鈑金件加工傷痕產生原因分析與解決方案

北方信息控制集團 （南京 211153） 袁曉敏 黃銀秀 李 強

數控壓力機和數控折彎機是鈑金加工的主要工藝設備。數控壓力機和數控折彎機具有使用方便，柔性化程度高的特點，常用于各類金屬薄板零件加工。

數控壓力機可在板材上進行多種復雜孔形加工、淺拉深成形加工。可用小沖模以步沖方式沖大的圓孔、方形孔、腰形孔及各種形狀的曲線輪廓，同時也可進行特殊工藝加工，如百葉窗、淺拉深、沉孔、翻邊孔、加強筋、壓印等。通過簡單的模具組合，或者進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件。相比傳統的普通壓力機開模加工而言，節省了大量的模具費用，可以使用低成本和短周期加工小批量、多樣化的產品，具有較大的加工范圍與加工能力，從而及時適應市場與產品需求的變化。

數控折彎機可用于板材折彎成形。通過幾副通用的折彎上模和V形下模組合，可加工大部分彎曲件。且大部分折彎機都具有加工2m以上工件的工藝能力，柔性化程度很高。

在這兩種設備加工鈑金零件過程中，工件經常產生壓傷、劃痕、擦傷現象，特別是在鋁板、不繡鋼板加工過程中問題尤其嚴重。這類傷痕問題嚴重影響產品外觀質量，特別是對于表面沒有作漆面遮掩的零件。為消除此類傷痕，工藝上經常要增加打磨工序，不但費時費力，而且效果不佳。

1. 傷痕原因分析

（1）在原材料的庫存和物流過程中，在零件工序間的運轉過程中，零件之間的碰撞，零件與地面摩擦很容易產生擦傷和劃痕。

（2）沖裁過程中產生的傷痕 摩擦劃痕：①加工銅、鋁、不銹鋼等金屬過程中，由于這類材料粘刀，會在模具上產生很微小的類似于積屑瘤的東西，硬度很高，板材在下模具上來回拖動被這種積屑瘤劃傷，這類劃痕很深而且不容易拋掉。②加工過程中，板材在下模具上來回拖動，與下模具之間的摩擦產生的劃痕，特別是在使用百葉窗模、翻孔模等特殊模具時，下模較高，造成的劃痕更為嚴重。③加工過程中，板材在工作臺面上來回拖動，板材與工作臺面上的滾珠摩擦，造成板材的底面產生劃痕（見圖1）。

壓痕：①來料表面有雜物，刀具有雜物，刀盤轉塔中有雜物。這些雜物雖然體積不大，但是在加工過程中很容易散落在原材料表面上，當沖裁時卸料板壓住雜物所散落的部位時，板材表面就會出現明顯的壓痕。②模具、帶料有磁性。③沖壓過程中，卸料板壓住板材，卸料板的硬度比板材硬度高，也容易產生壓痕，特別是加工純鋁板和銅板時。

（3）折彎過程中產生的壓痕與擦傷痕 公司現有折彎工藝采用的是V形模折彎。圖樣解剖過程見圖2，模具見圖3。

圖3 模具圖片

折彎過程中板材的A、B兩部位是板材的受力點，壓痕也在A、B兩處產生。在折彎模具下行過程中帶動板材沿A、B兩處滑動，在滑動的L范圍內，會產生明顯的擦傷痕跡。有些單位為避免這類問題產生，常在板材表面貼上保護膜。這種方案對避免擦傷痕有一定效果。對于壓痕，由于彎曲力較大，產生的壓痕很深，即使在表面貼上一層保護膜也沒有什么效果。

2. 相應解決方案

（1）針對庫存、物流運轉過程中反映的傷痕原因，制訂以下解決方案：增強操作者責任意識，加工前對來料進行表面質量檢查，來料不良的拒收；培養操作者文明操作意識，要求操作者文明操作，對零件輕拿輕放，修銼接刀痕時工件不要壘摞在一起加工；原材料、工件堆放和轉運時采用硬紙板或泡沫板把工件間隔，工件不準在紙板上拖動，擺放平穩、整齊，每層數量一致，高度不準超過1m，以避免工件之間的硬碰硬傷痕。

（2）數控沖裁加工中提出問題的解決方案 ①加工前檢查來料表面，如有雜物時，用噴氣槍和碎布清理干凈。②安裝模具前檢查模具上下模和轉塔內部是否有鐵屑雜物，如有雜物用碎布清理干凈。③研磨過的模具和長時間在用模具都要退磁后才能繼續使用。④在加工銅、鋁、不銹鋼等黏性金屬時要適度的降低壓力機沖速，減少積屑瘤的產生，有條件的單位可以采用帶涂層的模具來加工黏性金屬，以避免產生積屑瘤。⑤加工一段時間后，檢查、清理模具。⑥采用氣吹噴油模具。氣吹噴油模具有防止異物進入、減少廢料上浮現象、減少帶料現象等功能。⑦對于沒有配備氣吹噴油裝置的機床可以采用在板材上刷油或定期對模具刷油潤滑的方式。⑧用毛刷臺面替換滾珠臺面，給模具下模和下模座安裝上防劃痕毛刷，把板材與工作臺面、板材與模具之間的剛性摩擦轉變為柔性摩擦。加工材質和厚度的不同，毛刷也要有不同的選擇。考慮到毛刷更換的方便性，毛刷的更換主要在下模安裝座上。厚重板采用硬毛刷，薄輕板采用較軟的毛刷。使用百葉窗、寸動折彎模等特殊成形模具加工時由于下模較高，要把毛刷抬高（見圖4）。⑨用聚氨酯作卸料裝置，改剛性壓料為彈性壓料；或采用特殊的塑性卸料板（見圖5）。

沖裁加工過程中產生劃痕的原因很復雜，以上只是初步分析，到底哪一種是主要原因，提出的對應解決方案哪一種效果最佳，只能在攻關研究中逐步分析、判斷。項目組力求用最少的費用，最方便的措施，達到最佳效果。

（3）折彎過程中壓痕和擦傷痕跡的解決方案：一是在普通模具上墊上耐壓耐磨的可重復使用的膜。威爾遜公司的防壓痕聚氨酯膜在實踐中使用效果不錯。把聚氨酯膜墊在V形模具上，加工時聚氨酯膜。墊在板材和模具之間，避免了金屬板材和模具的直接接觸，也就避免了壓痕和擦傷痕的產生（見圖6）。

圖6 墊膜保護加工示意

另外可設計防壓痕模具。防劃痕模具有好多種形式，常用的有3種。

硬質橡膠V形模。這種模具材料采用硬質橡膠，由于硬度較低，加工時不會在板材上產生壓痕和擦痕。也是由于材料硬度低，模具一般只做成單V形。

翻板折彎V形模。這種模具基于翻板回轉成形原理，以轉動為主要運動，核心部分是翻轉折彎塊和回轉軸心。工作是折彎上模下行接觸到工件，繼續下行的同時，翻轉折彎塊右端受力沿回轉軸旋轉帶動工件彎曲成形。由于這種彎曲方式以轉動為主，與工件表面的相對滑動幾乎沒有，所以不會產生壓痕和擦傷痕。這種結構形式的模具在加工t≥1mm的板材時效果很好，在加工t＜1mm板材時折彎根部有時會壓不到位，建議無劃痕加工薄板時采用第一種方式（見圖7、圖8）。

圖7 翻板折彎V形模結構

圖8 翻板折彎V形模

可更換橡膠條式V形模。原理為在傳統V形模上開缺口，在缺口部位鑲上橡膠條，折彎時工件受力點與橡膠條柔性接觸，橡膠硬度比工件低，所以也不會產生壓痕和擦痕。這種結構的無劃痕模具應用較少，主要應用在原有模具的改造（見圖9）。

圖9 可更換橡膠條式V形模3D圖

3. 結語

在鈑金加工中，工件產生劃痕的原因多種多樣。以上的原因分析和解決方案是作者多年技術工作的提煉，在本單位實踐工作中取得明顯的效果。其他單位的工藝人員可以根據本單位實際情況采取相應的解決方案。