拉伸模壓料圈調(diào)試及型面加工數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)研討

王 強(qiáng)，王忠華

一汽模具制造有限公司（吉林長(zhǎng)春 130013）

1 引言

表面質(zhì)量及尺寸精度對(duì)于轎車覆蓋件尤為重要，不僅要求單件制件的質(zhì)量和精度，而且要滿足制件間的匹配和搭接關(guān)系，周邊尺寸精度要求也十分嚴(yán)格。所以，制件質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求，給模具的調(diào)試工作帶來難題和挑戰(zhàn)。為了降低模具調(diào)試難度，提高一次試模成功率，進(jìn)行了拉伸模首調(diào)部件壓料圈加工數(shù)據(jù)型面不等間隙設(shè)計(jì)。冷沖模制造中，拉伸模調(diào)試周期最長(zhǎng)，因此它是整個(gè)項(xiàng)目的模具關(guān)鍵工序，壓料圈調(diào)試是拉伸模調(diào)試的關(guān)鍵，而研修量的問題成為制約壓料圈研修周期的關(guān)鍵，拉伸模壓料圈型面加工數(shù)據(jù)不等間隙設(shè)計(jì)，是減少鉗工手工研修量的最有效途徑。

2 拉伸模壓料圈調(diào)試過程

拉伸模壓料圈調(diào)試時(shí)要保證通過研修達(dá)到上下模壓料面區(qū)域著色均勻，能簡(jiǎn)單壓制出有輕微皺裂的制件，并且達(dá)到拉伸件的壓料面著色狀態(tài)穩(wěn)定，即為完成拉伸模壓料圈調(diào)試工作。

（1）模具狀態(tài)確認(rèn)。

首先進(jìn)行模具功能認(rèn)證，即模具的狀態(tài)確認(rèn)，需要確認(rèn)模具導(dǎo)向、平衡塊基準(zhǔn)、壓料面間隙。

a.確認(rèn)導(dǎo)向。首先將模具的導(dǎo)向面涂藍(lán)油，上模漸漸下行合模，同時(shí)也參照三坐標(biāo)測(cè)量報(bào)告，看導(dǎo)向合模著色。如果導(dǎo)向合模間隙偏載0.2mm以上，需要鉗工通過墊片調(diào)整，保證模具雙向?qū)蚓鶆蚧溟g隙0.1mm。

b.確認(rèn)平衡塊基準(zhǔn)。在初始確認(rèn)平衡塊基準(zhǔn)時(shí)，不允許將平衡塊的上下基準(zhǔn)面進(jìn)行砂輪機(jī)打磨，首先在平衡塊上涂藍(lán)油，使模具在工作過程當(dāng)中壓料圈與凹模始終處在穩(wěn)定的一個(gè)料厚的工作狀態(tài)，即在模具下模壓料圈上放置一張調(diào)試板料狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)整，通常稱之為帶料調(diào)試。調(diào)試壓機(jī)上有下氣墊壓料，保證在更換其它壓機(jī)也能穩(wěn)定的壓制出合格的拉伸件，如圖1所示。

圖1 模具下模壓料圈上放置一張調(diào)試板料

在壓料面上有緊的部位將局部區(qū)域的平衡塊頂起，是直接影響平衡塊著色狀態(tài)的主要原因。為保證平衡塊在模具中的等高狀態(tài)，其措施是研配壓料面緊的區(qū)域，保證平衡塊著色均勻，而不要將平衡塊墊起來保證著色。如果大部分平衡塊頂死，使壓料板與凹模壓料面之間的板料著色變淺或沒有著色，這時(shí)要將所有平衡塊在磨床上等高去量加工，靠微調(diào)整體模具閉合高度來保證壓料圈壓料面與凹模壓料面處于平行下降的狀態(tài)。

平衡塊的著色數(shù)量一般控制在平衡塊總數(shù)量的80%，就視為基本保證平衡塊的調(diào)試基準(zhǔn)，其余的20%也要有輕著色。對(duì)20%輕著色的平衡塊可以加墊調(diào)整，再用砂輪機(jī)研配與其他平衡塊著色相同即可，如圖2、圖3所示。

c.確認(rèn)壓料面間隙。在平衡塊基準(zhǔn)確認(rèn)完成后，開始確認(rèn)拉伸筋內(nèi)側(cè)管理面間隙。根據(jù)ATOS掃描檢測(cè)報(bào)告，對(duì)于壓料圈拉伸筋內(nèi)側(cè)管理面間隙均小于0.2mm，由鉗工手工修復(fù)調(diào)整間隙，使局部間隙偏大區(qū)域得到優(yōu)化；對(duì)于壓料圈拉伸筋內(nèi)側(cè)管理面間隙均大于0.2mm，需將壓料圈返回?cái)?shù)控重新降刀加工。初步確認(rèn)壓料面間隙基本均勻后，仍然以平衡塊為基準(zhǔn)，帶板料在壓料面處每間隔300mm左右均布鉛絲6～10處，鉆孔測(cè)鉛絲厚度，再次確認(rèn)壓料面間隙。如果是方筋，橫跨方筋放置一長(zhǎng)鉛絲，合模壓鉛絲測(cè)鉛絲厚度，從而確認(rèn)壓料面間隙。橫跨方筋放置的長(zhǎng)鉛絲，可以同時(shí)考察拉伸筋側(cè)壁和底面間隙，如圖4所示。

圖2 平衡塊著色均勻

圖3 平衡塊輕著色

（2）研修壓料面。

壓料面的精度是影響拉伸模的重要因素，首先要保證其光潔度。在模具始終保證帶平衡塊等高距離狀態(tài)下，以拉伸凹模壓料面作為基準(zhǔn)，研修壓料圈壓料面。采用從內(nèi)向外研修原則，即首先研修壓料圈拉伸筋以內(nèi)管理面，使管理面著色面積達(dá)到80%以上重著色、壓料筋以外30～50mm 寬區(qū)域虛著色，視為壓料面著色狀態(tài)完好。一般在以往設(shè)計(jì)過程中，僅對(duì)壓料筋以內(nèi)管理面做強(qiáng)壓處理，壓料筋以外采用正常料厚，這樣使調(diào)試區(qū)域太大，鉗工勞動(dòng)強(qiáng)度大，會(huì)延長(zhǎng)壓料圈調(diào)試周期，如圖5所示。

圖5 壓料圈研修后制件壓料面著色狀態(tài)

壓料面著色狀態(tài)完好后，開始進(jìn)行壓料面蹭光工作，蹭光的質(zhì)量直接影響到模具的制造和調(diào)試，蹭光一般分為粗蹭光和精蹭光。采用粗油石、細(xì)油石、砂紙的蹭光順序，按住油石順著板料流動(dòng)方向45°交叉運(yùn)動(dòng)的蹭光方法和技巧，去除刀痕和砂輪機(jī)痕，達(dá)到光順連接的目的，如圖6、圖7所示。

圖6 蹭光油石粗細(xì)型號(hào)

圖7 蹭光時(shí)手持油石運(yùn)動(dòng)方向

a.壓料面粗蹭光。壓料面粗蹭光分別采用質(zhì)地較粗的100＃和240＃油石對(duì)壓料面進(jìn)行蹭光，主要去除數(shù)控的粗加工刀痕和砂輪機(jī)痕跡，如圖8所示。

圖8 粗蹭光去除刀痕

b.壓料面精蹭光。在壓料面粗蹭光完成之后，再進(jìn)行已經(jīng)完成了全部加工的壓料圈的精蹭光工作，分別采用質(zhì)地較細(xì)的320＃和500＃油石將型面反復(fù)蹭光，直到完全去除粗蹭痕跡，最后用2000＃細(xì)砂紙進(jìn)行打磨，使壓料圈型面光潔度達(dá)到Ra0.8μm即為壓料圈調(diào)試過程完畢，如圖9所示。

圖9 精蹭光提高表面光潔度

3 壓料圈型面加工數(shù)據(jù)不等間隙設(shè)計(jì)

根據(jù)拉伸模壓料圈調(diào)試研配過程，研修量的問題成為制約壓料圈研修周期的關(guān)鍵，拉伸模壓料圈型面加工數(shù)據(jù)不等間隙設(shè)計(jì)，是減少鉗工手工研修量的最有效途徑，從而更加推動(dòng)調(diào)試進(jìn)程。以吉輕M190005A 項(xiàng)目側(cè)圍外板為例，闡述側(cè)圍外板拉伸模壓料圈型面加工數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)過程。

拉伸模壓料圈型面不等間隙設(shè)計(jì)是指在模具壓料圈型面上采用變間隙設(shè)計(jì)，即在設(shè)計(jì)加工數(shù)據(jù)時(shí)，在壓料圈型面上按區(qū)域設(shè)計(jì)成強(qiáng)壓區(qū)、正常料厚區(qū)、過渡區(qū)和空開區(qū)。當(dāng)上下模合模時(shí)，模具的壓料面部分有些區(qū)域間隙小于料厚，有些區(qū)域間隙大于料厚。不等間隙設(shè)計(jì)的結(jié)果，可以極大地減少型面加工區(qū)域，也可以明確提示鉗工在調(diào)試過程中突出調(diào)試工作重點(diǎn)，降低研修難度，縮小研修面積，減少研修工時(shí)，保證壓料面快速著色。

3.1 壓料圈輪廓設(shè)計(jì)

在壓料圈型面加工數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量考慮多用設(shè)備加工代替手工研修，一方面，可以保證壓料圈型面的整體光順性和表面質(zhì)量，另一方面，降低鉗工手工勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短調(diào)試周期。

壓料圈輪廓加工數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)，將輪廓與壓料面做倒角處理，一般保證加工后倒角為R3mm，避免鉗工用砂輪機(jī)打磨，如圖10所示。

3.2 壓料圈拉伸筋空開設(shè)計(jì)

在拉伸模壓料圈不等間隙設(shè)計(jì)過程中，進(jìn)行拉伸模壓料圈的凹角清R、凹筋空開處理，保證凹筋空開最小0.5mm 以上，避免鉗工用砂輪機(jī)打磨空開，也能夠達(dá)到設(shè)計(jì)型面質(zhì)量要比鉗工手工研磨的外觀質(zhì)量好，如圖11所示。

圖10 壓料圈輪廓與壓料面倒角處理

圖11 壓料圈凹筋空開處理

3.3 壓料圈壓料面里緊外松設(shè)計(jì)

拉伸成形過程中壓料面筋內(nèi)部板料會(huì)產(chǎn)生材料變薄，變薄區(qū)會(huì)影響制件著色，而等間隙加工時(shí)，由于鉗工研配區(qū)域較大，很難在短期內(nèi)達(dá)到壓料面里緊外松效果。為使壓料面快速著色、間隙均勻，在模面加工數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)階段，考慮給鉗工預(yù)留研修量，同時(shí)要考慮拉伸過程中板料流動(dòng)控制需求，對(duì)壓料面進(jìn)行不等間隙設(shè)計(jì)，即：將壓料筋內(nèi)部管理面比外部管理面多0.05mm 左右的強(qiáng)壓量，壓料筋以外10～30mm 寬區(qū)域型面正常料厚，正常料厚以外80～100mm 寬型面做過渡區(qū)，過渡區(qū)以外做0.1～0.2mm 空開處理。通常使壓料筋內(nèi)部管理面著色優(yōu)于壓料筋外部管理面著色，也就是達(dá)到壓料面里緊外松效果。這樣的壓料面才能隨著板料的流動(dòng)仍能保證壓料力不減小，而材料變薄相對(duì)減弱了凹模口處的壓料力，采用這種里緊外松的原則，即保證進(jìn)料阻力相同，控制板料在流動(dòng)過程中的起皺趨勢(shì)，又可防止走料太快有暗坑出現(xiàn)，并且大量減少壓料面的研修周期，如圖12所示。

圖12 壓料面里緊外松設(shè)計(jì)

3.4 壓料圈縮比設(shè)計(jì)

以往按理論數(shù)模的1:1 設(shè)計(jì)拉伸工序的加工數(shù)據(jù)型面及輪廓，制件拉伸成形后型面產(chǎn)生縮變，影響制件的尺寸精度，尤其是側(cè)壁封閉制件，拉伸件放在后序修邊模具上時(shí)困難，鉗工需要對(duì)修邊凸模側(cè)壁進(jìn)行大量的手工研修，才能保證制件與模具的伏貼和吻合。增強(qiáng)了鉗工勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了制造成本，延長(zhǎng)了模具的制造周期。采用縮比設(shè)計(jì)，其主要考慮制件拉伸后產(chǎn)生縮變，將型面及輪廓按比例放大進(jìn)行補(bǔ)償，能快速達(dá)到制件的尺寸精度要求，保證拉伸件放在后序修邊模具上順暢吻合，保證了制件表面質(zhì)量，特別保證了外板A級(jí)曲面整體變形光順性。

首先將壓料圈型面（其中包括壓料面的不等間隙設(shè)計(jì)）及輪廓按1:1 設(shè)計(jì)完成，再進(jìn)行壓料圈縮比設(shè)計(jì)時(shí)，要保證縮比基準(zhǔn)和其它部件統(tǒng)一，對(duì)壓料圈型面及輪廓同步縮比設(shè)計(jì)，主要借助于CAE分析軟件將模擬回彈和制件縮變因素分析相結(jié)合，獲得相應(yīng)的縮比系數(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)采用參數(shù)化驅(qū)動(dòng)，本側(cè)圍的縮比系數(shù)為沖壓方向的X 方向和Y 方向均為1.0007；Z 方向?yàn)?，對(duì)制件縮變進(jìn)行有效的補(bǔ)償，能快速達(dá)到制件的尺寸精度要求,提高壓料圈型面及輪廓縮變的動(dòng)態(tài)模擬調(diào)整精度，減少鉗工研模時(shí)間，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短模具生產(chǎn)周期，降低模具制造成本，如圖13所示。

在對(duì)壓料圈數(shù)控加工時(shí)，要嚴(yán)格保證加工基準(zhǔn)和精度，使實(shí)際加工后壓料圈型面與理論設(shè)計(jì)基本符合，為快速調(diào)試提供保障，如圖14所示。

圖13 壓料圈縮比設(shè)計(jì)

圖14 加工后虛擬合模云圖

4 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)拉伸模壓料圈型面的不等間隙設(shè)計(jì)，大量減少鉗工研修區(qū)域，在制造過程中保證加工精度，保證研修基準(zhǔn)，使實(shí)際調(diào)試間隙不均勻得到有效的補(bǔ)償，快速實(shí)現(xiàn)了調(diào)試時(shí)的壓料圈壓料面等間隙即“型面著色”，大幅縮短模具整體制造周期，從而也降低了成本，在生產(chǎn)中已取得顯著成效。