頂蓋拉延模網(wǎng)格加工技術(shù)運(yùn)用

文/楊亮亮，劉波，徐寧，劉文峰，米齊春·神龍汽車有限公司

頂蓋作為汽車大型覆蓋件之一，其表面積大，質(zhì)量要求高，采用傳統(tǒng)拉延工藝，凸模全符型接觸板料，對(duì)板料、模具清潔度要求很高。如果凸模與板料之間一旦有輕微臟點(diǎn)就會(huì)在零件表面壓出凸包缺陷，造成零件返修率高，且需要頻繁停機(jī)擦模，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。本文介紹的新工藝是對(duì)一款SUV車型非天窗頂蓋拉延凸模（鍍鉻后）表面實(shí)施網(wǎng)格加工，相當(dāng)于減少了凸模與板料的直接接觸面積，從而降低了由于板料、模具清潔度差造成零件凸包的概率，降低了零件返修率，同時(shí)減少了停機(jī)擦模次數(shù)，提升了生產(chǎn)效率，減輕了臟點(diǎn)導(dǎo)致的模具拉毛，保證了模具表面光潔度質(zhì)量。

加工范圍確定

此頂蓋零件（圖1），A面表面積大且比較平坦，凸模適合于做網(wǎng)格加工，網(wǎng)格加工范圍的劃定是根據(jù)零件造型、沖壓方向與加工面法向角度及實(shí)際研合區(qū)域綜合確定的，一般禁止在中等或重度研合面上加工網(wǎng)格，加工區(qū)域需要距離中等或重度研合邊界至少10mm，區(qū)域平面圓角至少R15mm，圖2為此拉延模研合示意圖，凸模黃色區(qū)域要求中等研合，白色區(qū)域可不做研合，上凹模已避空，圖3是此頂蓋最終確定的加工區(qū)域圖，距圖2黃色研合邊界往里收10mm，R角取30mm。

圖1 零件圖

圖2 拉延模研合示意圖

圖3 網(wǎng)格加工區(qū)域圖

加工要求及試加工

⑴加工網(wǎng)格要求。網(wǎng)格加工采用φ2mm球刀，最大加工深度不超過(guò)0.2mm，最小網(wǎng)格間距2.5mm。

⑵試加工參數(shù)。此頂蓋凸模材質(zhì)為QT600且表面已鍍鉻，我們?nèi)⊥瑯硬馁|(zhì)的試驗(yàn)塊進(jìn)行加工試驗(yàn)，試驗(yàn)塊大小為185mm×145mm×50mm，將此試驗(yàn)塊劃分為四個(gè)區(qū)域按不同參數(shù)進(jìn)行加工，每個(gè)區(qū)域大小為85mm×45mm，此次加工試驗(yàn)，設(shè)備轉(zhuǎn)速10000轉(zhuǎn)/分保持不變。我們共組合了四種加工深度及進(jìn)給量進(jìn)行試驗(yàn)。參數(shù)1：加工深度0.1mm，進(jìn)給量1000mm/min，兩次加工完；參數(shù)2：加工深度0.1mm，進(jìn)給量2000mm/min，兩次加工完；參數(shù)3：加工深度0.2mm，進(jìn)給量1000mm/min，一次加工完；參數(shù)4：加工深度0.2mm，進(jìn)給量2000mm/min，一次加工完。

⑶加工后效果對(duì)比（圖4）。區(qū)域1網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)、均勻、質(zhì)量好、無(wú)毛刺，手感光滑不刮手，耗時(shí)16.5min；區(qū)域2網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)、均勻、質(zhì)量好、無(wú)毛刺，手感有輕微刮手，耗時(shí)13.5min；區(qū)域3網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)、均勻、質(zhì)量好、無(wú)毛刺，手感光滑不刮手，耗時(shí)8.5min；區(qū)域4網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)、均勻、質(zhì)量較好、無(wú)毛刺，手感有輕微刮手，耗時(shí)6.5min。

綜上對(duì)比及考慮到頂蓋特點(diǎn)：⑴加工面積大（約1.9m2），如采用兩次加工太耗時(shí)；⑵零件型面有弧度，加工時(shí)刀具進(jìn)給量取小值以保證更安全可靠。最終選擇參數(shù)3作為后續(xù)正式加工用參數(shù)，即0.2mm深度一次加工到位，加工進(jìn)給量取1000mm/min，此參數(shù)加工既能保證網(wǎng)格質(zhì)量又用時(shí)較少。

圖4 加工后效果對(duì)比

加工前數(shù)據(jù)采集

加工編程之前，必須掃描待加工區(qū)域型面，以現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)模具型面作為編程依據(jù)，而不能將加工數(shù)模作為編程依據(jù)，因模具經(jīng)調(diào)試之后，模具型面與加工數(shù)?？赡芤呀?jīng)不一致。本次加工前對(duì)凸模型面進(jìn)行了多次掃描確認(rèn)，包括藍(lán)光掃描（圖5）、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)凸模密集采點(diǎn)測(cè)量、數(shù)控加工設(shè)備對(duì)凸模密集采點(diǎn)測(cè)量，最后數(shù)據(jù)對(duì)比分析：藍(lán)光掃描數(shù)據(jù)與數(shù)模型面有0.2mm差異，三坐標(biāo)采集數(shù)據(jù)與加工設(shè)備采集數(shù)據(jù)基本一致，僅有0.05mm差異，最后決定采用三坐標(biāo)測(cè)量與數(shù)控設(shè)備測(cè)量平均值作為編程依據(jù)，編制加工程序。

圖5 藍(lán)光掃描數(shù)據(jù)

編程及正式加工

根據(jù)所采集模具實(shí)際數(shù)據(jù)在加工區(qū)域內(nèi)進(jìn)行編程。網(wǎng)格加工走刀方向需與模具沖壓坐標(biāo)系下X向成45°，以降低網(wǎng)格線垂直于板料流動(dòng)方向?qū)α慵尚卧斐捎绊?。此次正式加工前，另外增加選取了8條45°的寬間距線分別編制0.03mm和0.1mm的加工深度進(jìn)行預(yù)加工（圖6），以便對(duì)編程加工深度一致性進(jìn)行全面驗(yàn)證，結(jié)果顯示加工深度從始至終保持一致，證明了數(shù)據(jù)采集及編程的準(zhǔn)確性。

圖6 寬間距加工走刀示意圖

正式加工選用參數(shù)3：加工深度0.2mm，轉(zhuǎn)速10000轉(zhuǎn)/分，進(jìn)給量1000mm/min，一次加工到位。此次加工使用φ2mm合金刀，加工分兩步，第一步單向45°加工（圖7），第二步交叉45°加工。第一步單向45°加工1小時(shí)后，檢查刀具磨損情況，未發(fā)現(xiàn)明顯磨損，繼續(xù)加工2小時(shí)后，顯微鏡觀察刀頭已有明顯磨損，需更換，后續(xù)每加工2小時(shí)換一把刀，第二步交叉45°加工時(shí)考慮到刀頭每次走刀會(huì)與前面已加工完網(wǎng)格線產(chǎn)生沖擊，影響刀具壽命，所以每加工1小時(shí)換一把刀。

圖7 加工放大圖

頂蓋凸模全部加工完檢查：網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)均勻，線條平直無(wú)扭曲，無(wú)肉眼可見(jiàn)毛刺，手摸感覺(jué)有輕微刮手，鍍鉻層完好，無(wú)起皮脫落現(xiàn)象，總體質(zhì)量好（圖8、圖9）。

圖8 加工完整體圖

圖9 局部加工完放大圖

試壓件驗(yàn)證

⑴網(wǎng)格未處理壓件驗(yàn)證。為了解對(duì)加工后網(wǎng)格不做任何處理壓出零件狀態(tài)，我們對(duì)加工后的凸模網(wǎng)格未進(jìn)行拋光除毛刺，直接上壓機(jī)壓件，結(jié)果零件背面全部拉毛（圖10），正面密集凸點(diǎn)（圖11），且零件拉毛嚴(yán)重導(dǎo)致進(jìn)料阻力大，零件直接開(kāi)裂（圖12）。

圖10 零件背面拉毛

圖11 零件表面凸點(diǎn)

圖12 零件開(kāi)裂

圖13 模具拋光方向示意圖

圖14 模具拋光后零件背面

圖15 改善前后返修率對(duì)比

⑵網(wǎng)格處理后壓件驗(yàn)證。對(duì)網(wǎng)格區(qū)域先用油石，后用砂紙拋光，拋光方向須沿加工的45°方向進(jìn)行（圖13），油石選用800#，砂紙選用1000#。注意拋光時(shí)用力適當(dāng)、均勻，嚴(yán)禁在局部區(qū)域拋光過(guò)度，因?yàn)槿绻植繏伖膺^(guò)度，可能造成零件局部變形，難以修復(fù)，采用多次拋光、多次壓件驗(yàn)證，每次壓件后僅對(duì)拉毛區(qū)域再拋光即可，如此經(jīng)過(guò)幾輪反復(fù)，最終壓出無(wú)拉毛合格零件（圖14）。

批量生產(chǎn)驗(yàn)證及收益

此模具自2018年10月完成網(wǎng)格加工后已進(jìn)行過(guò)多批生產(chǎn)，網(wǎng)格區(qū)溝槽經(jīng)拋光后對(duì)零件基本不會(huì)造成新拉毛，由于網(wǎng)格區(qū)凸模與板料直接接觸面積減少，模具、板料臟點(diǎn)造成的零件凸包減少，零件返修率明顯下降，平均返修率由15%降到6%（圖15），擦模造成的設(shè)備停機(jī)次數(shù)也對(duì)應(yīng)減少，由平均擦模6次降到平均擦模2次，改善效果明顯。

此模具有網(wǎng)格溝槽，如果用白色無(wú)紡布直接擦模，會(huì)刮掉擦模布纖維，粘連在模具表面造成零件凸包，所以我們先用塑料刷清潔溝槽，然后用氣槍吹，并常備平板合金銼或1000#及以上砂紙，以便模具偶爾拉毛時(shí)拋光模具。模具平時(shí)存放時(shí)需保證表面有一層油膜，以防止模具網(wǎng)格區(qū)生銹。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次對(duì)鍍鉻后頂蓋拉延模實(shí)施網(wǎng)格加工，驗(yàn)證了此工藝的可行性、有效性，為后續(xù)其他覆蓋件外板類零件（頂蓋、門外板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板）實(shí)施積累了經(jīng)驗(yàn)，并在實(shí)施過(guò)程中收集了從理論分析到實(shí)踐運(yùn)用一系列數(shù)據(jù)，包括準(zhǔn)備、加工各階段數(shù)據(jù)（模具型面數(shù)據(jù)采集、對(duì)比分析用時(shí)；編程、加工用時(shí)；模具調(diào)試用時(shí)；加工刀具更換頻次、數(shù)量等）及網(wǎng)格加工前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比，為后續(xù)運(yùn)用此工藝評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)估周期積累了數(shù)據(jù)。此次加工還是在模具鍍鉻后進(jìn)行，模具表面硬度增加，加工難度更大，為已量產(chǎn)鍍鉻模具運(yùn)用此工藝奠定了基礎(chǔ)。