淺談汽車覆蓋件模具快速維修方案

文／樊燕朋，王奇，吳曉萌，齊康寧·長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心

淺談汽車覆蓋件模具快速維修方案

文／樊燕朋，王奇，吳曉萌，齊康寧·長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心

隨著國內(nèi)冷沖壓自動化生產(chǎn)水平的日益提升，目前各大生產(chǎn)企業(yè)使用機械臂自動化生產(chǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工搬運；相互獨立式壓力機變?yōu)檎w封閉式壓力機；每臺壓力機配合單個工作臺變?yōu)槊颗_壓力機配合兩個工作臺。在提升了安全、效率、品質(zhì)的同時，沖壓模具的突發(fā)性異常成為了制約生產(chǎn)線體效率提升的瓶頸。例如在產(chǎn)模具出現(xiàn)異常，無法進(jìn)行正常生產(chǎn)時，往往需要等待大量時間更換模具。這也就對模具出現(xiàn)異常后的快速維修提出了更高的要求。

自動化識別問題

現(xiàn)有冷沖壓工藝中，每序模具上裝有感應(yīng)器（每序上安裝兩個，個別序可依據(jù)情況增加）及模具電器盒。在自動化生產(chǎn)過程中，通過PLC程序與壓力機聯(lián)接，模具感應(yīng)器可識別模具內(nèi)半成品狀態(tài)，電器盒可識別模具名稱，實現(xiàn)壓力機的ADC一鍵換模。但在實際生產(chǎn)中由于感應(yīng)器存在多種問題，導(dǎo)致板料放到位后，設(shè)備無法正常檢測，造成設(shè)備反復(fù)停止。具體問題分類如下。

感應(yīng)器問題

在生產(chǎn)過程中由于感應(yīng)器高度超出模具型面，或感應(yīng)器自身存在缺陷導(dǎo)致感應(yīng)器自身損壞,如圖1所示。

圖1 感應(yīng)器高度超出模具型面

檢測線路問題

模具與設(shè)備連接線路接線不良，導(dǎo)致設(shè)備無法識別模具或感應(yīng)器無法正常工作。

檢測距離問題

感應(yīng)器與被檢測工件距離較遠(yuǎn)超出了感應(yīng)器的檢測范圍，工件無法被識別，如圖2所示。

圖2 感應(yīng)器與被檢測工件距離遠(yuǎn)

感應(yīng)器與線路不匹配

現(xiàn)使用的感應(yīng)器型號有：Bi5-M18-AD4X-H1141/Bi5-M18-AP6X-H1141，分別對應(yīng)不同型號的數(shù)據(jù)傳輸線路，如果匹配錯誤，信號無法正常傳輸，導(dǎo)致設(shè)備異常停止。

毛刺問題

毛刺是影響汽車覆蓋件品質(zhì)的一個重要因素。沖壓件在生產(chǎn)時，產(chǎn)出毛刺的頻率較高,約占總問題數(shù)的80%左右。而毛刺產(chǎn)生的原因大概也有以下幾種（理論上除精沖或負(fù)間隙沖壓外，所有普通沖壓均有毛刺，此處所講非理論毛刺）：修邊刃口崩口、修邊間隙不合理、壓料力不足、刃入量過深等。

刃口崩口

產(chǎn)生原因：間隙過小，由于模具在加工完畢出廠時，在數(shù)控加工時沖裁間隙保留的為“最小合理間隙”。模具長期在此狀態(tài)下生產(chǎn)受到較大剪切力后導(dǎo)致崩口（沖裁板料越厚，沖裁力越大）,而現(xiàn)場實際生產(chǎn)中的間隙大約是板料厚度的70%，所以新模具在投入生產(chǎn)之前要進(jìn)行間隙放大，提高模具刃口的使用壽命。

應(yīng)對措施：在制件生產(chǎn)時修邊刃崩口（如圖3所示），首先查看崩口程度，如崩口程度小于制件厚度可臨時打磨降低刃口，將崩口部分磨掉。注意事項：打磨時要與周圍平緩過渡，避免出現(xiàn)高低落差（如落差較大，可能出現(xiàn)撕裂）。

圖3 刃口崩口

壓料失效

板料在沖裁時分為三大階段，彈性變形、塑性變形、斷裂分離。因為壓料芯的壓料力不足會使板料在斷裂分離前（塑性變形）出現(xiàn)板料流動造成半成品輕微偏移，導(dǎo)致沖裁斷面，變形區(qū)域增加，出現(xiàn)毛刺。尤其在鈍角修邊、豎切時比較明顯。臨時解決方法，可在壓料芯壓料部分粘貼布基膠帶，每層膠帶厚度大約在0.1～0.2mm之間，增加毛刺部分的壓料力。注意事項：膠帶所粘貼的位置應(yīng)不影響產(chǎn)品制件品質(zhì)，如圖4所示。

圖4 壓料芯失效狀態(tài)

修邊間隙不合理

由于模具工藝結(jié)構(gòu)要求導(dǎo)致在正常狀態(tài)下無法查看修邊刀的工作面狀態(tài)，需要將壓料芯拆下才可觀察，所以在工作側(cè)銷的設(shè)計上分成兩部分。工作側(cè)銷有兩個卡槽，前端卡槽是正常的工作部分，而后端的卡槽在壓料芯壓縮狀態(tài)下，配合壓料芯側(cè)面的“U”形槽可以將壓料芯鎖死，使壓料芯不再回程。此時修邊刀的工作部分就會露出，此方法大大減少了工作用時和維修時不必要的環(huán)節(jié)。

修邊間隙大：可用錘子敲擊刃口副面，使刃口工作面變形凸出，敲擊時應(yīng)避免銳角刃口。再根據(jù)凸模調(diào)整間隙。注意事項：敲擊時用力均勻，不得傷及工作面，如圖5所示。

圖5 修邊間隙大

修邊間隙?。嚎捎眉t丹粉根據(jù)著色調(diào)整放大間隙。注意事項：放大間隙時，分批次完成，不可一次到位，防止間隙過大無法彌補，如圖6所示。

圖6 修邊間隙小

修邊廢料卡滯

沖壓生產(chǎn)中廢料占沖壓材料的30%～70%，沖壓廢料排出不暢是模具出現(xiàn)各類故障中較為常見的問題。一旦出現(xiàn)這種情況，輕則操作者費時費力清理廢料，重則：①廢料堆積，產(chǎn)生墊料，產(chǎn)品變形失效；②脹裂刃口。因此，廢料排出是否順暢對于提高生產(chǎn)效率，減輕勞動強度，確保產(chǎn)品質(zhì)量和模具狀態(tài)有著重要的意義。

修邊廢料的處理

一般情況下，修邊廢料是指工序件周邊修邊線以外的部分。如果尺寸較小，形狀簡單且又在同一平面內(nèi)，可以不設(shè)置廢料刀，此時修邊廢料為一整體，呈封閉狀，只需操作者拿開即可，較易處理。如果尺寸較大，形狀比較復(fù)雜或者由空間曲面組成，就需要設(shè)置廢料刀，廢料刀刃口線與修邊線的角度應(yīng)為90°～120°，兩個相鄰的廢料刀刃口線是平行的或朝制件外側(cè)延伸。在一塊廢料中，不允許出現(xiàn)兩處以上的修邊轉(zhuǎn)角。如果由于制件的原因，出現(xiàn)了兩處以上的轉(zhuǎn)角時，可以在上模刃口鑲塊上設(shè)計小型凸包或廢料刀，以達(dá)到使這塊廢料產(chǎn)生局部變形或者局部切斷的目的。在廢料刀的位置布置上，應(yīng)盡量考慮到修邊后每塊廢料靠其自重能順利滑出。對于無法自行滑出的廢料，可以設(shè)置廢料拉桿或彈性頂料銷，如圖7所示。

圖7 修邊后廢料卡滯

沖孔帶廢料的原因分析

沖孔帶廢料，高速沖壓的沖孔廢料回跳到凹模表面上來，會對沖壓件產(chǎn)生壓痕或引發(fā)疊片沖壓的碰刃口事故。造成沖孔廢料回跳的原因有：廢料受油膜粘連；與凸模端面產(chǎn)生真空吸附；凸模刃口磨損產(chǎn)生鈍口包裹；未退盡磁性凸模的磁性吸附等。

⑴油膜粘結(jié)。

為讓凸、凹模在高速沖壓過程中具有良好的潤滑性，減少凸、凹模與被沖壓材料因高速摩擦產(chǎn)生金屬粘連，常采取在沖?；瑒硬糠忠约氨粵_條料上涂加潤滑油的措施。潤滑油可以帶來很好的潤滑效果，但也會在凸模頂端和沖孔廢料間產(chǎn)生一種油膜粘附的作用，尤其對軟薄材料的沖裁加工，常會因油膜粘連而引起廢料回跳的現(xiàn)象，如圖8所示。

圖8 油膜粘連

對應(yīng)措施：減小板料表面涂油量，或停機清理待沖裁件表面油污。

⑵真空吸附。

在沖壓軟質(zhì)材料時，紫銅、鋁等材料在沖壓過程中產(chǎn)生擠壓塑性變形，常會使凸模頂端和廢料間擠壓成一個真空狀態(tài)，這種真空狀態(tài)具有一定的吸附力，將沖孔廢料帶出凹模表面，如圖9所示。

圖9 真空吸附

對應(yīng)措施：改變凸模刃口端面造型，減小凸模端面與待沖裁件表面接觸面積，避免沖裁凸模端面與廢料接觸后與外界形成壓強差，造成真空吸附。

⑶凸模鈍化引發(fā)的廢料包裹。

當(dāng)沖壓達(dá)到一定的沖次后，凸模刃口會產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，刃口不再鋒利，而變成一個很小的R圓角，沖裁廢料產(chǎn)生擠壓拉伸變形，廢料包裹刃口，廢料對凸模形成一種包裹夾緊力，廢料隨凸模被帶出凹模表面，如圖10所示。

圖10 凸模磨損、鈍化

對應(yīng)措施：在保證凸模刃入量（可沖開制件）的前提下，打磨凸模端面，消除圓角使之變鋒利。

⑷磁性吸附。

沖裁凸模長期使用后，由于摩擦，凸模帶有很強的磁性吸附力，由于沒有進(jìn)行反復(fù)退磁操作程序，當(dāng)被沖裁對象是易磁性吸附材料時，就會因沖模上模的磁性吸附力帶出廢料，如圖11所示。

圖11 沖頭受磁吸附

對應(yīng)措施：利用消磁器對帶磁沖頭進(jìn)行消磁。

結(jié)束語

汽車行業(yè)沖壓自動化生產(chǎn)過程中，基于板料、模具、設(shè)備頻繁發(fā)生異常，相應(yīng)的預(yù)防措施也多種多樣。本文通過對現(xiàn)場生產(chǎn)中的模具常見問題進(jìn)行分析并查找原因，對問題的解決提供有效助力，大大提高了沖壓件的生產(chǎn)效率及品質(zhì)。

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樊燕朋，模具保全組主管，助理工程師，主要從事冷沖壓模具的保養(yǎng)、維修、技術(shù)改進(jìn)工作，針對哈弗H6、H2，長 城 C30、C50外板模具品質(zhì)提升，生產(chǎn)效率提升運用防錯原理進(jìn)行改善和優(yōu)化，獲得公司級優(yōu)秀改善個人稱號，多次獲得公司級“創(chuàng)意集結(jié)號”一等獎，帶領(lǐng)團(tuán)隊獲得公司級“優(yōu)秀改善班組”。