縱梁類零件拉延序常遇問題分析及解決措施

文/鮮光斌，羅琳?奇瑞汽車股份有限公司

縱梁類零件拉延序常遇問題分析及解決措施

文/鮮光斌，羅琳?奇瑞汽車股份有限公司

縱梁類零件拉延序是縱梁所有工序中問題最多，也是問題最難解決的工序，拉延序中出現(xiàn)起皺、拉毛、開裂、縮頸等問題，同時又出現(xiàn)制件壓不到底，到底標(biāo)記不清晰等問題。由于縱梁類制件結(jié)構(gòu)是U、V、S、C形結(jié)構(gòu)相互交錯，拉延深度深，增加了縱梁工藝設(shè)計和調(diào)試的困難，導(dǎo)致大量的沖壓件報廢和返工，反復(fù)整改和調(diào)試。因此，縱梁類拉延序問題的分析和解決，對縱梁具有至關(guān)重要的意義。

拉延序經(jīng)常遇到的問題主要為：拉延序制件成形不到底，導(dǎo)致臺階等成形不出來，到底標(biāo)記、左右標(biāo)記出不來，因拉延不充分，導(dǎo)致制件出現(xiàn)不合格；制件拉延序起皺嚴重，嚴重的地方出現(xiàn)疊料；拉延序出現(xiàn)開裂、縮頸；制件出現(xiàn)拉毛；制件出現(xiàn)反彈；制件出現(xiàn)變形。上述問題，不是以單一的狀態(tài)出現(xiàn)的，往往是各種問題交錯出現(xiàn)的。

產(chǎn)生起皺的原因及解決方案

起皺原因

拉延模具在拉延過程中，因板料在拉延過程中板料流動過快導(dǎo)致起皺。主要有以下幾個方面：

(1)模具設(shè)計原因：1）拉延序板料偏小，導(dǎo)致模具在拉延過程中無法壓住板料，從而引起起皺；2）制件拉延模具壓料筋過小，導(dǎo)致壓不住料，從而引起起皺；3）拉延序氣墊壓力小，導(dǎo)致拉延過程中成形不充分，從而引起起皺；4）在模具上壓制過程中，頂桿裝偏，或者少裝頂桿，從而導(dǎo)致頂起不充分,產(chǎn)生起皺；5）吸皺筋過小，導(dǎo)致雖然加吸皺筋，但是實際上仍然起皺；6）模具上需要加吸皺筋的地方，實際上沒有加；7）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，導(dǎo)致起皺問題產(chǎn)生；8）上下模之間的間隙過大，引起起皺，設(shè)變更換板料容易導(dǎo)致。

(2)產(chǎn)品方面原因：1）制件R角過大,導(dǎo)致起皺；2）制件需要加吸皺筋的地方，沒有加吸皺筋，從而引起起皺；3）產(chǎn)品造型不合理，型面落差大，導(dǎo)致料走不出去，從而引起起皺；4）需要開缺口釋放內(nèi)應(yīng)力的，沒有開缺口。

圖1 內(nèi)應(yīng)力無法釋放引起起皺

實例

如圖1所示，主要是內(nèi)應(yīng)力無法釋放，型面過渡比較劇烈，在產(chǎn)品設(shè)計過程中就要求考慮沖壓生產(chǎn)過程中起皺問題；如實在無法避免，必須采用該種結(jié)構(gòu)的，就要在模具設(shè)計過程中采用沖壓工藝或優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)進行避免。如圖2所示，吸皺筋過小，導(dǎo)致該處起皺、疊料嚴重，嚴重時出現(xiàn)掉料；型面落差大（圖3），變化劇烈，故該處容易起皺，需要加吸皺筋。拉延深度深（圖4），二次拉延容易導(dǎo)致起皺。

圖2 吸皺筋小導(dǎo)致起皺

圖3 型面落差大導(dǎo)致起皺

圖4 拉延深度深導(dǎo)致二次拉延起皺

如圖5所示，該處起皺非常嚴重，壓料筋?。煌瑫r吸皺筋小，該處加大頂桿壓力和壓料筋、吸皺筋后，起皺、疊料、掉料好轉(zhuǎn)。

圖5 壓料筋小、頂桿壓力小導(dǎo)致起皺

起皺解決方案

針對起皺的問題，需要具體問題具體分析，不能以偏概全，但是，針對起皺，一般是盡量把壓力加到最大，看是否還起皺，先解決起皺的問題，然后解決開裂的問題，如仍起皺，則考慮壓料筋、吸皺筋、板料毛坯規(guī)格等；同時模具在裝配過程中，頂桿盡量裝全，看頂桿頂起高度是否正確，頂桿是否裝偏等；模具研合率如特別差，則也可能導(dǎo)致壓不住料，引起起皺；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，如頂桿偏等，也有可能導(dǎo)致起皺；有時R角過大,會引起起皺；工人生產(chǎn)過程中用潤滑油過多，也會引起起皺。

開裂縮頸問題的產(chǎn)生及解決方案

開裂縮頸原因

(1)模具原因：1）拉延序板料偏大，導(dǎo)致模具在拉延過程中壓得過死，無法正常流動引起開裂；2）制件拉延模具壓料筋過大，導(dǎo)致板料流動緩慢從而開裂；3）拉延序頂桿壓力過大，導(dǎo)致拉延序開裂；4）在模具上壓機過程中，頂桿裝偏，受力不均導(dǎo)致開裂；5）吸皺筋過大，在拉延過程中把工序件拉裂；6）壓機頂桿高度過高，與模具不匹配，從而導(dǎo)致模具拉裂；7）R角不順，導(dǎo)致開裂；8）上下模之間間隙過小，導(dǎo)致拉延序開裂。

(2)產(chǎn)品原因：1）產(chǎn)品設(shè)計過程中R角過??；2）產(chǎn)品拉延深度過深，導(dǎo)致制件直接拉裂。

同時縱梁采用高強度鋼板，成形性差，將直接導(dǎo)致拉延過程中開裂；潤滑效果太差，也將導(dǎo)致開裂。

圖6 R角過小導(dǎo)致開裂

圖7 壓料筋不順，開裂

實例

如圖6所示，該處開裂主要是壓料筋過大并不光順，同時R角過小導(dǎo)致。要整改該處問題,就要放大產(chǎn)品R角，同時要減小壓料筋R角。吸皺筋處（補焊處）開裂（圖7），壓料筋處開裂，同時產(chǎn)品有起皺疊料的風(fēng)險。要解決此問題，一方面是加大吸皺筋，另一方面是要減小壓料筋，并光順。

圖8 缺少側(cè)整形或者沒有反彈工藝余量

解決方案

針對開裂，一般整改措施：（1）拉延序板料偏大，則減小板料，并壓件驗證；（2）制件拉延模具壓料筋過大，逐步減小壓料筋，并出件驗證；（3）拉延序頂桿壓力過大，在保證不起皺的情況下，降低頂桿壓力；（4）在模具上壓機過程中，頂桿裝偏，重新裝頂桿，確保頂桿頂起模具不偏；（5）吸皺筋過大，在保證不起皺的情況下，進行光順打磨，減小吸皺筋；（6）壓機頂桿高度過高，與模具不匹配，調(diào)整壓機；（7）R角不順，光順R角；（8）上下模之間間隙過小，重新研配間隙，確保研合率達標(biāo)，消除干涉點；（9）產(chǎn)品設(shè)計過程中R角過小，放大R角；（10）產(chǎn)品拉延深度過深，產(chǎn)品設(shè)計過程中盡量降低拉延深度，或者采取二次翻邊降低拉延深度；（11）縱梁采用高強度鋼板，成形性差，更換拉延性好的板料，如無法更換，優(yōu)化參數(shù)等。

反彈問題的產(chǎn)生及解決方案

反彈問題產(chǎn)生的原因

(1)模具原因：1）需要加加強筋的地方未加加強筋，導(dǎo)致制件反彈無法消除；2）模具上下鑲塊之間研合率差，工序件在模具上不服貼，甚至出現(xiàn)干涉,導(dǎo)致沖壓件翹起比較嚴重；3）需要加棱線的地方，實際未加棱線；4）需要二次深拉延或者過拉延的，實際未二次拉延和過拉延；5）需要加側(cè)整形工序的未加側(cè)整形工藝，而是以翻邊工序代替；6）整形過程中未留反彈工藝余量，導(dǎo)致反彈嚴重；7)整形位置和整形方法不對,導(dǎo)致整形效果不佳,如需要上下兩個R角整形的地方，只整形了一個地方；需要分段整形的地方,未分段整形；8)鐓死塊未鐓死,模具未壓到底,導(dǎo)致出現(xiàn)反彈；9)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,整形過程中模具鑲塊晃動；10)整形角度、整形方式等不對，導(dǎo)致整形效果不佳；11）制件定位孔偏，導(dǎo)致反彈出現(xiàn)；12）需要強壓校形的地方?jīng)]有強壓校形。

(2)產(chǎn)品原因：1）產(chǎn)品定義采用高強度鋼板，回彈大；2）產(chǎn)品形狀容易導(dǎo)致反彈，如U形+V形+Z形+C形結(jié)構(gòu)的縱梁；3）產(chǎn)品拉延深度深，形狀復(fù)雜；4）產(chǎn)品設(shè)計中出現(xiàn)負角，而模具設(shè)計過程中沒有進行工藝處理或者未發(fā)現(xiàn)負角。

實例

如圖8a所示，前縱梁后加強板，主要是出現(xiàn)負角，導(dǎo)致即使整形也無法整形到位，同時臺階未加工出來，由于有圓弧形型面，需要分段整形，最好是先整形后修邊；或者采用兩次拉延后修邊，然后側(cè)整形，同時需要對上下兩個R角進行側(cè)整形。如圖8b所示，主要是前底板縱梁缺少側(cè)整形工藝，未對上下2個R角進行整形導(dǎo)致；

圖9 需要強壓強校形，成形方向不一

如圖9a所示，該處缺乏強壓整形，導(dǎo)致翹起反彈，受力不均勻，建議該處單獨整形，且臺階深度未加工出來。如圖9b所示，該處側(cè)整形整個弧形面采用一次側(cè)整形，導(dǎo)致該處受力不均勻，后序建議單獨對圓弧處進行側(cè)整形。在模具設(shè)計時，應(yīng)充分考慮采用高強度鋼板的反彈量，留一定的反彈工藝余量，并進行過整形工藝。

如圖10所示，模具鑲塊晃動的產(chǎn)生是由于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，解決措施是增加加強板。

圖10 模具鑲塊晃動整改措施

解決方案

針對措施：（1）需要加加強筋的地方加加強筋；（2）模具上下鑲塊之間研合率差，提高模具的研合率，這是模具正常生產(chǎn)的首要條件；（3）需要加棱線的地方，進行加棱線整形；（4）需要二次深拉延或者過拉延的，盡量采用二次拉延；（5）需要加側(cè)整形工序的加側(cè)整形工藝；（6）整形過程中充分考慮工藝回彈，進行工藝余量處理；（7)選擇合適的整形順序、整形角度、整形方式等，避免一刀切；（8)鐓死塊鐓死,確保模具鑲塊不懸空和生產(chǎn)過程中晃動；（9)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，消除模具的側(cè)向力；（10）確保制件定位孔正確，避免反彈出現(xiàn)；（11）需要強壓校形的地方進行強壓校形；（12）產(chǎn)品設(shè)計中出現(xiàn)負角，首先進行負角的工藝處理，避免出現(xiàn)負角。

避免模具刀塊懸空,消除側(cè)向力的產(chǎn)生,是避免反彈產(chǎn)生的必要保證;提升模具的研合率,盡量確保100%的研合率,消除制件與模具的干涉點,是保證制件反彈最小化的必要條件。如前后兩序的R角不一致，在后序中強壓整形，也導(dǎo)致沖壓件蹺起變形；沖壓件廢料刀塊與制件干涉，也導(dǎo)致沖壓件變形。

拉毛問題的處理

產(chǎn)生原因

(1)模具的硬度不夠，導(dǎo)致制件在拉延生產(chǎn)過程中出現(xiàn)拉毛。

(2)模具間隙過緊，導(dǎo)致間隙小于板料的厚度，從而產(chǎn)生拉毛。

(3)模具在生產(chǎn)過程中有雜質(zhì)，如模具本體出現(xiàn)砂眼，在拉延過程中導(dǎo)致拉傷模具。

(4)制件拉延深度過深，導(dǎo)致模具拉傷。

(5)生產(chǎn)過程中潤滑方式不當(dāng)，導(dǎo)致拉毛。模具在生產(chǎn)過程中，當(dāng)生產(chǎn)到一定程度時，拉延序會出現(xiàn)發(fā)熱，嚴重的會出現(xiàn)冒煙，主要是由于拉延深度過深熱量無法釋放導(dǎo)致的。

解決措施

(1)模具的硬度不夠，進行滲氮處理，或者其他方式的熱處理，需要具體問題具體分析。

(2)模具間隙過緊，用油石進行推磨，不能直接用打磨機進行打磨，直到不出現(xiàn)拉毛為止。

(3)模具在生產(chǎn)過程中有雜質(zhì)，生產(chǎn)前清除雜質(zhì)，針對砂眼要重新進行補焊等。

(4)針對拉延深，在模具設(shè)計過程中盡量降低拉延深度。

(5)生產(chǎn)過程中潤滑方式不當(dāng)，進行恰當(dāng)?shù)臐櫥?/p>

當(dāng)模具鑲塊之間的拼縫處理不當(dāng)時，在制件上也會留下細微的拉毛，這種情況下要求模具廠家優(yōu)化調(diào)整，把間隙縮小到最小程度。另外，在模具結(jié)構(gòu)上進行前期優(yōu)化，也可以避免接縫位置留在不當(dāng)位置。

二次翻邊不平與深拉延拉毛的關(guān)系

由于縱梁整體深度深，采用一次拉延直接成形到底，將導(dǎo)致模具發(fā)熱后出現(xiàn)拉毛、開裂，并影響模具壽命，生產(chǎn)狀況不穩(wěn)定。采取二次拉延，沖壓件將出現(xiàn)二次拉延的痕跡，沖壓件表面不平整，影響后期的匹配關(guān)系，并影響沖壓件的外觀質(zhì)量。在決定縱梁的沖壓工藝時，到底采用何種沖壓工藝，必須在兩種工藝中選擇適合合理的工藝，根據(jù)產(chǎn)品的裝配關(guān)系和用途進行取舍。

縱梁的制件，在確定沖壓工藝時，就要考慮匹配關(guān)系。如拉延深度不深，就考慮采用深拉延，一次拉延到位；模具在選擇熱處理方式時，就要考慮拉毛問題的產(chǎn)生，針對砂眼進行補焊，在制件反彈、起皺等穩(wěn)定的情況下，選擇恰當(dāng)和適合的方式進行熱處理，鍍鉻處理或者滲氮處理；如拉延深度較深，雖然可以采用一次拉延成形到位，也可采用熱處理進行優(yōu)化，但是批量生產(chǎn)后不可避免出現(xiàn)模具本體發(fā)熱，并最終導(dǎo)致拉毛問題和開裂的出現(xiàn)，導(dǎo)致批量生產(chǎn)困難。采用深拉延，必須要考慮的是模具鉗工能否調(diào)試出來及調(diào)試出來后模具的批量生產(chǎn)狀況。

在選擇二次拉延的時候,拉延深度會比較深,已經(jīng)考慮到一次拉延的困難,成形過程中可能出現(xiàn)開裂、起皺、拉毛，此種情況下就要選擇二次拉延。采用二次拉延，主要考慮二次翻邊留下的痕跡，如果有匹配關(guān)系，就要在選擇分型面時進行避讓，如分型面無法避讓，那么在數(shù)據(jù)匹配時進行避讓，同時進行合理的焊點避讓。二次拉延只是降低了深拉延過程中的拉延深度，降低了模具深拉延過程中拉毛和發(fā)熱的高發(fā)率，但是不代表不發(fā)生。因此，與一次深拉延一樣，必須考慮模具發(fā)熱和模具本體被拉毛的風(fēng)險，選擇適當(dāng)?shù)姆绞竭M行熱處理。

結(jié)束語

起皺和開裂問題，如同時出現(xiàn)需要區(qū)別對待，一般情況下先解決起皺問題。起皺問題解決后，然后考慮開裂問題。主要從頂桿氣墊壓力、板料規(guī)格大小、模具凸凹模研合率、是否壓到底、壓機的匹配性、頂桿頂起是否正常，潤滑方式是否恰當(dāng)?shù)确矫娼鉀Q問題，如仍有問題，就必須從吸皺筋、壓料筋、加強筋、壓機參數(shù)、模具結(jié)構(gòu)、沖壓工藝、壓機條件等方面尋找問題，特別是側(cè)向力的消除。良好的沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)，是解決起皺和開裂的首要條件，如沒有側(cè)整形工藝，或者整形位置不合理，整形順序不合理，就無法保證沖壓件合格。