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(lái)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(wèn)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(guò)程

拉伸模壓料圈調(diào)試時(shí)要保證通過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(méi)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(lái)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)程，研修量的問(wèn)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(guò)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(guò)渡區(qū)和空開(kāi)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(guò)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(kāi)設(shè)計(jì)

在拉伸模壓料圈不等間隙設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)行拉伸模壓料圈的凹角清R、凹筋空開(kāi)處理，保證凹筋空開(kāi)最小0.5mm 以上，避免鉗工用砂輪機(jī)打磨空開(kāi)，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(kāi)處理

3.3 壓料圈壓料面里緊外松設(shè)計(jì)

拉伸成形過(guò)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(guò)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(guò)渡區(qū)，過(guò)渡區(qū)以外做0.1～0.2mm 空開(kāi)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(guò)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(yǔ)

綜上所述，通過(guò)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(guò)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。