一模多件沖壓滑移線控制研究

趙 鋒，蘇傳義，趙 超，王 力

（一汽奔騰轎車有限公司，吉林 長春 130012）

0 引言

為了適應汽車行業的快速發展，以更低的制造成本實現更復雜的造型一直是沖模領域追求的目標。隨著沖壓技術的發展，目前國內一模多件設計不斷增加，如四門外板的一模四件、后背門外板的一模三件等。一模三件生產的后背門外板，3個單件成形工藝差異性較大，沖壓生產準備工作難度大，尤其當外板產生滑移線時，難以處理。現主要介紹后背門內、外板采用一模三件生產工藝時，外板上部滑移線產生的原理與控制方法。從板料定位、拉深收料線、工藝造型、拉深筋形狀及數量等方面，結合CAE模擬分析，總結了后背門外板滑移線的控制方法。

1 沖壓滑移線問題分析

1.1 問題描述

后背門外板滑移線缺陷如圖1所示，后背門外板上部表面棱線附近存在5 mm滑移線，且后背門外板上部左右兩端缺陷和滑移線位置對應，該滑移線與產品棱線形成的凹坑屬于不可接受缺陷，必須消除。

圖1 后背門外板滑移線

1.2 外板上部滑移線成因分析

通過CAE軟件進行分析時，在拉深成形過程中考慮工藝型面、板料對中狀態與進料分析對滑移線的影響，并結合實際成形，分析考慮拉深件實際出件進料狀態、階段成形狀態，通過二者對比分析確定影響因素。

1.2.1 拉深模擬分析

（1）拉深成形分析。為了保證后背門外板上、下部同時在凹模內成形充分，上、下部交接處設計工藝補充，如圖2（a）所示。減薄率分析如圖2（b）所示，圓圈處的減薄區域對應滑移線區域。

圖2 后背門外板成形分析

（2）拉深工藝補充面分析。為了保證后背門外板上、下部交接的不同角度成形充分，其交接處設計的工藝補充拔模角加大20°，且工藝補充高度與拔模角由內向外逐漸加大加深。工藝補充拔模角為51°，如圖3所示，工藝補充最深區域對應滑移線區域。

圖3 后背門外板上、下部交接處工藝補充面

（3）板料對中位置。由于要降低材料成本，板料外輪廓尺寸必須滿足材料利用率，為此在模擬分析時考慮小尺寸板料不對稱進料的對中問題。由于板料尺寸限制，進料摩擦力對板料對中的影響逐步加大，后背門外板不對稱法蘭邊狀態及對中位置如圖4所示。

圖4 后背門外板不對稱法蘭邊狀態及對中位置

（4）拉深進料線分析。板料進料線位置合理既保證了內部成形需要，又保證了拉深件不出現失效現象，后背門外板上、下部進料線顯示的數值已達到內部成型性的極限狀態（見圖5），可調裕度為零。

圖5 后背門外板上、下部板料進料線模擬狀態

（5）拉深滑移線分析。合理的進料狀態保證了內部成形需要，但無法保證內部成形的均衡狀態，在模擬分析中后背門外板上部出現滑移線（見圖6），滑移距離為2.349 mm。

圖6 后背門外板上部滑移線狀態

后背門外板上、下部位在同一個凹模內成形復雜，既要保證成形深度較淺的下部與成形深度較深的上部同時成形充分，又要控制零件回彈，因此工藝設計時在對接處增加了反成形工藝補充，在造型下行曲線的兩側（見圖2（a）圓圈處）進行深度漸變且角度漸大的工藝補充面設計。內部成形需要外部進料控制，在滿足材料利用率的前提下，板料對中位置會向成形深度較深的一側偏移，選擇合理的摩擦因數算出理論進料線位置，控制整體成形狀態。雖然對各方面進行了考慮，但模擬結果中依然存在滑移線。

1.2.2 拉深件分析

實際成形過程中，后背門外板上部多進料12 mm，下部少進料6 mm，如圖7所示，影響內部成形均衡狀態。

后背門外板上、下部成形到底前50 mm時，工藝補充反造型300 mm范圍內門外板上、下部主棱線間存在5 mm深度變化，如圖8所示，滑移線對應區域最深，影響材料平衡狀態。

調試時，后背門外板上、下部進料狀態與理論進料線存在較大偏差。上部進料過多，下部進料較少，導致成形狀態失衡，并且失衡狀態方向與內部滑移線的方向相同，加大滑移線位移（5 mm）。試驗階段的工件成形狀態是現場查明問題成因最直觀的判斷依據，外板上、下部交接型面高度差對成形材料的平衡狀態有直接影響，并且可以確認影響區域和滑移線發生區域相互對應。

圖7 后背門外板實際進料狀態

圖8 成形到底前50 mm工藝補充反造型狀態

2 對策實施及確認

2.1 整體方案

拉深模調試時，控制后期進料以減少內部工藝補充型面高度影響，再進行內部工藝補充型面角度的優化，最后進行前期進料控制的方法。在保證拉深模調試方向不偏離模擬分析的前提下，進行必要的工藝修改，如表1所示。

2.2 第一階段方案實施及確認

確認板料在模具中的位置偏移量，將板料對中位置調整到理論對中位置，滿足成形需要；調整設備的相關參數使其符合理論設定值，并調整壓力與壓邊圈頂出高度，確認成形裕度。針對后背門外板上部進料過多區域進行壓料筋槽補焊，設備調整后少進料6 mm；針對后背門外板下部進料過少區域進行壓料筋槽圓角加大0.3 mm的處理，設備調整后多進料4 mm。優化后背門外板下部壓料筋槽圓角切點與順滑度以及上部壓料間隙，使進料線位置至理論進料線刻線位置；第一階段方案實施結果如圖9所示，后背門外板上部滑移線位移尺寸縮小到2.5 mm，接近理論滑移線位移尺寸，消除非理論滑移量2.5 mm，調試至此，消除板料位置尺寸及拉深模進料穩定性影響后，才考慮產生滑移的工藝因素，并進行相應的修改。

2.3 第二階段方案實施及確認

工藝補充的修改分為工藝補充型面高度和拔模角面修改。首先進行工藝補充造型高度降低5 mm的模擬分析，結果顯示滑移線向相反方向移動0.6 mm，具有一定效果，模具結構修改后出件確認，拉深件的滑移線位移縮小至2.0 mm，消除理論滑移量0.5 mm。然后進行工藝補充拔模角面內縮10 mm的模擬分析，結果顯示滑移線向相反方向移動1.9 mm，效果更明顯，模具結構修改后出件確認，拉深件的滑移線位移縮小至1.5 mm，消除理論滑移量0.5 mm。內部工藝補充型面修改后，消除理論滑移量1.0 mm。第二階段方案實施結果如圖10所示。

工藝補充型面調整后，滑移線位移量已經縮小到1.5 mm，小于理論滑移線位移2.349 mm，為了使外板成形充分，需要對外部進行提前進料控制。

表1 滑移線調試方案

圖9 第一階段方案實施結果

圖10 第二階段方案實施結果

2.4 第三階段方案實施及確認

后背門外板下部進料線已達到理論進料線位置，但是連續成形時存在少進料1～2 mm的波動。因此在后背門外板上部進料控制二次修改前，對后背門下部進料進行二次優化，修整壓料筋圓角，消除進料不穩定性，優化后消除理論滑移量0.5 mm，滑移線位移量縮小到1.0 mm。第三階段方案實施結果如圖11所示。

對后背門外板上部外側左右端壓料筋以外區域進行膠帶控料試驗，試驗后外板上部左右端按照理論進料線位置少進料11 mm，上部立壁拉痕向下移動2.0 mm，滑移線位移尺寸為0，滑移線消除。對應滑移線區域，在后背門外板上部外側左右端法蘭邊分別找到急劇進料區域，在左右端原有壓料筋外側各增加長300 mm、高3 mm的方筋控制前期進料。后背門外板上部左右端設置壓料筋后，上部左右端按照理論進料線位置少進料13 mm，上、下部進料線位置對比理論進料線位置整體向上部移動2.0 mm，滑移線位移量為0，滑移線缺陷消除，如圖12所示。

圖11 第三階段方案實施結果

圖12 后背門外板上部左右端滑移線缺陷消除

3 結束語

通過對后背門外板一模多件滑移線的研究，得出控制滑移線的方法是保證板料對中狀態的穩定性、實際進料線位置貼近理論進料線位置、實際設備參數貼近理論設計參數、針對成形材料平衡狀態對工藝合理修改、快速進料區域進行強行控料、優化模具結構。通過上述方法可以較好地解決非對稱的一模多件滑移線問題，提升了車身外覆蓋件表面的成形質量，消除了滑移線缺陷，減少了返修成本。