汽車沖壓模具快速研合技術(shù)探究

楊慶波，王達(dá)鵬，于大江， 潘遠(yuǎn)安，胡春艷

摘要：在模具制造過程中，沖壓模具研合率是模具制造過程中重要質(zhì)量指標(biāo)，是決定沖壓生產(chǎn)質(zhì)量是否穩(wěn)定的重要指標(biāo)，也是直接決定沖壓件精度尺寸以及汽車面品質(zhì)量。在模具制造過程中明確汽車沖壓模具研合的目的，總結(jié)汽車沖壓模具著色確認(rèn)方式，歸納汽車沖壓模具快速研合方法，提高汽車沖壓模具的研合質(zhì)量，探究汽車沖壓模具快速研合技術(shù)。

關(guān)鍵詞：沖壓模具；快速研合；方法；著色

隨著中國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，尤其是新能源汽車飛速崛起，導(dǎo)致目前汽車市場(chǎng)有個(gè)顯著特點(diǎn)就是新車型投放速度快，由此造成汽車沖壓的模具生產(chǎn)制造周期緊張，這就要求國內(nèi)各大模具供應(yīng)商要大大縮短模具加工制造周期，以迎合國內(nèi)各大汽車主體廠的周期要求。

在汽車沖壓模具制造階段，模具研合占模具開發(fā)制造周期的50%～60%，在保證模具研合質(zhì)量的前提下，如何能夠大幅降低模具研合工作量，成為模具制造商急需掌握的核心技術(shù)。

汽車沖壓模具的研合目的及確認(rèn)方式

1.研合目的

1）通過合理的壓料間隙控制拉延過程中壓料面起皺趨勢(shì)。

2）間隙均勻（主要是進(jìn)料阻力均勻），避免進(jìn)料速度急劇變化影響拉延質(zhì)量。

3）消除硬點(diǎn)，避免模具工作過程中發(fā)生局部拉毛或撕料問題。

4）擴(kuò)大接觸板料面積，避免磨損造成壓料狀態(tài)快速變化。

2.確認(rèn)方法

1）拉延件成形后零件雙面涂色放回模具中（壓料圈為落下狀態(tài)）進(jìn)行著色狀態(tài)確認(rèn)。

2）修沖（整形模具）壓料板著色狀態(tài)確認(rèn)，需將前工序制件放入模具內(nèi)，將模具調(diào)整到壓料板完全接觸且未開始工作的狀態(tài)下進(jìn)行確認(rèn)。

3）整形模具整形部位的著色狀態(tài)確認(rèn)與拉延模具一致。

4）著色率=著色區(qū)域/應(yīng)著色區(qū)域×100%。

汽車沖壓模具的研合著色的標(biāo)準(zhǔn)

（1）拉延工序模具型面 外表面件 90%以上，內(nèi)部件 80%以上，后續(xù)有整形的部位 75% 以上。制件的關(guān)鍵區(qū)域（S、s、E 等）必須著色。對(duì)于拉延模具的壓料面，由于各種制件的成形特性不一樣，無法針對(duì)著色率進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，在這里僅要求沒有硬點(diǎn)，不對(duì)著色率進(jìn)行硬性規(guī)定。

（2）修沖（翻整）模具壓料板 工作部分著色 80%以上。特殊制件（如外表面件）壓料板著色狀態(tài)在滿足本要求的前提下，根據(jù)表面質(zhì)量需要適當(dāng)調(diào)整著色率要求。

（3）整形工序模具的整形型面部位 局部整形（連續(xù)整形長度＜150mm）時(shí)要求整形型面 100%；大面積整形（如發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板壓合邊整形）時(shí)，著色率 90%以上。

合理制定理論著色規(guī)范，減少模具研合工作量

1.拉延工序著色規(guī)范

1）壓料面筋內(nèi)側(cè)管理面強(qiáng)著色。

2）拉延標(biāo)記銷安裝面（安裝孔以外周圈5mm）強(qiáng)著色。

3）拉延模具的立面無著色要求。

4）后序有翻邊整形內(nèi)容的型面。

（1）內(nèi)板拉延 RPS面、搭接面、涂膠面等內(nèi)板功能面強(qiáng)著色，其他區(qū)域可著色（視回彈控制等工藝需要而定）。 拉延型面存在大角度斜面時(shí)，斜面部位為弱著色區(qū)（見圖1）。

（2）外板拉延 保證特征棱線兩側(cè)各20mm強(qiáng)著色區(qū)，根據(jù)后期調(diào)試情況部分大R角強(qiáng)著色。修邊線以內(nèi)區(qū)域全部著色（著色度比棱線區(qū)域著色弱）。外板中非A面區(qū)域著色參照內(nèi)板著色規(guī)定執(zhí)行（見圖2）。

2.拉延后工序著色規(guī)范

1）下模定位支撐區(qū)域?yàn)閱蝹?cè)主型面著色要求，區(qū)域面積按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能需求自定。

2）功能區(qū)以外，考慮到壓料板的平衡性及制件穩(wěn)定性，著色視結(jié)構(gòu)需要而定。

（1）修邊沖孔工序（見圖3） 修邊類模具保證刃口周邊20mm著色（包含壓料板以及壓料板對(duì)應(yīng)區(qū)域）。沖孔周邊10mm著色（包含沖孔退料板以及沖孔凹模區(qū)域）。

（2）翻邊整形工序（見圖4） 整形區(qū)域?yàn)閺?qiáng)著色區(qū)域。保證翻整壓料區(qū)域周邊50mm著色（包含壓料板以及壓料板對(duì)應(yīng)區(qū)域）。

去除應(yīng)力防模具鑄件變形，減少模具研合工作量

模具鑄件在鑄造的過程會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致鑄件變形，如果鑄件沒有進(jìn)行殘余內(nèi)應(yīng)力處理，模具在制作調(diào)試的階段，內(nèi)應(yīng)力會(huì)不斷釋放，造成上下模變形。這就是很多模具制造商發(fā)現(xiàn)的：模具擱置一段時(shí)間再上同一臺(tái)壓機(jī)，用相同工藝參數(shù)，研合后的著色率與之前有差距。

去除鑄件殘余應(yīng)力的方法目前常見的有兩種：第一，振動(dòng)時(shí)效法，在鑄件加工前對(duì)鑄件進(jìn)行振動(dòng)來達(dá)到提起釋放殘余內(nèi)應(yīng)力；第二，熱處理失效法（見圖5和圖6），采用退火、回火的方法去除鑄件的應(yīng)力。

精細(xì)模面，減少模具研合工作量

傳統(tǒng)模面設(shè)計(jì)間隙與實(shí)際差距較大，調(diào)試間隙不均勻，著色差。為了提高型面著色率，消除型面缺陷，模具鉗工需要進(jìn)行大量的手工研合，造成不必要的頻繁調(diào)試修改，大量延長模具制造周期，大幅增加制造成本。

通過設(shè)計(jì)前期精細(xì)模面方案規(guī)劃，模具凸凹間隙按減薄趨勢(shì)設(shè)定不同的量值補(bǔ)償。模具凹模采用不等間隙設(shè)計(jì)（見圖7），壓邊圈上的重點(diǎn)管理面強(qiáng)壓0.1mm，易出現(xiàn)面品質(zhì)量缺陷的區(qū)域強(qiáng)壓0.05mm+板料的減薄趨勢(shì)補(bǔ)償值，其他產(chǎn)品區(qū)域正常料厚，工藝補(bǔ)充區(qū)域空開0.15mm，拔模角側(cè)壁區(qū)域空開0.3mm，凹模圓角區(qū)域空開1mm。結(jié)合工藝區(qū)域制定不同補(bǔ)償策略、縝密精益的設(shè)計(jì)思路，制造出少研合高品質(zhì)模具，從而達(dá)到提高調(diào)試效率的目的。

精細(xì)化模面設(shè)計(jì)術(shù)與傳統(tǒng)補(bǔ)償設(shè)計(jì)相比、精細(xì)化模面設(shè)計(jì)的模具首次壓機(jī)調(diào)試間隙能夠達(dá)到0.05mm以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)模具的快速研合，具有降低模具制造成本、縮短調(diào)試制造周期的優(yōu)勢(shì)；模具調(diào)試壓機(jī)撓度補(bǔ)償，減少模具研合工作量在模具受壓成形的過程中，壓力機(jī)上工作臺(tái)、上滑塊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度因?yàn)槭艿綁毫?huì)發(fā)生擾度變形（見圖8），通過Jstamp和AutoForm軟件分析及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，獲得壓力機(jī)上工作臺(tái)、滑塊在不同噸位的受力變形數(shù)據(jù)（見圖9）。

根據(jù)壓力機(jī)工作臺(tái)、滑塊變形數(shù)據(jù)，對(duì)模具進(jìn)行反向補(bǔ)償（見圖10），大大提高模具著色，以便快速完成模具研合工作。

結(jié)語

沖壓模具的研合工作是模具制造過程中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，直接決定沖壓產(chǎn)品尺寸和沖壓生產(chǎn)的穩(wěn)定性。本文從多個(gè)維度介紹了沖壓模具快速研合的方法，對(duì)提高模具制造的質(zhì)量，縮短模具開發(fā)制造周期發(fā)揮重要作用。

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