外覆蓋件沖壓模具符型

文/霍會(huì)榮，楊歡，蘇飛宇，曾世耀，魏阿梅·上汽通用五菱汽車股份有限公司

本文闡述了模具符型概念、符型目的、符型方法、符型標(biāo)準(zhǔn)。分析符型與回彈的關(guān)系，詳細(xì)介紹CH 孔設(shè)計(jì)布置原則，符型前期設(shè)計(jì)和操作方法，以提升效率縮短開發(fā)周期。

汽車覆蓋件的沖壓工藝、模具設(shè)計(jì)、模面工程、模具制造工藝和模具調(diào)試工作與其他類型零件相比都有獨(dú)特之處。特別是側(cè)圍外板因自身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征形狀復(fù)雜、材料薄、外形尺寸大、表面質(zhì)量要求高、成形難度大等特點(diǎn)，拉深及后序成形過程中會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力變化復(fù)雜，伴隨制件脫模過程出現(xiàn)不同程度的零件軟回彈，最終影響尺寸精度變差及面品質(zhì)量缺陷。

內(nèi)部應(yīng)力的控制與模具制造精度息息相關(guān)，型面符型作為模具制造環(huán)節(jié)的重要工序，更是對(duì)制件尺寸精度和面品質(zhì)量的穩(wěn)定性起到?jīng)Q定性作用。傳統(tǒng)符型方法為手工打磨干涉區(qū)域避讓處理，工作量大、周期長(zhǎng)且效率低、同時(shí)也受限于鉗工水平及經(jīng)驗(yàn)。近年來模具技術(shù)快速發(fā)展，CAE 成形性精準(zhǔn)分析、回彈仿真分析、模面工程技術(shù)結(jié)合藍(lán)光掃描和三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的應(yīng)用，型面符型通過前期的模面處理和制造過程的藍(lán)光掃描數(shù)據(jù)處理后，更多的工作在機(jī)加工環(huán)節(jié)完成，能極大縮短制造周期提升效率。

符型概念

回彈屬于沖壓成形工藝的固有特性，是約束沖壓件尺寸精度的關(guān)鍵因素，不同形狀的產(chǎn)品回彈方式和回彈量差異很大。為滿足不斷提升的尺寸精度標(biāo)準(zhǔn)和沖壓件外觀面的曲率和光影要求，數(shù)值模擬分析在沖壓件成形領(lǐng)域開展了深入的研究和應(yīng)用，Autoform對(duì)全工序回彈的預(yù)測(cè)接近實(shí)際，使得全型面回彈補(bǔ)償、后序型面補(bǔ)償?shù)然貜椦a(bǔ)償?shù)牟呗灾鸩皆陧?xiàng)目開發(fā)中嶄露頭角。

隨著回彈補(bǔ)償技術(shù)迭代和模具調(diào)試手段提升，對(duì)符型的理解逐步深入，基于數(shù)據(jù)關(guān)系特征預(yù)判其是否符型，回彈大不一定不滿足符型要求，回彈小不一定滿足符型要求。表1 中：A—兩個(gè)不等長(zhǎng)的截面線，不會(huì)存在相符的可能；B—兩個(gè)等長(zhǎng)的截面線，藍(lán)色實(shí)線回彈后為紅色虛線，幾何關(guān)系相符。

表1 截面線對(duì)比

符型的理解正從感官與經(jīng)驗(yàn)判斷向數(shù)據(jù)化、數(shù)值化轉(zhuǎn)變，其關(guān)鍵要素滿足幾何關(guān)系特征相符，即數(shù)據(jù)的吻合，不同幾何特征的數(shù)據(jù)不論怎么也回彈不成一樣的實(shí)物，也正是回彈補(bǔ)償策略中主型面保持一致的主要原因之一，是符型工作開展的先決條件。

符型目的

外覆蓋件多為薄板類淺拉深零件，如翼子板、前門外板、后側(cè)門外板、發(fā)罩外板等零件，翼子板零件如圖1 所示，產(chǎn)品設(shè)計(jì)造型曲率平緩，工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜且多為斜楔運(yùn)動(dòng)部件，難以使用型面作為精確定位。拉延序、切邊序、翻邊序、整形序每個(gè)成形過程內(nèi)部應(yīng)力變化產(chǎn)生回彈量的差異明顯，實(shí)際制造調(diào)試過程中工序件與凸模型面常出現(xiàn)不同程度的干涉和離空，引起定位偏差、零件多方向竄動(dòng)，造成零件尺寸偏離和表面質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問題。

圖1 翼子板零件

各工序符型在模具制造調(diào)試及質(zhì)量提升階段起重要作用，可以高效、精確判斷質(zhì)量問題產(chǎn)生的根本原因，讓模具調(diào)試整改方案更加具有針對(duì)性，以快速達(dá)到零件定位穩(wěn)定、尺寸精度狀態(tài)穩(wěn)定、表面質(zhì)量穩(wěn)定的效果，從而有效提升模具質(zhì)量，節(jié)約成本、縮短整改周期。

符型方法

CH 孔的作用及布置原則

CH 孔是符型調(diào)試使用的定位工藝孔，不在最終產(chǎn)品上體現(xiàn)，每道工序CH 孔的位置、尺寸和面的法向必須一致，通過各工序的定位一致，用以判斷各工序制件在模具上的定位偏差，保證各序之間的型面與基準(zhǔn)一致，沖壓前后定位的穩(wěn)定。其布置原則見表2。

表2 CH 孔布置原則

符型流程

模具符型流程圖如圖2 所示。

圖2 模具符型流程圖

⑴前期設(shè)計(jì)。模具工藝設(shè)計(jì)、前期CAE 分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模面處理充分考慮后期制造階段的符型工作，設(shè)計(jì)階段模具符型關(guān)鍵控制點(diǎn)見表3。

表3 模具符型關(guān)鍵控制點(diǎn)

⑵符型操作。

第一步，工序件符型凸模。CH 孔沖裁要求，確?？谉o變形、無錯(cuò)位。將工序件放置下模，目視CH孔是否對(duì)中，或?qū)N釘銷入CH 孔內(nèi)，若檢查孔位發(fā)生偏差，需要分析查找原因。檢查工序件與下模的貼合情況，工序件內(nèi)表面涂均勻的藍(lán)丹和放置橡皮泥，扣在模具被符的型面上，輕輕敲打貼合，然后拿開工序件，識(shí)別干涉區(qū)域和離空區(qū)域的離空量，進(jìn)一步確認(rèn)下步工作。反復(fù)多次去除或加工非工作區(qū)域的干涉，確認(rèn)工作部位型面貼合。

第二步：上機(jī)床帶件符型壓料芯。工序件表面涂均勻的藍(lán)丹，放在模具上，開動(dòng)機(jī)床下壓至壓料芯壓上一工序件約15～20mm，鑲塊未刃入前，機(jī)床回程。檢查CH 孔是否存在偏離、變形，序件表面有無壓傷、變形，同時(shí)確認(rèn)壓料芯的著色情況。壓料芯帶件多次研合，去除或加工非工作區(qū)域的干涉，以達(dá)到工作區(qū)域壓料型面研合的要求。

符型標(biāo)準(zhǔn)

符型操作完成后，需要達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)要求：⑴工序件自由放置，工序件上CH 孔與模具上CH 孔重合(位置度公差滿足0.1mm)；⑵工序件放置凸模，推動(dòng)工序件不能有竄動(dòng)現(xiàn)象；⑶工序件型面與模具工作部位貼合率90%以上(翻邊整形、切邊、沖孔位置)；⑷工作完成后，工序件CH 孔與模具CH 孔重合。

結(jié)束語

外覆蓋件模具符型貫穿整個(gè)開發(fā)過程，是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，需要前期工藝方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模面處理、制造裝配質(zhì)量、調(diào)試過程質(zhì)量控制以及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)高效準(zhǔn)確的分析判斷，每個(gè)環(huán)節(jié)工作落實(shí)到位，是模具高質(zhì)量短周期開發(fā)的關(guān)鍵。