本文通過(guò)對(duì)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(méi)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?，靠模具結(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Γ糜谔崆巴鼓鹤“辶?，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?；静考ǎ和鼓！⑾履?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(duì)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(kāi)，凹模與上底板分開(kāi)，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(lái)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(wèn)題。

⑷干涉檢查。現(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(wú)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(duì)自動(dòng)沖壓線進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真模擬，是制件通過(guò)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(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)模具的碰撞干涉問(wèn)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(guò)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(wú)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?；鶞?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(guò)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(cè)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(kāi)裂問(wèn)題；繼續(xù)壓到成形80%，根據(jù)制件的成形情況，如果開(kāi)裂嚴(yán)重，需要采用降低壓料力或墊塑料布等輔助手段來(lái)緩解或減輕制件開(kāi)裂問(wèn)題的產(chǎn)生；壓出完整的100%到底的件，針對(duì)制件開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(duì)于是否能得到良好的尺寸和面品至關(guān)重要。通過(guò)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(kāi)拉延件，通過(guò)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(kāi)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(guò)5 次，多次使用板料會(huì)變薄。

圖12 著色件

結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)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(guò)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。

劉佳一

長(zhǎng)春創(chuàng)元模具設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)員，主要從事汽車覆蓋件的拉延、修邊、沖孔等大型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。