三動(dòng)拉延模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及調(diào)試過程

文/劉佳一·長春創(chuàng)元模具設(shè)計(jì)有限公司

本文通過對某車型行李廂外板三動(dòng)拉延模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，介紹三動(dòng)拉延模的調(diào)試重點(diǎn)，闡述理論設(shè)計(jì)推動(dòng)實(shí)際調(diào)試生產(chǎn)的作用和重要性。

汽車沖壓件要通過落料、拉延、成形、修邊沖孔、翻邊整形等多道工序的沖壓工藝才能完成。拉延工序是汽車沖壓件產(chǎn)品成形的第一道工序，通過拉延模具在壓機(jī)上將平板料沖壓成具有產(chǎn)品基本形狀的制件，在合理的沖壓工藝的基礎(chǔ)上，拉延模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及調(diào)試研配是汽車沖壓件實(shí)現(xiàn)成形要求的重中之重。

拉延模一般采用單動(dòng)拉延、雙動(dòng)拉延、三動(dòng)拉延和切角拉延等模具結(jié)構(gòu)形式。本文以行李廂外板為例，闡述三動(dòng)拉延模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及調(diào)試過程。

三動(dòng)拉延模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

產(chǎn)品內(nèi)外均有壓料區(qū)域、壓料力大、拉延穩(wěn)定、成形效果好，適用于拉延形狀復(fù)雜、產(chǎn)品有較深的凸、凹型面、拉延深度比較深的覆蓋件。按其實(shí)現(xiàn)的功能主要分兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是靠設(shè)備實(shí)現(xiàn)的三動(dòng)拉延(圖1)，即在雙動(dòng)的基礎(chǔ)上，利用設(shè)備的拉伸墊在下模也使用壓料圈的結(jié)構(gòu)形式。另一種是靠模具結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的三動(dòng)拉延，主要通過模具結(jié)構(gòu)本身的功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三動(dòng)拉延效果，跟壓床實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)完全不同。

圖1 三動(dòng)拉延模結(jié)構(gòu)剖面圖

圖2 鋸齒形平衡塊

圖3 快速定位

靠模具結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的三動(dòng)拉延分兩種形式，一種是在雙動(dòng)壓床上，沒有下氣墊，在上凹模中設(shè)計(jì)壓料板，用氮?dú)飧卓刂茐毫闲谐?。另一種是上模帶有外壓料，上模壓料圈不是在外滑塊上，而是靠氮?dú)飧紫葔毫希磕＞呓Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)三動(dòng)拉延。第三種是下內(nèi)壓料圈使用可控氮?dú)飧?，此結(jié)構(gòu)是在單動(dòng)拉延基礎(chǔ)上，下模窗口處增加內(nèi)壓料圈，內(nèi)壓料圈使用可控氮?dú)飧?；在上模凹模里增加活?dòng)壓料圈，使用氮?dú)飧资┘訅毫?，用于提前凸模壓住板料，利于拉延成形，靠模具結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)三動(dòng)拉延。這種結(jié)構(gòu)是上下都有活動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，一般用于后行李廂外板等汽車沖壓件模具。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要原則

⑴導(dǎo)向。基本部件包括：凸模、下模內(nèi)、外壓料圈、下底板、凹模、上模內(nèi)壓料圈、上底板。三動(dòng)拉延模常用的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向形式是壓料圈與凸模之間采用內(nèi)導(dǎo)向，上下模具之間采用上底板與壓料圈導(dǎo)向。

⑵分體結(jié)構(gòu)。高檔車型或生產(chǎn)批量大的拉延模的凸模、凹模、壓料圈材料常常選GGG70L，這種材料相對費(fèi)用較高。為了節(jié)省材料費(fèi)用，結(jié)構(gòu)上通常采用分體結(jié)構(gòu)，凸模與下底板分開，凹模與上底板分開，采用螺釘固定、明鍵或暗鍵為主要的定位方式，將拉延凸模安裝在下底板上，拉延凹模安裝在上底板上。一般情況下，為了便于車間裝配，在客戶允許的情況下，凸模與下底板的定位盡量采用暗鍵形式。

⑶平衡塊設(shè)置。由于三動(dòng)拉延模的活動(dòng)部件較多，在下模外壓料圈板料外均設(shè)置鋸齒形平衡塊(圖2)，來增強(qiáng)活動(dòng)部件工作時(shí)的穩(wěn)定性，改善模具工作時(shí)由于側(cè)向力而引起的受力不均衡的問題。

⑷干涉檢查?，F(xiàn)在主機(jī)廠為了加快生產(chǎn)節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)連續(xù)高效無間歇，絕大多數(shù)采用自動(dòng)化送料方式，即在自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線采用機(jī)械手送料。所以模具的干涉檢查是對自動(dòng)沖壓線進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真模擬，是制件通過性分析的一個(gè)重要階段，能模擬出設(shè)備在生產(chǎn)中的運(yùn)行狀況，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)員在設(shè)計(jì)過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)模具的碰撞干涉問題并予以解決。

快速換模的設(shè)計(jì)要素

快速換模是模具快速裝換調(diào)整的一種方法，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中必不可少的過程，也是實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)的必要手段。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮快速換模的設(shè)計(jì)要素，為快速換模做好準(zhǔn)備。

⑴考慮快速安裝定位結(jié)構(gòu)，可以顯著地縮短和設(shè)定模具安裝時(shí)間(圖3)。

⑵迭代車型的不同處采用鑲塊替換，便于快速拆裝及更換，且處于最小浪費(fèi)的狀態(tài)(圖4)。

圖4 鑲塊替換

⑶下模的全托桿躲避孔設(shè)計(jì)，可以免除壓床托桿拆卸(圖5)。

圖5 全部托桿躲避孔設(shè)計(jì)

⑷利用手動(dòng)或氣動(dòng)切換裝置控制DCH 孔的沖裁，既實(shí)現(xiàn)沖孔工藝，又保證型面及沖孔質(zhì)量(圖6)。

圖6 手動(dòng)切換裝置

⑸上模安裝射頻芯片，要求無遮擋，便于天車識(shí)別，將模具起吊并快速放置到壓機(jī)的正確位置，實(shí)現(xiàn)快速安裝(圖7)。

圖7 射頻芯片安裝位置

三動(dòng)拉延模的調(diào)試

⑴影響和難點(diǎn)。

由于模具結(jié)構(gòu)上下模都有活動(dòng)結(jié)構(gòu)，上模的凹模、上壓料圈及上底板；下模的凸模、下壓料圈及下底板都有直接或間接的導(dǎo)向連帶關(guān)系，一般情況下，由于加工及裝配的累積誤差等原因，在調(diào)試期間經(jīng)常要先消除一些異常影響和累積誤差，所以裝配精度及導(dǎo)向精度的控制及調(diào)整是滿足調(diào)試工作的前提。

⑵準(zhǔn)備技術(shù)文件。

調(diào)試階段要有理論數(shù)據(jù)及文件的支撐，所依據(jù)的主要技術(shù)文件有：CAE 分析模擬報(bào)告(圖8)、理論著色圖(圖9)，還需要加工后的ATOS 掃描報(bào)告、調(diào)試記錄卡、壓機(jī)撓度補(bǔ)償數(shù)值及區(qū)域圖作為調(diào)試參考信息。

圖8 變薄率分析

圖9 理論著色圖

⑶凸、凹模基準(zhǔn)確認(rèn)。

用油石檢驗(yàn)淬火區(qū)域平整度，油石沿45°方向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中要始終覆蓋淬火區(qū)域。用研板涂藍(lán)色輕推凹模壓料面筋內(nèi)側(cè)管理面，確認(rèn)平整度，如不平需用砂輪機(jī)精修，油石推順，800#砂紙拋光，最后再次確認(rèn)。

⑷功能認(rèn)證及首次壓件。

三動(dòng)拉延模的活動(dòng)部件較多，所以導(dǎo)向精度是功能認(rèn)證的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。導(dǎo)向間隙要求控制在0.05mm以內(nèi)。調(diào)試前檢查導(dǎo)向間隙是否合理，將上、下模導(dǎo)板涂藍(lán)色，檢查導(dǎo)向間隙，合模查看著色狀態(tài)；主要導(dǎo)向的合模狀態(tài)達(dá)到要求后，再檢查其他部件的導(dǎo)向間隙，導(dǎo)向間隙滿足要求后，再在拉延筋內(nèi)外側(cè)壓料面上鉆孔壓鉛絲，測量壓料面間隙。

首次壓件時(shí)要分次壓，根據(jù)制件特點(diǎn)至少分三次到底。制件成形50%時(shí)，檢查和分析制件開裂問題；繼續(xù)壓到成形80%，根據(jù)制件的成形情況，如果開裂嚴(yán)重，需要采用降低壓料力或墊塑料布等輔助手段來緩解或減輕制件開裂問題的產(chǎn)生；壓出完整的100%到底的件，針對制件開裂和起皺的區(qū)域?qū)χ萍拚?，即調(diào)試時(shí)板料兩面刷藍(lán)色，藍(lán)色涂層一定要薄，目的是準(zhǔn)確找到硬點(diǎn)。壓至制件開裂，根據(jù)著色狀態(tài)調(diào)整筋外側(cè)30mm 以外硬點(diǎn)，根據(jù)開裂區(qū)域，筋內(nèi)側(cè)不動(dòng)，外側(cè)適當(dāng)調(diào)整，主要調(diào)整凹筋的凸R，優(yōu)化局部壓料狀態(tài)(圖10)。

圖10 壓料圈凹筋的凸R 調(diào)整

⑸壓料圈的研配。

壓料圈著色的目的是因?yàn)槔幽Ｐ枰己貌牧狭魅肟刂?。為了達(dá)到要求，研配時(shí)不帶平衡塊，用壓料力的30%，研配壓料圈著色。拉延件不能有縮頸、褶皺和開裂。筋內(nèi)側(cè)與筋外30mm 著色達(dá)到90%，30mm 以外區(qū)域著色達(dá)到80%。只有壓料面的研配狀態(tài)和表面質(zhì)量好，才能達(dá)到成形時(shí)材料流動(dòng)狀態(tài)良好，實(shí)現(xiàn)成形工藝要求。

⑹研修凹模前提條件及研配方法。

當(dāng)能得到一個(gè)完整的拉延件時(shí)就可以研配凹模，凹模研配對于是否能得到良好的尺寸和面品至關(guān)重要。通過著色確認(rèn)凹模表面硬點(diǎn)。拉延件雙面刷藍(lán)油，把拉延件正確放置在凸模上，使用低于理論成形壓力30%的壓力壓制凹模著色，移開拉延件，通過著色查看到兩面的硬點(diǎn)。

⑺去除硬點(diǎn)。

如果硬點(diǎn)干涉量在0.5mm 以上，則需要在低壓力狀態(tài)下，用砂輪機(jī)以45°交叉方向打磨；如果硬點(diǎn)干涉量在0.5mm 以下，在低壓力狀態(tài)下，用400#油石以45°交叉方向蹭除硬點(diǎn)(圖11)。

圖11 蹭除硬點(diǎn)方向

⑻用理論成形壓力壓件。

移開拉延件，可以看到雙面還會(huì)殘留硬點(diǎn)，再逐漸去除。當(dāng)著色達(dá)到90%時(shí)(圖12)，用400#至1000#砂紙拋光，逐步優(yōu)化接觸狀態(tài)以達(dá)到良好的成形狀態(tài)。最終研配完成時(shí)，需要達(dá)到理論著色要求，即要求著色區(qū)域需達(dá)到95%，其他區(qū)域需達(dá)到80%。需要注意的是：一個(gè)拉延件不能使用超過5 次，多次使用板料會(huì)變薄。

圖12 著色件

結(jié)束語

本文針對行李廂外板三動(dòng)拉延模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，闡述了生產(chǎn)調(diào)試過程的重點(diǎn)及注意事項(xiàng)，保證生產(chǎn)中能夠全面根據(jù)設(shè)計(jì)的理論調(diào)試參數(shù)逐項(xiàng)確認(rèn)實(shí)施，推動(dòng)調(diào)試階段快速滿足產(chǎn)品成形性、間隙及著色、尺寸精度等各項(xiàng)要求，為三動(dòng)拉延模的設(shè)計(jì)及調(diào)試提供有效途徑。