壓合模技術(shù)及應(yīng)用（下）

文／董劍安·上海賽科利汽車模具技術(shù)應(yīng)用有限公司

壓合模技術(shù)及應(yīng)用（下）

文／董劍安·上海賽科利汽車模具技術(shù)應(yīng)用有限公司

《壓合模技術(shù)及應(yīng)用（上）》見2015年第10期

雙向連桿機構(gòu)及應(yīng)用

雙向連桿機構(gòu)是在一次預(yù)壓合運動中，可以完成兩種或兩種以上的運動，兩種運動的方式及軌跡完全不同。雙向連桿按工作的運動軌跡分類有三種形式：轉(zhuǎn)動后平動、轉(zhuǎn)動后轉(zhuǎn)動、平動后轉(zhuǎn)動。

單連桿及平行連桿的選擇條件主要依彎曲線的變化決定，而雙向連桿主要適用于產(chǎn)品彎曲截面的傾斜角度大的地方。一般傾斜角大于60°采用雙向連桿機構(gòu)，如后行李廂的壓合。預(yù)壓合的彎曲角度盡可能小于40°。當(dāng)翻邊角度在60°時，可以考慮不用預(yù)壓合。當(dāng)斷面高度差小于40mm時，采用轉(zhuǎn)動后轉(zhuǎn)動；當(dāng)斷面高度差大于40mm時，采用轉(zhuǎn)動后平動。

復(fù)合連桿滑塊機構(gòu)將鉸鏈機構(gòu)與滑塊機構(gòu)有機結(jié)合，可以完成零件特殊部位的預(yù)壓合，如門框處的壓合及頂蓋天窗的壓合。在一些自壓合部位也可采用復(fù)合連桿滑塊機構(gòu)，一般以非標(biāo)設(shè)計為主。

預(yù)壓合標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)一般采用三協(xié)標(biāo)準(zhǔn)，主要有四種類型：HPSL（角部連桿機構(gòu)）、HPPC（單連桿機構(gòu)）、HPPL（平行連桿機構(gòu)）、HPPWF（雙向連桿機構(gòu)）。

預(yù)壓合的時序及機構(gòu)間的分界點的選取

預(yù)壓合的時序

預(yù)壓合的時序是指預(yù)翻邊各機構(gòu)的先后順序，時序直接影響到零件的穩(wěn)定性。零件的預(yù)壓合先后順序可用1、1′、2代表，其中1′預(yù)壓合在1之后2之前。

⑴門板總成的預(yù)壓合時序。

門板總成從產(chǎn)品前后的預(yù)壓合開始，需要控制外板上下方向的偏移。前后條件接近，另外，棱線容易貼下模。門板總成的預(yù)壓合時序，如圖8所示。

圖8 門板總成的預(yù)壓合時序

⑵發(fā)蓋總成的預(yù)壓合時序。

發(fā)蓋總成從產(chǎn)品左右兩側(cè)開始預(yù)壓合。外板件設(shè)計向產(chǎn)品前側(cè)讓開時，前燈側(cè)優(yōu)先壓合；產(chǎn)品設(shè)計為靠格柵側(cè)向下塌的前蓋時，產(chǎn)品前側(cè)和產(chǎn)品后側(cè)的預(yù)壓合開始時間要一致。發(fā)蓋總成的預(yù)壓合時序，如圖9所示。

圖9 發(fā)蓋總成的預(yù)壓合時序

⑶后背門總成的預(yù)壓合時序。

后背門總成后側(cè)壓合從產(chǎn)品左右的預(yù)壓合開始，控制外板上下方向的偏移，后背門總成側(cè)面壓合從產(chǎn)品上側(cè)和產(chǎn)品下側(cè)的預(yù)壓合開始統(tǒng)一時間。角落部按上述順序包完后再開始預(yù)壓合，直到全部預(yù)壓合刀塊加工完成后再開始回退，防止位置偏移。后背門總成側(cè)面有側(cè)燈邊緣時，先包側(cè)燈邊緣的縱部，使產(chǎn)品穩(wěn)定。后背門總成的預(yù)壓合時序，如圖10所示。

圖10 后背門總成的預(yù)壓合時序

機構(gòu)間的分界點的選取

由于各種機構(gòu)間運動軌跡不同，零件各部分的壓合狀態(tài)不同，各個拐角之間的接刀點是容易產(chǎn)生壓合缺陷的地方。因此，機構(gòu)間的分界點的選取至關(guān)重要。

以門外板為例，半徑大于100mm的拐角部要在R的中心附近分割預(yù)壓合凹模鑲塊，根據(jù)翻邊凸緣長度調(diào)整加壓卷邊的彎曲角度，以便同預(yù)壓合時間合拍；小半徑的拐角部要在R末端上分割預(yù)壓合凹模鑲塊，選擇易于預(yù)彎的方向加上延長，或追加拐角的壓合機構(gòu)；對于由鈍角形成的拐角R，要把一側(cè)的預(yù)壓合刀塊延長到R的切點5～10mm后進行分割；在拐角小于100mm的壓合中，與一般部位的預(yù)壓不同，要另行增加拐角機構(gòu)和角部聯(lián)接機構(gòu)進行壓合。

拐角處分塊布置不好易產(chǎn)生零件缺陷。以后蓋為例，后蓋下邊兩側(cè)R角壓合后易產(chǎn)生包邊輪廓不順（圖11）。兩個機構(gòu)上的預(yù)推刀預(yù)推后的一致性難以保證，此類大R角區(qū)域預(yù)推刀設(shè)計成一塊，可優(yōu)化兩個預(yù)推刀盡量保證預(yù)推后的一致性，避免R角交刀帶來的缺陷，保證產(chǎn)品輪廓的順暢。大R角區(qū)域錯誤的布置情況，如圖12所示。

圖11 包邊輪廓不順

圖12 大R角區(qū)域錯誤的布置情況

終壓合

終壓合是預(yù)壓合完成后，將外板凸緣面包緊內(nèi)板，完成內(nèi)外板的壓合裝配工序。終壓合可分為垂直終壓合和機構(gòu)終壓合兩種。因終壓合的進入角度而異最終壓合工序及產(chǎn)品效果都會產(chǎn)生變化，進入角越小，卷邊后輪廓L越往里邊收縮。終壓合進入角小于55°時，預(yù)壓合后實施終壓合；終壓合進入角大于等于55°時，使用平行連接及正規(guī)連接器具，不經(jīng)預(yù)壓合，直接進行終壓合（只適用于直線段，曲線段終壓合進入角須30°）。終壓合連桿機構(gòu)的選擇方式與預(yù)壓合連桿機構(gòu)的選擇標(biāo)準(zhǔn)相同。終壓合鑲塊主要包括鑄態(tài)終壓合鑲塊和鍛態(tài)終壓合鑲塊兩種常用形式。

壓合零件的定位

⑴壓合模零件的內(nèi)外板定位設(shè)計原則。

外板通過定位板定位，定位板的布置應(yīng)躲避產(chǎn)品的變形區(qū)，一般在零件平緩的直線部分，盡可能布置在翻邊高度高的地方，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。定位板必須加調(diào)整墊片。內(nèi)板通過導(dǎo)正銷定位，一個主基準(zhǔn)圓銷加一個輔助基準(zhǔn)棱銷的方式，要保證導(dǎo)正銷的位置在X、Y方向可調(diào)，以應(yīng)付產(chǎn)品變形等因素。

⑵壓合模零件的外板過渡定位設(shè)計。

過渡定位設(shè)計是指模具在調(diào)試過程中，由于外板的外定位是以外板的邊緣來定位，在模具調(diào)試過程中外板的輪廓線會變動，同時外板有回彈及重力下垂導(dǎo)致外定位不準(zhǔn)確，所以一般會增加過渡定位。

過渡定位有三種形式：①外板有孔，采用零件的孔來定位；②外板沒有孔，在模具的沖壓工序中選擇與壓合沖壓方向接近的工序，沖制1～2個φ16的孔用于壓合的定位，我們稱它為檢知孔，檢知孔也要在檢具上作出，可以確定外板的單品尺寸偏差，有利于壓合的調(diào)試；③利用模具的CH孔（研模用工藝孔）來做壓合過渡定位，由于CH孔在拉延工序沖孔，且沖孔不壓料，孔有變形，且沖壓方向與壓合方向差太大，一般不建議使用所有過渡定位，在壓合模調(diào)試完成時要取下。

外定位不好產(chǎn)生的缺陷：①翻邊輪廓變化快的區(qū)域預(yù)推后定位讓開易產(chǎn)生凸包，再正壓后會產(chǎn)生褶皺；②定位器設(shè)計在直線翻邊輪廓區(qū)域和變化平緩的曲線翻邊輪廓區(qū)域，可以避免上述問題。

壓合模的壓料方式

內(nèi)板壓料裝置的設(shè)計

壓料方式主要有兩種：局部壓料和周圈壓料。局部壓料可分為局部型面壓料、局部彈頂銷壓料和局部螺栓壓料三種。局部壓料一般采用自重、氣缸或彈簧壓料，壓力一般為400～500kg，結(jié)構(gòu)簡單，費用低，可達到合格產(chǎn)品要求。周圈壓料靠彈簧或氮氣缸，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，由于壓的是內(nèi)外壓合處的法蘭邊，且壓料力較大，一般壓力在10～20t范圍內(nèi)，壓合質(zhì)量較好。壓料板設(shè)計要注意內(nèi)外板需要同時壓料，防止壓合過程零件竄動。壓料裝置的設(shè)計需注意壓料位置、導(dǎo)向位置及壓料板的平衡等。

外板壓料裝置的設(shè)計

預(yù)壓合由于接觸狀態(tài)及翻邊的不同時，外板會產(chǎn)生位置的竄動，由于壓料板的壓力一般不能太大，太大會產(chǎn)生內(nèi)外板的變形，為防止此類情況，需要對外板進行壓料。選擇外板較平緩的區(qū)域，同時內(nèi)板在此區(qū)域有大的孔，壓料板穿過內(nèi)板對外板實行壓料 ，壓料區(qū)域不要選擇在外板的特征線上，壓料要單獨分塊加調(diào)整墊片，可調(diào)節(jié)壓力的大小，同時可以可調(diào)整對內(nèi)板的壓力，也可以取消四角的平衡壓力裝置。

內(nèi)板局部型面壓料是目前常用的壓料方式，要注意直線部分可以少壓料，曲線部分要多壓料，內(nèi)板壓料寬度3～5mm，此時可以取消外板壓料。

行程線圖的繪制、調(diào)速及干涉檢查

行程線圖的繪制

行程線圖的繪制及調(diào)速是壓合設(shè)計的難點，也是核心技術(shù)。首先，繪制每個壓合機構(gòu)的行程線圖，計算好在目前驅(qū)動器狀況下壓合過程中關(guān)鍵點的時間，主要是滾輪啟動、預(yù)壓合開始、結(jié)束、回歸開始、干涉點等。然后，將各機構(gòu)的行程線圖合在一起，繪制成組合式行程線圖。再對機構(gòu)間進行調(diào)速，確定上驅(qū)動器的規(guī)格、壓料板行程及導(dǎo)向行程。預(yù)彎凸模鑲塊與終壓凸模鑲塊在工作中有公共區(qū)存在，因此，凸模之間運動的干涉檢查非常必要。

壓合時序與行程線圖調(diào)速

根據(jù)不同的制件類型確定預(yù)壓合時序，調(diào)整各個預(yù)推機構(gòu)的行程。調(diào)整預(yù)推機構(gòu)的行程主要是調(diào)整插刀上安裝塊的直線段的長短，依據(jù)不同的翻邊順序調(diào)整各自直線段的長短。直線段越長，行程越大；直線段越短，行程越小。

輸送機構(gòu)的設(shè)計

輸送機構(gòu)是產(chǎn)品傳輸過程的重要保證。舉升機構(gòu)用于凹模內(nèi)部產(chǎn)品的起落。舉升行程的選取要保證傳輸中不與打開后的機構(gòu)、鑲塊及壓料板干涉。滾輪輸送主要用于油壓機上壓合模。設(shè)計時要注意凹模內(nèi)滾輪與前后滾輪的距離和高低差，以保證制件傳輸?shù)姆€(wěn)定。皮帶輸送裝置主要用于包邊機上壓合模。前端擋料裝置用于輸送到位的定位，設(shè)計時要注意擋料裝置回位后是否與工件的傳輸干涉。護板導(dǎo)向裝置用于輸送過程中的初定位，設(shè)計時要注意與上底板和連桿機構(gòu)是否干涉。有些產(chǎn)品（如行李廂）的輸送只能在壓合區(qū)域上，這種情況下的輸送機構(gòu)只能采用翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，并且護板導(dǎo)向與輸送可以做在一個翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上。自動傳輸式包邊機上的壓合模，需要定義各機構(gòu)動作的先后順序，體現(xiàn)模具運行狀況，滿足廠家對生產(chǎn)節(jié)拍的要求。通常采用接近開關(guān)、磁性開關(guān)、電磁閥、馬達、壓力繼電器等元件輸出電信號，以實現(xiàn)對動作的控制。

壓合模與包邊機、整線控制系統(tǒng)共用同一控制盤，控制盤的設(shè)置需模具廠家與包邊機廠家協(xié)商確定。壓合模廠家提供給包邊機廠家電路圖、氣路圖及動作時序圖；包邊機廠家提供給壓合模廠家接線號，由包邊機廠家負責(zé)PLC編程。

壓合前外板翻邊設(shè)計

單品件沖壓工藝是獲得合格壓合產(chǎn)品的前提，且與壓合工藝相協(xié)同，才可以獲得很好的壓合產(chǎn)品。因此，單品壓合前翻邊狀況（翻邊角度與高度、各部位的滾線值的確定、翻邊根線的R值的大小、壓合的沖壓方向、零件內(nèi)外板的初始定位方式）的要求，要由壓合工藝人員及沖壓工藝人員根據(jù)壓合采取的結(jié)構(gòu)樣式提出要求。

壓合前夾角是壓合工藝制定的重要依據(jù)，也是壓合可行性的重要因素。包邊機及油壓機上的壓合模方式都是在上滑塊的一次行程下，進行預(yù)壓和終壓，兩次壓合，從而達到產(chǎn)品要求。該方式對壓合前產(chǎn)品夾角的通常要求為：壓合前最大夾角小于等于105°（含回彈3°）。當(dāng)壓合前夾角大于105°時，要考慮兩次預(yù)壓合。經(jīng)過多車型的驗證，在滿足上述壓前角的情況下，一般壓合都比較穩(wěn)定。但該角度不是絕對的，有些產(chǎn)品狀況，沖壓工藝限制或要保證內(nèi)板能夠放入外板，局部會出現(xiàn)超差，需要考慮產(chǎn)品超差的區(qū)域、剛性狀況和翻邊高度，來決定壓合的可行性。

壓合后總成輪廓精度的保證主要靠外板單品翻邊棱線的精度和預(yù)壓合型面的精度來保證。壓合過程中，翻邊棱線會發(fā)生滾動，因此在外板單品翻邊棱線設(shè)計中，應(yīng)將預(yù)測的滾動值考慮進去，才能保證壓合后的總成輪廓精度。壓合滾線值S主要取決于壓合方式、翻邊高度、壓合前夾角、產(chǎn)品的曲率狀況和翻邊內(nèi)圓角半徑等多個因素。包邊機及油壓機上的壓合模，滾線值S的預(yù)測，整體上為平緩處向內(nèi)滾動0～0.8mm。翻邊內(nèi)圓角半徑R值越小，越有利于折邊，且滾線值越小。一般R取0～0.2mm。翻邊高度取決于產(chǎn)品設(shè)計的壓合邊的高度。如果產(chǎn)品設(shè)計不合理，會對壓合的成形及零件的質(zhì)量有很大的影響，要及時提出產(chǎn)品更改申請。

結(jié)束語

壓合模在整個研發(fā)制造過程中牽涉的問題很多，技術(shù)難，周期長，對設(shè)計、加工、調(diào)試都有很高的要求。國外的壓合模技術(shù)已相對成熟，而國內(nèi)還處在發(fā)展階段，誰能及早掌握這門技術(shù)，誰就能領(lǐng)先于市場與國際同行競爭。預(yù)翻機構(gòu)的選用是壓合模技術(shù)的核心，也是模具成敗的關(guān)鍵。選擇合適的機構(gòu)、設(shè)計正確合理的時序及正確的分塊，才能保證零件的質(zhì)量和生產(chǎn)的穩(wěn)定。合適的預(yù)翻機構(gòu)、預(yù)翻角度及預(yù)翻時序是保證零件質(zhì)量的關(guān)鍵。預(yù)翻機構(gòu)的選擇需要一定的數(shù)理計算和經(jīng)驗積累，能夠靈活使用預(yù)翻機構(gòu)是壓合模核心技術(shù)的體現(xiàn)。研究和開發(fā)壓合模技術(shù)，對整個汽車行業(yè)具有非常重要的意義。