談?wù)勀＞咧圃斓膬蓚€(gè)關(guān)鍵工序：模具研配和調(diào)試方法(上)

文／葉夢(mèng)彬·廣州汽車集團(tuán)乘用車有限公司

模具的研配和調(diào)試，是我國(guó)汽車覆蓋件模具行業(yè)沒(méi)有引起足夠重視的兩個(gè)關(guān)鍵工序。做好研配是模具調(diào)試順利的前提。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)很多模具都是沒(méi)有經(jīng)過(guò)認(rèn)真系統(tǒng)地研配，甚至完全沒(méi)有研配就上機(jī)調(diào)試。有的企業(yè)整個(gè)模具調(diào)試過(guò)程很長(zhǎng)，出廠前調(diào)試3 個(gè)月以上，在汽車廠再調(diào)試3 個(gè)月以上，還是穩(wěn)定性不好或品質(zhì)不夠理想。這就是模具沒(méi)有經(jīng)過(guò)認(rèn)真研配的結(jié)果。模具沒(méi)有系統(tǒng)地研配，調(diào)試效果不好，調(diào)試反反復(fù)復(fù)，影響模具制造周期、模具成本。認(rèn)識(shí)模具研配的重要性，做好研配和調(diào)試，是提升模具質(zhì)量、降低模具成本的關(guān)鍵。

模具的研配

研配的作用和意義

模具的研配，就是對(duì)模具進(jìn)行修磨、研合，使模具各部分配合良好、具備功能的過(guò)程。研配是我國(guó)汽車模具行業(yè)的弱項(xiàng)，很多模具企業(yè)不重視、不清楚、不理解模具研配的作用和意義，以及如何研配。當(dāng)前國(guó)內(nèi)很多模具廠做模具都沒(méi)怎么研配，甚至以為研配就是油石砂紙推光，推到油光水滑就好。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)模具圈在研配方面有兩個(gè)問(wèn)題，一是不理解研配的重要性，不明白研配的作用、影響。二是不知道如何研配，有哪些工序，該怎么干，如何把握程度；缺乏技能，不知道用什么工具、手法；不知道如何有針對(duì)性地解決問(wèn)題，防止和避免帶來(lái)新的問(wèn)題。

根據(jù)筆者二十幾年模具技術(shù)指導(dǎo)的經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的研配，大多數(shù)模具易發(fā)生變形、開(kāi)裂、拉傷等缺陷，模具問(wèn)題多，穩(wěn)定性差，原因難以針對(duì)性排查和制定對(duì)策，調(diào)試過(guò)程反反復(fù)復(fù)，浪費(fèi)大量的機(jī)時(shí)人工，模具品質(zhì)也因反復(fù)地?zé)?、修磨下降。而系統(tǒng)研配的模具，調(diào)試問(wèn)題少，穩(wěn)定性好，極大地縮短模具制造周期。

模具要研配的原因，一是模具加工和裝配完畢后，即使NC 數(shù)據(jù)做得再完美(實(shí)際上并不完美)，加工出來(lái)的型面和理想的型面都有一定差異，尤其在型面曲率變化較大的部位，因而合模的時(shí)候都必須手工研合；二是即使加工出來(lái)的型面和理想狀態(tài)一致，進(jìn)行沖壓的時(shí)候，理想的型面跟實(shí)際能成形的型面也是有差異的，必須通過(guò)研合使模具向能使板料良好成形的方向發(fā)展。研配的目的就是使上下模型面盡可能貼合，使沖壓出來(lái)的零件達(dá)成所需的形狀。

研配的技術(shù)方法

⑴清角。清角就是對(duì)模具型面的R角部位進(jìn)行研磨清理的過(guò)程。

清角的原因：一是機(jī)加工出來(lái)的模面由于刀具磨損、形變、刀具形狀等限制，和理想的型面有差異，合模后有些局部上下模間隙大于一個(gè)料厚(零件的板厚)，有些小于一個(gè)料厚甚至頂住，如圖1 所示。

圖1 模具R 角間隙不良示意圖

這些頂住或者間隙不夠一個(gè)料厚的地方，如果不磨掉，上下模型面無(wú)法充分貼合，無(wú)法沖出符合形狀要求的零件，甚至無(wú)法合模到底。通過(guò)清角將型面頂住的地方修磨掉，再通過(guò)后述的壓印研合，最終使模具上下模主體型面間隙基本達(dá)到一個(gè)比較理想的狀態(tài)，保證沖壓的質(zhì)量。

另一個(gè)原因是清角使材料在流入的過(guò)程中，能減少某些關(guān)鍵區(qū)域(比如圓角)跟模具型面的接觸面積，減小摩擦力，有利于材料的和諧有序流入，避免開(kāi)裂，如圖2 所示。

圖2 模具R 角清角示意圖

清角的原則是清凹部。這里凹部不是指凹模，是指凹陷的部分，上下模的凹部都要清。板料的成形是跟型面的凸起部分成形的，凸起部分除非經(jīng)過(guò)確認(rèn)必須且可以修磨，一般不做修磨。

清角的手法是使用小砂輪槍或者銼刀，一點(diǎn)一點(diǎn)的將凹陷的R角部分磨深、磨光、磨順，并適度超出R角的范圍。這個(gè)過(guò)程要有耐心，盡可能做到光順、完美，一定不要在清角的時(shí)候磨出棱角，如圖3 所示。

圖3 模具清角

經(jīng)過(guò)清角的模具，沖出的件一般棱線清晰，每一個(gè)凸包、凹陷都能較好地呈現(xiàn)并基本達(dá)到設(shè)計(jì)的效果。國(guó)內(nèi)很多模具廠做的模具型面不清晰，凸包、凸筋深度不足，主要就是清角沒(méi)有做好甚至沒(méi)有做，對(duì)于拉延筋、凸筋、凸包不清角的模具，拉延的時(shí)候如果出現(xiàn)拉裂，就放拉延筋或者凸筋、凸包高度、R角，造成拉延筋、凸筋、凸包深度變淺，零件棱線不清晰，成形質(zhì)量差。在汽車廠面臨成本壓力和對(duì)品質(zhì)要求不是那么高的低端車型來(lái)說(shuō)，這是可以勉強(qiáng)接受的，但是這樣的模具廠是做不出高檔車、高端的模具的。

筆者以前對(duì)于到廠進(jìn)行線調(diào)的模具，通常都要求重做一遍清角，因?yàn)槟＞哌_(dá)不到要求，成形效果差，模具不穩(wěn)定。

⑵推光。清角工序之后就是推光。這里先指出一個(gè)普遍的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)：國(guó)內(nèi)的模具從業(yè)人員對(duì)模具的理解深度不夠，普遍認(rèn)為模具推得越光越好。但是我們看到油光水亮的模具在沖件的時(shí)候效果往往不那么理想，為什么呢？

在沖壓過(guò)程中，壓邊圈和上模壓料面、拉延筋鎖緊板料周圈，板料在模具型腔內(nèi)緊貼凸出部分，通常會(huì)封閉一定量的空氣。模具需要排氣孔，排氣孔就是使這些空氣在成形過(guò)程中排出模具型面的。部分外板模具，型面不能打排氣孔(如發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板和頂篷)，如果模具推得很光，模具貼合就會(huì)比較緊，這些空氣無(wú)法及時(shí)排出，板件就會(huì)發(fā)生形變。這是第一個(gè)問(wèn)題：變形。

內(nèi)板件不在乎這點(diǎn)變形，但是在沖壓后上模上行跟下模分開(kāi)的過(guò)程中，空氣如果不能及時(shí)補(bǔ)充到零件和模具型面之間，零件就會(huì)受到型面的一個(gè)吸力，這種吸力綜合起來(lái)都是上模的大，零件會(huì)被上模帶著飛起來(lái)。飛起來(lái)、再落下，零件的位置發(fā)生變化，飛起掉下也需要一個(gè)過(guò)程和時(shí)間，都會(huì)影響自動(dòng)化取件。這是第二個(gè)問(wèn)題：飛件。

第三個(gè)弊端是模具型面被過(guò)度推光，手法上很難保證型面不會(huì)被推變形。推光用的是油石，油石能推磨到的部位通常是油石易于接觸的凸出、平面或者曲率相對(duì)大一點(diǎn)的凹陷部位。推磨的時(shí)候，凸出的部位推磨的次數(shù)肯定比凹陷的部位多，所受的推磨的力度也會(huì)大一些。推光的過(guò)程是不可避免會(huì)把型面推變形的，模具推磨越多，造成的變形越大。

但是如果不推那么光，會(huì)不會(huì)容易產(chǎn)生麻點(diǎn)、開(kāi)裂呢？外板模具關(guān)注的質(zhì)量重點(diǎn)在型面的變形，外板才講麻點(diǎn)。目前行業(yè)內(nèi)的NC 走刀間距基本都能做到0.3mm，有些甚至可以做到0.2mm。在推光的時(shí)候，對(duì)于外板模具，只要將刀痕稍微推一下，試沖的情況下型面不怎么掉金屬粉末、基本不會(huì)引起麻點(diǎn)就行了，推多了可能把模具推變形造成外板件變形，尤其特征造型如棱線等，一旦推壞了模具就得降刻。內(nèi)板模具可以推光一些，因?yàn)閮?nèi)板模具的質(zhì)量關(guān)注重點(diǎn)在起皺、開(kāi)暗裂和精度，模具推光一些有利于材料流動(dòng)，減少開(kāi)暗裂。

拉延模的清角和推光很重要，后工序模具的清角和推光也要重視，特別要注意不可破壞后序模具上設(shè)定的壓料面。否則，可能造成后序壓料面壓不住料，給外板件帶來(lái)很多變形，可能給內(nèi)板件帶來(lái)孔抽起或者邊翹起。

⑶壓印研合。模具推光之后，就到了壓印研合工序。我們常說(shuō)的研配，狹義的來(lái)說(shuō)，主要指這一過(guò)程。

研配的基準(zhǔn)是凸側(cè)，整體上可以說(shuō)是以凸模為基準(zhǔn)研凹模，實(shí)際施工是以凸出側(cè)部分為基準(zhǔn)研凹側(cè)部分。在目前普遍采用反向拉延的情況下，大的方向上就是上模以下模為基準(zhǔn)進(jìn)行研合。但是拉延模壓邊面的研配不一樣，我們通常以上模為基準(zhǔn)研下模，也就是以上模壓邊面研壓邊圈。因?yàn)閴哼吤嬉话愣际且谇羞吂ば蚯谐舻?，基?zhǔn)不是那么重要，怎么方便研、怎么研得快怎么來(lái)。

在確認(rèn)導(dǎo)向正常、裝配、精度等沒(méi)問(wèn)題的情況下，才可以開(kāi)始研配。因?yàn)閷?dǎo)向和精度是確保研配質(zhì)量的基礎(chǔ)，導(dǎo)向和精度合格才能研配。絕不能出現(xiàn)模具做了大量修磨，結(jié)果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向有問(wèn)題的事。

1)拉延模的研配。研配拉延模，首先要拆掉拉延模壓邊圈上的平衡塊。

拆掉平衡塊的目的，一是確保模具在盡可能接近理想的狀態(tài)下研配，排除外部干擾，確保上下模型面在研配后能充分貼合。二是提升模具的穩(wěn)定性，平衡狀態(tài)下研配的模具更穩(wěn)定。三是為后期保留盡可能大的調(diào)試、調(diào)整空間，因?yàn)檎{(diào)平衡塊是調(diào)試?yán)幽５囊粋€(gè)重要手段。如果帶平衡塊研配拉延模，后面生產(chǎn)、調(diào)試中，萬(wàn)一模具出現(xiàn)異常，需要調(diào)整平衡塊，可能就沒(méi)有多少調(diào)整空間了。

初次裝模之前應(yīng)先用木塊把上下模在左右導(dǎo)板座或者安全區(qū)那里墊一下，目的是避免上下模型面可能出現(xiàn)接觸碰撞，確保裝模時(shí)不損壞到型面。

模具吊上壓機(jī)工作臺(tái)之后，要先檢查模具的定位、干涉狀態(tài)，確保安全。檢查確認(rèn)沒(méi)問(wèn)題后，將模具開(kāi)入機(jī)床。切記這時(shí)候先不要鎖緊下模。先給模具墊一個(gè)小壓力，頂起高度不要太高，觀察模具的筋板有沒(méi)有跟工作臺(tái)模具墊頂桿干涉。模具筋板會(huì)因?yàn)镕MC 時(shí)出錯(cuò)或者尺寸誤差、鑄造變形、機(jī)加工基準(zhǔn)選擇與設(shè)計(jì)的差異等都可能會(huì)造成筋板位置和設(shè)計(jì)圖紙有差異而跟模具墊頂桿干涉。模具廠的壓機(jī)工作臺(tái)跟汽車廠的壓機(jī)會(huì)有差異，也有可能出現(xiàn)干涉。所以不管在哪里，模具第一次上壓機(jī)要特別小心。如果有干涉，模具會(huì)被模具墊頂桿頂起，但是因?yàn)槟＞呶存i緊，模具并不會(huì)損壞。如果發(fā)現(xiàn)有干涉，就要對(duì)干涉部位進(jìn)行改修。如果沒(méi)有干涉，將模具墊放下，將下模鎖緊。

接下來(lái)調(diào)整模具閉合高度。開(kāi)始的時(shí)候，模具閉合高度要調(diào)高一些，高到上模和壓邊圈能接觸，然后往下壓一點(diǎn)點(diǎn)即可?；瑝K夾頭鎖緊上模，升起滑塊將上模升上去，拿出上下模之間的墊塊，這時(shí)模具基本裝好了。檢查一下上模和壓邊圈的導(dǎo)向間隙、涂紅丹檢查一下導(dǎo)板接觸情況，確保都沒(méi)有問(wèn)題之后，開(kāi)始研配。如果有問(wèn)題，要及時(shí)調(diào)整導(dǎo)向精度。

①第一步，研壓邊面。研配壓邊圈模具墊壓力要大一些，淺淺的壓一個(gè)板件，深度以壓邊面包括拉延筋壓實(shí)、凸模形狀稍看的出來(lái)為好。用這個(gè)壓出來(lái)的板件涂紅丹，對(duì)上下壓料面進(jìn)行壓印(模芯部分不涂紅丹)，然后仔細(xì)觀察哪里有頂住的痕跡就磨哪里。頂?shù)近c(diǎn)就是板件同一位置上下面都接觸到的點(diǎn)。如圖4 所示。

圖4 壓邊面研配件

這一工作要反反復(fù)復(fù)，直到整個(gè)壓料面著色均勻，著色率80%以上，才算基本研好壓邊面。研的過(guò)程中根據(jù)需要調(diào)整模具閉合高度、如果有需要也可以換板料試壓、再涂紅丹壓印，然后再排除頂?shù)近c(diǎn)，直到壓邊面接觸均勻良好。

②第二步，研配模芯。如圖5 所示，壓邊面研好之后，換板料(也可以不換)降低模具閉合高度至比設(shè)計(jì)閉合高度高20mm 左右壓一個(gè)件(具體多少要根據(jù)模具型面造型評(píng)估)，然后模芯上下面涂紅丹，適當(dāng)降低閉合高度，放模具里壓印(注意觀察壓機(jī)噸位變化)，反復(fù)降閉合高度反復(fù)試壓(降多少可根據(jù)壓機(jī)噸位變化來(lái)定)、觀察板件紅丹，直到板件有上下模頂住的痕跡。磨掉頂?shù)降暮圹E，重復(fù)降高度、試壓、觀察、打磨，直到整個(gè)模具型面接觸良好(接觸均勻，接觸率達(dá)到80%以上且沒(méi)有頂?shù)胶圹E)，才算完成研合。首沖壓邊力可以根據(jù)設(shè)計(jì)值，觀察首件狀態(tài)后再確定。研好時(shí)的閉合高度就是模具調(diào)試的參考閉合高度，要記錄下來(lái)(可用油漆筆寫在模具上)。后面調(diào)試根據(jù)需要還要調(diào)整模具閉合高度。

圖5 模具型面研配壓印件

研配要特別強(qiáng)調(diào)兩個(gè)部位：第一，拉延筋。拉延筋是影響材料流入的最重要因素。外板的拉延筋拉不住料會(huì)引起外板件變形，因而拉延筋不能輕易打磨，尤其方筋和梯形筋不能打磨圓角和修磨高度、放寬拉延筋間隙，只能清除干涉點(diǎn)。一旦拉延筋被破壞要補(bǔ)焊，會(huì)增加難度和工作量，會(huì)產(chǎn)生氣孔，可能給內(nèi)板件調(diào)試和生產(chǎn)帶來(lái)拉傷。要解決拉傷難度會(huì)很大。研配期的方筋必須能鎖住材料，材料在拉延的時(shí)候不能流入。

第二，外板拉延模的型面、強(qiáng)壓面。外板拉延模切邊線以內(nèi)的部分型面原則上不做研配修磨，模具調(diào)試的時(shí)候如果有變形，視必要性再推磨。一般外板拉延模會(huì)設(shè)計(jì)有強(qiáng)壓面，強(qiáng)壓面不作研配，留調(diào)試的時(shí)候調(diào)整。因?yàn)檫@兩個(gè)原因，外板拉延模具型面一般沒(méi)有多少研配量。研配要把握好紅丹不可太稀，不可涂過(guò)厚，否則不利于觀察，產(chǎn)生判斷的錯(cuò)誤，甚至越研越差。買紅丹的錢不能省，要買好用的，涂紅丹不能圖快。

2)后工序的研配。大型汽車覆蓋件后工序模具的工藝復(fù)合程度比較高，一套模具往往不是單一的工藝，一般包括兩到三個(gè)工藝內(nèi)容。

后序模具研配較多依靠研配機(jī)。研配機(jī)的液壓特性和滑塊可以翻轉(zhuǎn)放下是非常適合用于后工序模具研配的。當(dāng)然也可以用壓機(jī)進(jìn)行研配。后序模具的研配主要包括刀口的研配、型面的研配、壓料面的研配。

①刀口的研配。刀口的研配就是配刀口。沖切類型的模具都有刀口。新做模具調(diào)試、量產(chǎn)模具維修偶爾都需要刀口研配。標(biāo)準(zhǔn)沖頭、圓凹模等一些簡(jiǎn)單沖切情況不需要研配，這里不做討論。

刀口分鑲塊刀口和焊接刀口，一般都是NC 加工出來(lái)的。以前加工的時(shí)候會(huì)預(yù)留一定的研配量，現(xiàn)在加工精度提高了，有些剛加工出來(lái)的刀口可以不需要研配，但是多數(shù)模具咬合時(shí)會(huì)存在刀口擦黑現(xiàn)象，還需要簡(jiǎn)單研配。研配刀口就是將刀口的間隙、垂直度配到?jīng)_裁毛刺可以接受的過(guò)程。最基本的配刀口方法是用油泥堆刃口上，將模具閉合高度升高至咬合前4 ～5mm，再一點(diǎn)點(diǎn)往下壓，每下壓一次要觀察、判斷，以油泥切面為基準(zhǔn)對(duì)刃口進(jìn)行修磨，逐步配到刃口咬合合格。要配好刀口不容易，刀口的間隙靠經(jīng)驗(yàn)和鉗工手工技能控制。刃口過(guò)緊或過(guò)松都會(huì)有毛刺，垂直度不好也會(huì)有毛刺。

一些異形孔需要壓印配沖頭，這種方式已不怎么常見(jiàn)，但是這個(gè)方法和思維是很有用的，有時(shí)候解決問(wèn)題還必須采用。方法是在沖頭未做熱處理前，一次一點(diǎn)點(diǎn)的往凹模壓，壓了之后沖頭和凹模上都會(huì)有壓印，根據(jù)壓印修磨非基準(zhǔn)部，這個(gè)技術(shù)叫配作。

配刀口時(shí)刀口切面要豎直。刀口切面的豎直不僅僅是咬合部分要豎直，整個(gè)刀口切面都應(yīng)該豎直。不豎直的刀口容易產(chǎn)生毛刺。尤其刃口向外傾斜時(shí)，因切斷時(shí)材料斷面受到刃壁擠壓，更易產(chǎn)生毛刺。模具調(diào)試中毛刺修來(lái)修去都修不好，或者毛刺時(shí)大時(shí)小的情況，很多就是刀口局部不垂直造成的。

②型面的研配。后序模具型面的研配主要目的是使本工序模具型面跟前一工序的工序件充分、良好地貼合(除本工序需要進(jìn)行沖壓的局部工作面外)，確保前序模具沖出的合格工序件在本工序能完成工藝內(nèi)容，避免或減少產(chǎn)生不必要的質(zhì)量問(wèn)題。型面的研配包括模芯部分的研配，也包括切邊線之外的廢料刀型面等部分的研配。廢料刀等切邊線外的型面沒(méi)有配好，也會(huì)帶來(lái)質(zhì)量問(wèn)題。

模芯的研配包括下模型面、上模壓料板或上模整形面的研配。有的模具下模也有壓料板的，也屬于需研配的范圍。下模的研配可以用前一工序的工序件，在下模側(cè)涂紅丹再放到下模上使勁拍打，檢查下模的接觸情況和進(jìn)行研配，直至下模型面跟工序件接觸良好。上模的研配是將前一工序的工序件上模側(cè)涂紅丹試壓，再檢查和研配上模及壓料板，直至上模和壓料板型面跟工序件接觸良好。研配的時(shí)候，需要將模具上影響研配壓印的部件拆除，以免影響工序件貼合型面。

③壓料面的研配。上模型面中最重要的部分就是壓料面。壓料面是用于沖壓時(shí)壓住板件進(jìn)行工藝沖壓部分的周邊關(guān)聯(lián)部位，確保該部位在沖壓時(shí)不產(chǎn)生問(wèn)題。壓料面不是越大越好，過(guò)大的壓料面會(huì)增加研配工作量，易壓傷零件，給外板件帶來(lái)變形。壓料面的設(shè)置，夠用就好。外板模具還有強(qiáng)壓面，用于對(duì)外板工序件容易在沖壓中變形的部位進(jìn)行強(qiáng)壓，以提供比一般壓料面更大的壓料力，減小板件沖壓變形。強(qiáng)壓面是壓料面的一部分，不同的是強(qiáng)壓面一般設(shè)計(jì)比壓料面高0.3mm 以提供更強(qiáng)的壓料力。壓料面研配也是將工序件涂紅丹，然后試壓，檢查壓料面的接觸情況，把頂住的點(diǎn)磨掉，使壓料面均勻壓住板件。

側(cè)圍油箱口的沖、翻孔，頂篷天窗的沖、翻孔，側(cè)圍立柱的切邊整形，門拉手的沖、翻孔等很多模具的關(guān)鍵工序關(guān)鍵部位都會(huì)做強(qiáng)壓面。強(qiáng)壓面的研配跟壓料面不同的是，強(qiáng)壓面不是要求均勻接觸，而是在容易變形、變形大的地方相對(duì)壓緊一些，以減小局部變形。如頂篷天窗的轉(zhuǎn)角部位就要壓緊一些。強(qiáng)壓面是提高品質(zhì)的重要手段之一，不建議在模具研配的階段進(jìn)行推磨，應(yīng)在調(diào)試中一邊試沖、檢查，一邊根據(jù)需要打磨。

⑷試沖壓。一般研配的最后，根據(jù)需要試沖一個(gè)到幾個(gè)件，用于觀察和分析研配情況，也可以馬上進(jìn)行模具的單機(jī)調(diào)試。試沖的件開(kāi)裂、起皺、變形都沒(méi)關(guān)系，因?yàn)楹竺孢€要進(jìn)行模具調(diào)試。