頂蓋拉延模網格加工技術運用

文/楊亮亮，劉波，徐寧，劉文峰，米齊春·神龍汽車有限公司

頂蓋作為汽車大型覆蓋件之一，其表面積大，質量要求高，采用傳統拉延工藝，凸模全符型接觸板料，對板料、模具清潔度要求很高。如果凸模與板料之間一旦有輕微臟點就會在零件表面壓出凸包缺陷，造成零件返修率高，且需要頻繁停機擦模，嚴重影響生產效率。本文介紹的新工藝是對一款SUV車型非天窗頂蓋拉延凸模（鍍鉻后）表面實施網格加工，相當于減少了凸模與板料的直接接觸面積，從而降低了由于板料、模具清潔度差造成零件凸包的概率，降低了零件返修率，同時減少了停機擦模次數，提升了生產效率，減輕了臟點導致的模具拉毛，保證了模具表面光潔度質量。

加工范圍確定

此頂蓋零件（圖1），A面表面積大且比較平坦，凸模適合于做網格加工，網格加工范圍的劃定是根據零件造型、沖壓方向與加工面法向角度及實際研合區域綜合確定的，一般禁止在中等或重度研合面上加工網格，加工區域需要距離中等或重度研合邊界至少10mm，區域平面圓角至少R15mm，圖2為此拉延模研合示意圖，凸模黃色區域要求中等研合，白色區域可不做研合，上凹模已避空，圖3是此頂蓋最終確定的加工區域圖，距圖2黃色研合邊界往里收10mm，R角取30mm。

圖1 零件圖

圖2 拉延模研合示意圖

圖3 網格加工區域圖

加工要求及試加工

⑴加工網格要求。網格加工采用φ2mm球刀，最大加工深度不超過0.2mm，最小網格間距2.5mm。

⑵試加工參數。此頂蓋凸模材質為QT600且表面已鍍鉻，我們取同樣材質的試驗塊進行加工試驗，試驗塊大小為185mm×145mm×50mm，將此試驗塊劃分為四個區域按不同參數進行加工，每個區域大小為85mm×45mm，此次加工試驗，設備轉速10000轉/分保持不變。我們共組合了四種加工深度及進給量進行試驗。參數1：加工深度0.1mm，進給量1000mm/min，兩次加工完；參數2：加工深度0.1mm，進給量2000mm/min，兩次加工完；參數3：加工深度0.2mm，進給量1000mm/min，一次加工完；參數4：加工深度0.2mm，進給量2000mm/min，一次加工完。

⑶加工后效果對比（圖4）。區域1網格標準、均勻、質量好、無毛刺，手感光滑不刮手，耗時16.5min；區域2網格標準、均勻、質量好、無毛刺，手感有輕微刮手，耗時13.5min；區域3網格標準、均勻、質量好、無毛刺，手感光滑不刮手，耗時8.5min；區域4網格標準、均勻、質量較好、無毛刺，手感有輕微刮手，耗時6.5min。

綜上對比及考慮到頂蓋特點：⑴加工面積大（約1.9m2），如采用兩次加工太耗時；⑵零件型面有弧度，加工時刀具進給量取小值以保證更安全可靠。最終選擇參數3作為后續正式加工用參數，即0.2mm深度一次加工到位，加工進給量取1000mm/min，此參數加工既能保證網格質量又用時較少。

圖4 加工后效果對比

加工前數據采集

加工編程之前，必須掃描待加工區域型面，以現場真實模具型面作為編程依據，而不能將加工數模作為編程依據，因模具經調試之后，模具型面與加工數模可能已經不一致。本次加工前對凸模型面進行了多次掃描確認，包括藍光掃描（圖5）、三坐標測量儀對凸模密集采點測量、數控加工設備對凸模密集采點測量，最后數據對比分析：藍光掃描數據與數模型面有0.2mm差異，三坐標采集數據與加工設備采集數據基本一致，僅有0.05mm差異，最后決定采用三坐標測量與數控設備測量平均值作為編程依據，編制加工程序。

圖5 藍光掃描數據

編程及正式加工

根據所采集模具實際數據在加工區域內進行編程。網格加工走刀方向需與模具沖壓坐標系下X向成45°，以降低網格線垂直于板料流動方向對零件成形造成影響。此次正式加工前，另外增加選取了8條45°的寬間距線分別編制0.03mm和0.1mm的加工深度進行預加工（圖6），以便對編程加工深度一致性進行全面驗證，結果顯示加工深度從始至終保持一致，證明了數據采集及編程的準確性。

圖6 寬間距加工走刀示意圖

正式加工選用參數3：加工深度0.2mm，轉速10000轉/分，進給量1000mm/min，一次加工到位。此次加工使用φ2mm合金刀，加工分兩步，第一步單向45°加工（圖7），第二步交叉45°加工。第一步單向45°加工1小時后，檢查刀具磨損情況，未發現明顯磨損，繼續加工2小時后，顯微鏡觀察刀頭已有明顯磨損，需更換，后續每加工2小時換一把刀，第二步交叉45°加工時考慮到刀頭每次走刀會與前面已加工完網格線產生沖擊，影響刀具壽命，所以每加工1小時換一把刀。

圖7 加工放大圖

頂蓋凸模全部加工完檢查：網格標準均勻，線條平直無扭曲，無肉眼可見毛刺，手摸感覺有輕微刮手，鍍鉻層完好，無起皮脫落現象，總體質量好（圖8、圖9）。

圖8 加工完整體圖

圖9 局部加工完放大圖

試壓件驗證

⑴網格未處理壓件驗證。為了解對加工后網格不做任何處理壓出零件狀態，我們對加工后的凸模網格未進行拋光除毛刺，直接上壓機壓件，結果零件背面全部拉毛（圖10），正面密集凸點（圖11），且零件拉毛嚴重導致進料阻力大，零件直接開裂（圖12）。

圖10 零件背面拉毛

圖11 零件表面凸點

圖12 零件開裂

圖13 模具拋光方向示意圖

圖14 模具拋光后零件背面

圖15 改善前后返修率對比

⑵網格處理后壓件驗證。對網格區域先用油石，后用砂紙拋光，拋光方向須沿加工的45°方向進行（圖13），油石選用800#，砂紙選用1000#。注意拋光時用力適當、均勻，嚴禁在局部區域拋光過度，因為如果局部拋光過度，可能造成零件局部變形，難以修復，采用多次拋光、多次壓件驗證，每次壓件后僅對拉毛區域再拋光即可，如此經過幾輪反復，最終壓出無拉毛合格零件（圖14）。

批量生產驗證及收益

此模具自2018年10月完成網格加工后已進行過多批生產，網格區溝槽經拋光后對零件基本不會造成新拉毛，由于網格區凸模與板料直接接觸面積減少，模具、板料臟點造成的零件凸包減少，零件返修率明顯下降，平均返修率由15%降到6%（圖15），擦模造成的設備停機次數也對應減少，由平均擦模6次降到平均擦模2次，改善效果明顯。

此模具有網格溝槽，如果用白色無紡布直接擦模，會刮掉擦模布纖維，粘連在模具表面造成零件凸包，所以我們先用塑料刷清潔溝槽，然后用氣槍吹，并常備平板合金銼或1000#及以上砂紙，以便模具偶爾拉毛時拋光模具。模具平時存放時需保證表面有一層油膜，以防止模具網格區生銹。

結束語

通過此次對鍍鉻后頂蓋拉延模實施網格加工，驗證了此工藝的可行性、有效性，為后續其他覆蓋件外板類零件（頂蓋、門外板、發動機罩外板）實施積累了經驗，并在實施過程中收集了從理論分析到實踐運用一系列數據，包括準備、加工各階段數據（模具型面數據采集、對比分析用時；編程、加工用時；模具調試用時；加工刀具更換頻次、數量等）及網格加工前后生產數據對比，為后續運用此工藝評估風險、預估周期積累了數據。此次加工還是在模具鍍鉻后進行，模具表面硬度增加，加工難度更大，為已量產鍍鉻模具運用此工藝奠定了基礎。