汽車覆蓋件拉伸模穩(wěn)定性調(diào)試方法

熊 瑞，戴長(zhǎng)征，李 兵

（一汽-大眾規(guī)劃模具制造科佛山基地，廣東佛山 528000）

1 引言

覆蓋件具有造型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大、面品質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，覆蓋件拉伸模很大程度上直接控制覆蓋件成形質(zhì)量，其作用是將板料經(jīng)過拉伸工序使之充分塑性變形，成形為所需的立體空間工件。因此拉伸模穩(wěn)定性是影響覆蓋件質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 拉伸工藝要素

2.1 拉伸筋

拉伸筋是一種在制件成形時(shí)為增加板料流動(dòng)阻力設(shè)置在凹模與壓邊圈之間的一種工藝，拉伸筋一般分為3種：方筋、圓筋、檻筋。

拉伸圓筋是在所有筋中最常見的種類，占調(diào)試的需求中占大部門比例。如圖1、圖2所示，在局部的調(diào)整范圍內(nèi)，盡可能的采用圓筋控制板料流動(dòng)，進(jìn)而改善制件的質(zhì)量。鑒于屈服強(qiáng)度的不同需求，其主要應(yīng)用于變形復(fù)雜、成形困難的制件，如發(fā)罩內(nèi)板、側(cè)圍等拉伸模。

圖1 圓筋示意圖

圖2 圓筋使用實(shí)例

方筋主要運(yùn)用在型面高低起伏不大、曲率較小的淺拉伸脹形件成形。如圖3、圖4所示，其主要的作用是為阻止板料的流動(dòng)，這樣做的目的是為了使板料成形后能達(dá)到最大限度的強(qiáng)度。如：門外板、頂蓋、發(fā)罩外板等。

圖3 方筋示意圖

圖4 方筋使用實(shí)例

檻筋這種形狀設(shè)計(jì)較少見，通過較低的圓角半徑使板料展開的長(zhǎng)度減小，達(dá)到節(jié)省板料的目的。如圖5、圖6所示，這種極其簡(jiǎn)單的幾何形狀本身也有缺陷，即使是非常小的變化如：刮痕，也會(huì)在拉伸件表面直接的體現(xiàn)。檻筋常用于制件成形時(shí)板料基本不流動(dòng)的且板料厚度較厚的剛強(qiáng)度鋼板件，如：縱梁、橫梁等。

圖5 檻筋示意圖

圖6 檻筋使用實(shí)例

2.2 壓料面功能區(qū)著色

（1）壓邊圈著色。

壓邊圈的作用是根據(jù)后續(xù)制件成形的需求，通過克服板料的屈服強(qiáng)度，使板料達(dá)到塑性變形的條件并阻止板料起皺。另外還能利用壓料面的摩擦力，有針對(duì)性的控制局部的走料，這種功能是基于拉伸筋實(shí)現(xiàn)的。壓邊圈的主要目標(biāo)是盡可能均勻的調(diào)整力的分布，無(wú)論是通過著色或者其他途徑實(shí)現(xiàn)。

壓料面著色調(diào)試方法：當(dāng)板料接觸凸凹模具剛成形但還沒開始走料時(shí)板料變成一定形狀的工序件，此時(shí)，對(duì)其上下壓料面均勻刷藍(lán)油。以凹模壓料面為基準(zhǔn)利用帶有藍(lán)油的工序件研修壓料面及筋槽使其著色均勻。研配期間平衡塊必須等高，周圍平衡塊同時(shí)加減墊片，禁止調(diào)整單個(gè)平衡塊高度。在平衡塊工作情況下研配壓料面，研配時(shí)注意防止起皺，光順壓料面，消除壓料面硬點(diǎn)。在研修的過程中可利用鉛絲或者橡皮泥測(cè)量凹模和壓邊圈的間隙值。

壓料面著色標(biāo)準(zhǔn)：如圖7所示，A區(qū)拉伸筋內(nèi)側(cè)功能區(qū)壓料面著色需要著實(shí)色且著色率達(dá)95%以上，若是拉伸檻筋控制走料也需著實(shí)色且著色率達(dá)80%以上。C區(qū)拉伸筋外側(cè)輔助功能區(qū)著色，對(duì)于方筋需著虛色或不著色，圓筋外側(cè)著虛色，檻筋則需著實(shí)色且著色率達(dá)80%以上才能保證控制板料流動(dòng)穩(wěn)定性防止起皺等缺陷。著色的程度可根據(jù)凹模和壓邊圈的間隙來測(cè)定著實(shí)色0.9～0.95t，著虛色0.95～1.0t，不著色大于1.1～1.2t（t為板料厚度）。

圖7 壓料面著色區(qū)示意圖

（2）凸凹模著色。

凸凹模是拉伸過程最重要的模具工作部件。在制件的最終成形上起決定性作用，另外在后續(xù)的定型上也具備重要的參照作用。凸模有一定的強(qiáng)度，凹模以凸模為基準(zhǔn)研配進(jìn)行著色研配。

凸凹模著色調(diào)試方法：將已經(jīng)完全成形的拉伸件正反面刷藍(lán)油至著色均勻后放入凸模。在取消壓邊圈下氣墊的狀態(tài)下，滑塊走一個(gè)行程來檢查凸凹模著色。強(qiáng)壓區(qū)凸凹模間隙小于1個(gè)料厚，非強(qiáng)壓區(qū)略大于1個(gè)料厚，限制器應(yīng)等高安裝，等高加墊，直至左右限制器均勻著色。根據(jù)拉伸件型面著色狀態(tài)，以凸模為基準(zhǔn)逐步撤墊研合凹模型面。直至符合理論著色圖90%以上，特殊強(qiáng)壓型面著色率需達(dá)95%。

凸凹模著色標(biāo)準(zhǔn)：如圖8所示，凸模及凹模反凸成形部位著色需達(dá)95%以上，銳棱強(qiáng)壓區(qū)著色需達(dá)95%以上且保障銳棱兩側(cè)著色寬度在5mm以上。強(qiáng)壓功能區(qū)與非強(qiáng)壓區(qū)過渡區(qū)域需著虛色著色率在80%左右，有尺寸精度要求且后序無(wú)翻整工藝的型面著色率達(dá)95%以上，非工作區(qū)需做空開。

圖8 凸凹模標(biāo)準(zhǔn)著色樣圖

2.3 工藝補(bǔ)充

由于制件本身形狀起伏，因此，需要工藝補(bǔ)充平衡制件自身的起伏及形成閉合形狀，使板料可以充分成形。保證凸模均勻觸料，當(dāng)制件本身形狀復(fù)雜時(shí)，可以適當(dāng)抬高工藝補(bǔ)充（見圖9），讓工藝補(bǔ)充先觸料來保證制件變形均勻，彌補(bǔ)了制件輪廓和高度上的不平衡，使拉伸分模線光順和拉伸高度均勻（見圖10），使壓料面形狀變簡(jiǎn)單。在保證成形的前提下，盡量減小工藝補(bǔ)充尺寸，提高材料利用率，工藝補(bǔ)充需要考慮補(bǔ)充型面對(duì)于后序修邊及翻整序的影響。

圖9 工藝補(bǔ)充三維圖

圖10 分模線示意圖

3 拉伸模典型缺陷調(diào)試與分析

模具因素：若拉伸件局部區(qū)域同時(shí)出現(xiàn)拉裂、縮頸、起皺現(xiàn)象，需優(yōu)先解決褶皺問題，然后再消除拉裂縮頸。增大垂直于裂紋或縮頸方向凹?？赗角是消除縮頸的重要方法之一。

走料成形模在生產(chǎn)中突然拉裂縮頸，若壓料面局部有硬點(diǎn)，平衡塊不著色情況下，可使平衡塊臨時(shí)增加墊片維持生產(chǎn)。下線后在平衡塊等高著色狀態(tài)下，研修消除壓料面硬點(diǎn)，相鄰平衡塊的墊片差值要小于或等于0.3mm。若壓料面無(wú)硬點(diǎn)，平衡塊著色均勻的情況下，需要拆掉平衡塊墊片保障著色均勻后將凸、凹模R角放大。

脹形模在生產(chǎn)中突然拉裂縮頸，平衡塊著色差，拉伸筋內(nèi)測(cè)壓料面需壓緊。若筋槽R角開裂，則下線后需要優(yōu)化壓料面著色，局部壓料面偏低區(qū)域需燒焊研補(bǔ)。若成形區(qū)域開裂，則需研修放大凸模R角或反凸R角；若工藝補(bǔ)充區(qū)域開裂，可在保證制件成形無(wú)其它缺陷情況下適當(dāng)降低工藝補(bǔ)充型面高度。

板料原因：厚度不均，板料機(jī)械性能差，尺寸過大，存放時(shí)間過長(zhǎng)失效等都會(huì)導(dǎo)致制件縮頸、開裂。

壓機(jī)原因：生產(chǎn)壓力過大或者過小，下氣墊壓力不均勻，如：相鄰氣杠制件壓力超過200kN，壓力機(jī)偏載或者滑塊與工作臺(tái)不平行，涂油量不足等均會(huì)導(dǎo)致制件縮頸、開裂。

4 案例Ⅰ：前門內(nèi)板B柱門檻拐角拉裂

4.1 原因分析

（1）前門內(nèi)板B柱門檻區(qū)域壓料力過大，進(jìn)料阻力增大，板料流入量無(wú)法滿足該區(qū)域成形需求，導(dǎo)致產(chǎn)生拉裂現(xiàn)象。

（2）拉伸模凸凹模B柱門檻區(qū)成形圓角過小，板料流動(dòng)困難，造成制件拉裂（見圖11）。

圖11 拉裂缺陷樣件

（3）拉伸凹模與壓邊圈間隙不均勻，成形功能區(qū)存在硬點(diǎn)、砂眼等缺陷，并且壓邊圈與凹模具間隙小于板料厚度，板料進(jìn)料阻力增大造成拉裂。

（4）音響孔反凸區(qū)域間隙過小，成形時(shí)反凸對(duì)板料施加的摩擦力增大，拽料過多，導(dǎo)致B柱門檻拐角走料失衡產(chǎn)生拉裂。

4.2 方案措施

（1）將平衡塊所有墊片全部撤下，通過壓鉛絲確定平衡塊高度及壓料面間隙，并配平所有平衡塊使其著色均勻。

（2）將砂眼打坡口后進(jìn)行焊補(bǔ)，帶平衡塊研配壓料面，保證不起皺的情況下，消除壓料面硬點(diǎn)。

（3）測(cè)量整車匹配R角最大值，把該區(qū)域凸凹模R角按最大值研放（見圖12），確保R角大小一致且圓順。

圖12 凸模研放

（4）調(diào)整反凸成形間隙，將反凸R輪廓研放（見圖13），確保反凸成形部位著色率達(dá)95%以上。調(diào)試優(yōu)化件如圖14所示。

圖13 反凸研放

圖14 調(diào)試優(yōu)化件

5 案例Ⅱ：左側(cè)圍C柱后門洞褶皺

5.1 原因分析

（1）后門洞浮動(dòng)壓邊圈壓料力過小，板料流動(dòng)阻力減小，增大板料內(nèi)外應(yīng)力差，造成褶皺（見圖15）。

圖15 褶皺缺陷件

（2）后門洞拉伸筋、凹模具R角過大，導(dǎo)致在成形過程中板料流過R角時(shí)，產(chǎn)生阻力減小，板料流動(dòng)過快產(chǎn)生褶皺。

（3）后門洞浮動(dòng)壓邊圈氮?dú)飧兹睔?，在拉伸成形時(shí)不能提供有效壓力導(dǎo)致進(jìn)料阻力減小，板料流動(dòng)失衡產(chǎn)生褶皺。

（4）凸凹模間隙偏大，無(wú)法約束板料，使得板料在厚度方向成形時(shí)失穩(wěn)，造成褶皺。

5.2 方案措施

（1）檢查凸凹模間隙及著色情況，使凸凹模間隙略大于料厚工作區(qū)著色率達(dá)95%以上。

（2）在后門洞筋槽貼灰膠帶做實(shí)驗(yàn)（見圖16），模擬進(jìn)料阻力增加后褶皺改善。

圖16 灰膠帶實(shí)驗(yàn)

（3）將板料刷藍(lán)油放置模具內(nèi)，壓機(jī)滑塊凸輪角度打至160°后反轉(zhuǎn)回程查看缺陷區(qū)成形走料方向。

（4）配平平衡塊，在不帶板料情況下，使各平衡塊著色均勻。

（5）加大后門洞下氣墊氣缸壓力，增大缺陷區(qū)板料流動(dòng)阻力。

（6）浮動(dòng)壓邊圈管理面著色率提升，在不起皺的狀態(tài)下消除壓料面硬點(diǎn)。

（7）筋槽R角燒焊（見圖17），調(diào)節(jié)進(jìn)料阻力分布，減小缺陷區(qū)成形時(shí)板料流動(dòng)差。調(diào)試優(yōu)化件如圖18所示。

圖17 筋槽燒焊

圖18 調(diào)試優(yōu)化件

6 結(jié)束語(yǔ)

拉伸模穩(wěn)定性是影響沖壓件生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵，在拉伸模工藝設(shè)計(jì)階段，雖通過CAE軟件模擬分析滿足成形需求，但在實(shí)際調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)開裂、褶皺等缺陷，又或者在模具批量爬產(chǎn)階段，量產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)較大質(zhì)量波動(dòng)，這些都是拉伸模裕度較低的體現(xiàn)。本文對(duì)拉伸模常見工藝要素進(jìn)行分析并通過實(shí)際調(diào)試案例分享調(diào)試方法與經(jīng)驗(yàn)，為拉伸模穩(wěn)定性提升提供參考。