油底殼類零件法蘭面成形時(shí)缺陷的解決

文/袁河清·東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心

魏龍·東風(fēng)模具沖壓技術(shù)有限公司

油底殼類零件法蘭面成形時(shí)缺陷的解決

文/袁河清·東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心

魏龍·東風(fēng)模具沖壓技術(shù)有限公司

本文對(duì)油底殼零件生產(chǎn)過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，通過(guò)對(duì)模具表面硬度、研合率以及模具材料、結(jié)構(gòu)等有針對(duì)性的進(jìn)行探討分析，制定了相應(yīng)措施予以改進(jìn)。

油底殼零件是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要部件，它裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的下方，其功能是盛裝機(jī)油，為發(fā)動(dòng)機(jī)各摩擦表面提供潤(rùn)滑。不同車型的油底殼類零件的結(jié)構(gòu)和形狀有所改變，其共性為形狀復(fù)雜，拉延性能差，法蘭平面度要求高。本文以一款轎車的油底殼零件為例，闡述了其成形過(guò)程中的工藝特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)零件在生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)缺陷問(wèn)題提出了解決措施。

工藝解析

油底殼零件，如圖1所示，形狀復(fù)雜，工藝性較差，在裝配時(shí)，為保證發(fā)動(dòng)機(jī)裝配完成后油底殼零件的整體密封性，對(duì)油底殼的平面度和表面質(zhì)量要求較高。

從零件本身結(jié)構(gòu)可以看出，拉延高度高，形狀不規(guī)則，法蘭上有很多小壓筋。雖然由于車型不同，其形狀有所改變，但沖壓工藝基本成熟，工藝流程如下：開(kāi)卷剪切→落料→拉延→整形→修邊→翻邊壓筋→沖法蘭面孔→沖大孔→檢驗(yàn)，共計(jì)9道工序。選用設(shè)備為閉式單點(diǎn)4000kN機(jī)械壓力機(jī)。

圖1 油底殼零件

零件生產(chǎn)過(guò)程中相關(guān)缺陷產(chǎn)生的原因分析

缺陷描述

在生產(chǎn)過(guò)程中，零件表面質(zhì)量差，經(jīng)常出現(xiàn)表面不平和壓筋不清晰現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)零件外觀和各工序內(nèi)容進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題主要集中出現(xiàn)在拉延工序和整形壓筋工序。

生產(chǎn)過(guò)程中，拉延工序的工序件上零件法蘭面出現(xiàn)“凸起”（指材料厚度方向上局部截面增加的現(xiàn)象，起皺的前期表現(xiàn)）現(xiàn)象，具體位置如圖2所示。這樣的凸起，經(jīng)后工序的沖壓，依然存在，影響零件最終法蘭平面度。

在生產(chǎn)翻邊壓筋序時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)部分壓筋不清晰現(xiàn)象，而壓筋整體平面度要求為0.05mm，壓筋不清晰，直接影響壓筋整體平面度，具體情況如圖3所示。

圖2 拉延缺陷

圖3 翻邊壓筋缺陷

經(jīng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，拉延工序件不平和壓筋不清晰的比例已超過(guò)10%，只有徹底解決這兩個(gè)問(wèn)題，才能保證最終零件質(zhì)量。

原因分析

⑴拉延工序分析。

由于零件拉延時(shí)，經(jīng)過(guò)了復(fù)雜的塑性變形過(guò)程，要搞清缺陷產(chǎn)生的具體原因，必須了解拉延模的整體結(jié)構(gòu)和工作中的情況。拉延模為較早期的標(biāo)準(zhǔn)模具結(jié)構(gòu)，凸模與下底板螺釘連接，凸模材料為MoCr鑄鐵；壓料圈依靠機(jī)床氣墊用托桿定期壓料，材料為MoCr鑄鐵；上模為整體凹模，材料為MoCr鑄鐵。坯料經(jīng)過(guò)剪切后，通過(guò)專用模具落料成特定形狀，便于拉延序材料流動(dòng)均勻。但由于零件形狀接近盒形件，在四個(gè)角部位，材料流動(dòng)較慢，中間部位較快，在成形中會(huì)出現(xiàn)進(jìn)料速度不一致現(xiàn)象，可通過(guò)在模具上增加拉延筋的方法來(lái)達(dá)到平衡流動(dòng)速度的目的。但拉延筋部位容易磨損，磨損后就會(huì)導(dǎo)致材料流動(dòng)過(guò)快而引起材料堆積，零件表面就會(huì)出現(xiàn)圖2中的凸起現(xiàn)象。

⑵翻邊壓筋工序分析。

零件在翻邊壓筋工序時(shí)，零件扣在下模頂出器之上，中間用型腔進(jìn)行定位，外周翻邊，同時(shí)利用上模與頂出器接觸到底時(shí)壓出壓筋形狀。上模凸模較大且為中空結(jié)構(gòu)，故為鑲拼結(jié)構(gòu)，整個(gè)凸模分割成為一個(gè)一個(gè)的鑲塊，用螺釘與上底板連接，凸模材料為T10A，上底板為灰口鑄鐵HT250，頂出器材料為T10A。由于壓筋較淺且有較高的平面度要求，上下模壓力較大，而凸模直接連接于底板，造成部分鑲塊由于壓強(qiáng)大而下陷于底板之中，部分鑲塊長(zhǎng)期受壓，導(dǎo)致壓筋受損，因此出現(xiàn)圖3中的壓筋不清晰，平面度達(dá)不到要求現(xiàn)象。

改進(jìn)措施

拉延工序

提高模具表面的耐磨度，可以通過(guò)多種改良措施來(lái)進(jìn)行。一是易磨損的工作部分采用較好的模具材料，淬火后增加表面耐磨性和使用壽命，例如合金材料Cr12MoV等；二是在模具工作部分進(jìn)行表面涂層處理，例如鍍硬鉻、TD工藝，等等。

對(duì)于已經(jīng)制造出的成品模具，要提高其表面質(zhì)量，通常選用第二種方法，對(duì)模具工作部分作涂層處理。鍍硬鉻工藝是在各種基體表面上鍍一層較厚的鉻層，利用鉻的特性提高零件的硬度和耐磨性等等。這種工藝使用較為普遍，價(jià)格較為便宜。TD工藝是近年來(lái)出現(xiàn)的工藝，因此價(jià)格較貴，多適用于較小工件。而油底殼模具較大，通常使用的是表面鍍硬鉻處理。經(jīng)過(guò)處理后的模具情況如圖4所示，不僅提高了模具的表面硬度和耐磨性，也提高了零件質(zhì)量和模具使用壽命。

翻邊整形工序

翻邊壓筋凸模因?yàn)楦鱾€(gè)不同的鑲塊受力不一致導(dǎo)致局部壓強(qiáng)過(guò)大造成下陷和壓筋受損，引起壓筋不清晰。

首先要改變局部受力壓壞底板的情況，在分散的鑲塊下增加整體高硬度墊板，各個(gè)鑲塊的力均通過(guò)墊板傳導(dǎo)于底板，墊板面積大，可減小壓強(qiáng)，而墊板自身硬度較高，不會(huì)被單個(gè)鑲塊壓致下陷，就保證了鑲塊的同一工作高度，如圖5所示，墊板材料為T10A，淬火硬度58～62HRC。

圖4 工作部分鍍硬鉻

圖5 凸模下增加整體墊板

工作部分壓筋較淺，容易受損，可通過(guò)改變模具材料來(lái)進(jìn)行改進(jìn)。將關(guān)鍵部位的材料更換成耐磨抗壓的材料，例如合金材料Cr12MoV等。

通過(guò)上述改進(jìn)措施，成功的解決了該零件表面不平和壓筋不清晰的成形缺陷，拉延半成品合格率上升至98%以上，翻邊壓筋序達(dá)到產(chǎn)品要求，同時(shí)，模具的長(zhǎng)效性和穩(wěn)定性也得到了保證，提高了使用壽命。

結(jié)束語(yǔ)

以上措施成功的應(yīng)用，使得現(xiàn)場(chǎng)類似的零件缺陷和類似的模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)工作的方向更明確。同時(shí)，也為今后新的產(chǎn)品在模具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)過(guò)程中，如何規(guī)避類似問(wèn)題，起到了指導(dǎo)作用。