淺談不同類型壓力機對汽車覆蓋件模具調(diào)試的影響

曹 彪，黃必志

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 技術(shù)中心，廣西 柳州 545007）

淺談不同類型壓力機對汽車覆蓋件模具調(diào)試的影響

曹 彪，黃必志

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 技術(shù)中心，廣西 柳州 545007）

通過對比油壓機和機械壓力機工作原理及其工作特性，分析板料在不同壓力機上的成型過程，闡明模具由油壓機轉(zhuǎn)到機械壓力機上可能產(chǎn)生的鈑金件品質(zhì)問題及其解決措施。

油壓機；機械壓力機；板料成型；鈑金問題

汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，根?jù)最新的數(shù)據(jù)表明，我國已經(jīng)成為世界最大的汽車生產(chǎn)國和銷售國。汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展也帶動了其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)，特別是模具制造業(yè)的發(fā)展。對于模具制造商而言，模具在制造開發(fā)階段往往是在沖壓速度較低的液壓機進行調(diào)試。而對于汽車廠而言，為了最大地提高生產(chǎn)效率，模具特別是覆蓋件模具都是安裝在高速的機械壓機上進行零件生產(chǎn)。

本文通過分析壓力機的特性及板料成型原理等方面來具體分析模具在油壓機和機械壓機上的差別以及對鈑金件品質(zhì)產(chǎn)生的影響。

1 壓力機的類型

目前沖壓廠應(yīng)用最廣泛的壓力機有兩類：油壓機和機械壓力機。

1.1 油壓機

油壓機是以專用油為工作介質(zhì)，用來傳遞能量以實現(xiàn)各種工藝的機械，其通過液壓泵作為動力源，靠泵的作用力使液壓油通過液壓管路進入油缸/活塞，通過控制閥使液壓油在油箱循環(huán)使油缸/活塞循環(huán)做功從而完成一定機械動作。油缸/活塞里有幾組互相配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液壓油不能泄露。圖1是利用壓力傳感器記錄的液壓機一個工作循環(huán)內(nèi)壓力隨時間和位移變化曲線。

油壓機不僅可以獲得大的工作壓力和工作空間，并且壓力和速度可以在很大范圍內(nèi)方便地進行無級調(diào)節(jié)，同時可以按照工藝要求在某一行程上進行長時間的保壓。但缺點是效率低，運動速度慢，生產(chǎn)效率低下。

圖1 油壓機滑塊壓力隨時間和位移變化示意圖

1.2 機械壓力機

機械壓機是通過曲柄滑塊機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù)運動，進而對坯料進行成形加工的。壓力機滑塊下滑過程中的沖擊力就是壓力機的壓力。壓力的大小隨滑塊下滑的位置不同，也就是隨曲柄旋轉(zhuǎn)的角度不同而不同。圖中曲線1為壓力機的公稱壓力，即滑塊離下止點前某一特定的距離曲柄旋轉(zhuǎn)到距下極點某一特定角度，滑塊上所允許承受的最大作用力。公稱壓力的大小，表示壓力機本身能夠承受沖擊的大小。在滿足公稱壓力的條件下，沖壓工序中實際的沖壓力的大小也是隨壓力機滑塊的行程而變化的。在圖2中曲線2表示沖裁工藝沖裁力的實際變化曲線，曲線3表示拉深的實際沖壓力曲線?？梢钥闯?，在沖壓過程中，隨著滑塊到下極點運行過程中，沖壓力先增大，當(dāng)達到最大值時立即減小，滑塊運行到下極點時，沖壓力減小到零[1]。

圖2 機械壓機許用壓力曲線

相比油壓機，機械壓機在壓力和速度以及行程調(diào)節(jié)方面都受到了較大限制，在沖壓過程中，沖壓力隨滑塊位置變化迅速。但其優(yōu)點是沖壓速度高，生產(chǎn)效率高。油壓機和機械壓機的主要區(qū)別如表1所示。

表1 油壓機和機械壓機的區(qū)別

2 對板料沖壓的影響

板料沖壓是在常溫下，依靠模具通過壓力機對金屬板料施加壓力，使金屬板料內(nèi)部產(chǎn)生變形的內(nèi)力，當(dāng)內(nèi)力達到一定值時，板料分離或者產(chǎn)生塑性變形，進而得到所需尺寸和形狀的零件。對于拉深和成型而言，依靠的是金屬板料的塑性變形。而影響金屬塑性變形的因素很多，其中變形速率就是一個重要因素。從圖3可以看出，高速下的極限變形程度δ1明顯小于低速時的δ2[2]。

圖3 應(yīng)變速率對變形抗力和塑性的影響示意圖

對于油壓機而言，在拉深過程中，滑塊移動速率低，板料流動速度慢，特別是滑塊在板件到底位置上可以進行長時間的保壓，這樣板料有充足的時間進行塑性變形。對于大型覆蓋件而言，板料各部分的變形程度差異較大，在油壓機上有利于減小應(yīng)變寬度的分布速率，維持較低的變形速率，進而能保證坯料整體塑性良好，得到良好的拉深效果。而對于機械壓力機而言，由于沖壓速度較高，板料流入凹模的速度跟不上滑塊運行速度，影響拉深件表面品質(zhì)。

3 對鈑金件品質(zhì)的影響

模具在由油壓機轉(zhuǎn)到機械壓機上時，由于沖壓速度和機床精度的差異，零件狀態(tài)往往會發(fā)生很大變化。圖4所示是CN100ENJOY發(fā)動機罩內(nèi)板拉延件在不同類型壓力機上的對比照片，拉深件材質(zhì)為BLD，料厚0.6mm。圖4（a）是模具在液壓機上最終調(diào)試狀態(tài)，可以看出板件沒有開裂，并且起皺現(xiàn)象很輕微，模具型面和壓邊圈面貼合率達到80%。而當(dāng)模具轉(zhuǎn)到機械壓力機上之后（見圖4（b）），拉延件上端開裂，兩側(cè)壓料面起皺嚴(yán)重，并且型面和壓邊圈紅丹貼合率大幅下降。

圖4 發(fā)動機罩內(nèi)板拉深件在不同類型壓機上的對比照片

模具在轉(zhuǎn)換壓機之后，常見的鈑金件問題包括：

（1）拉延件表面局部變薄，拉裂

產(chǎn)生原因主要包括：在拉延時局部位置壓料過緊，板料流入凹模的速度跟不上滑塊運行速度，造成板件縮頸或者拉裂；在拉延時氣墊壓力過大，零件成型過程中板料流入凹模困難；在拉延時氣墊的行程過大，零件的成形力曲線與氣墊的壓力曲線不一致；氣墊頂桿頂起高度不一致，造成壓邊圈的壓料力不均勻，局部位置的壓料力火，拉延時零件局部出現(xiàn)變薄和拉裂。

解決措施主要有：針對拉延后零件四周材料的進料情況和零件局部變薄、拉裂情況調(diào)整拉延模中平衡塊的高度以及局部轉(zhuǎn)角間隙，控制板料流入速度；在拉延時的氣墊壓力人小調(diào)整合適，并將參數(shù)固定化；在拉延時的氣墊行程調(diào)整到最佳參數(shù)，并將參數(shù)固定；檢測氣墊頂桿的長度尺寸及氣墊的平行度，保證頂桿的頂起高度一致[3]。

（2）板件局部起皺

板件局部起皺產(chǎn)生原因的主要有：壓邊圈研合率低，局部間隙過大，造成拉延時板料沒有壓緊。圖4尾門內(nèi)板下端兩轉(zhuǎn)角處壓邊圈壓料松，使得板料流入速度過快，造成多余的板料進入凹模進而形成轉(zhuǎn)角嚴(yán)重起皺；在拉延時氣墊壓力太小，材料成形時壓邊圈的壓料力不夠，造成零件表面起皺；氣墊頂桿頂起高度不一致，零件成形時壓邊圈壓料松的部位因壓不住料造成起皺；壓機滑塊的下平面與工作臺上平面平行度不好，造成模具的壓料力不均勻，零件成形時壓料緊的部位材料流入凹模困難造成變薄、拉裂，壓料松的部位因壓不住材料造成起皺。

解決局部起皺的措施有：首先提高壓邊圈研合率，保證各處間隙均勻，之后針對拉延件的起皺情況調(diào)整平衡塊的高度，控制好板料流入量和流入速度，使零件既不出現(xiàn)起皺又不出現(xiàn)局部變薄、拉裂的情況；然后將壓機的氣墊壓力調(diào)到最佳狀態(tài)，并固定；接著檢測氣墊頂桿的長度尺寸及氣墊的平行度，保證頂桿的頂起高度一致；最后要定期檢查壓機滑塊的下平面與工作臺上平面平行度，使壓機的滑塊與工作臺的平行度滿足標(biāo)準(zhǔn)公差要求。

（3）板件表面凹凸不平

板件表面凹凸不平產(chǎn)生原因包括：模具型面研合率不足，板件在成型過程中沒有完全壓緊，板料流動中產(chǎn)生起伏不平；在拉延時壓機的閉合高度調(diào)整不夠；在拉延時氣墊壓力不夠。在拉延時如果氣墊的壓料力小，成形時材料流動速度快，毛坯四周的材料容易流入凹模，最后在零件表面產(chǎn)生凹坑；在拉延時氣墊行程不夠。拉延時如果氣墊的行程小，會造成材料開始流入凹模時壓邊圈還沒有起作用，部分材料塑性變形不充分，造成零件表面出現(xiàn)凹坑。

預(yù)防產(chǎn)生凹坑的措施主要有：提高模具型面研合率；在拉延時保證壓機滑塊的成形力穩(wěn)定；在拉延時保證壓機的氣墊壓力穩(wěn)定；在拉延時氣墊頂桿的頂起高度要相同，且頂起高度要保持定值。

4 結(jié)束語

由于壓力機性質(zhì)會對覆蓋件模具調(diào)試會產(chǎn)生很大影響，因此，模具在發(fā)往沖壓廠之前最好能在機械壓機上進行調(diào)試，這樣不但可以提早發(fā)現(xiàn)和消除模具和零件問題，避免大的變異的產(chǎn)生，同時可以在很大程度上縮短模具在沖壓廠的調(diào)試周期，節(jié)約模具調(diào)試成本。

[1]張大為.冷沖壓模具結(jié)構(gòu)[M].武漢:華中科技大學(xué)，2009.

[2]丁顏彬.最新沖壓新工藝、新技術(shù)與沖模設(shè)計圖集及典型疑難實例應(yīng)用手冊[M].香港:中國科技文化出版設(shè)，2006.

[3]王銀巧，胡治鈺.大型覆蓋件沖壓表面缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施[J].模具工業(yè)，2012，38(7):73-76.

The Influence of Dies Tryouton Different Types of Press for Automotive Panels

CAOBiao，HUANGBi-zhi
(Saic-GM-Wuling Automobile Co.，Ltd TDC，Liuzhou Guangxi545007，China)

By comparing the different working principle and specialty between hydraulic and mechanical press and analyzing theblank forming processon different types of press,this paper givesan introduction that several panel issues may be happened when the automotive panel dies transferred from hydraulic press tomechanical press,meanwhile the measures of modification were given.

hydraulic press；mechanical press；blank forming；panel issues

TG386；TG315

B

1672-545X（2013）04-0107-03

2013-01-05

曹 彪（1985—），男，山西太原人，初級工程師，本科學(xué)士學(xué)位，主要從事沖壓工藝、汽車模具設(shè)計及加工工藝工作。