋁件模具為例，節(jié)拍10次生產(chǎn)時(shí)料屑問題返修率為2%，節(jié)拍提升至12次后返修率達(dá)到15%，降回10次后料屑問題立即減輕。

針對(duì)該類問題，建議解決方案如下：

（1）針對(duì)修邊間隙變化，通過修邊后制件斷面判定間隙是否合適，提速往往會(huì)出現(xiàn)間隙變小的問題，一般來說需要重新研放間隙。

（2）針對(duì)刃口與板料摩擦加劇，特別是鋁件生產(chǎn)過程中積屑瘤增加問題，推廣負(fù)角度刃口的使用（建議-2°~-4°），并增加刃口DLC涂層。

（3）推廣遮蔽樣件，對(duì)于整車非完全外漏零件（即內(nèi)表面件）的部分區(qū)域，如發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板、后蓋內(nèi)板、四門內(nèi)板，建立遮蔽樣件，防止過度返修。