梁類件修沖模強度問題解決方法

吳曉萌，陳亞寧，李瑞串

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000）

1 引言

某車型前地板座椅橫梁自量產至今頻繁發生模具凸模、斜楔、鑲塊損壞，制件少孔問題，此類模具事故的發生不但導致生產線長時間停機和大量不良品，而且影響模具使用壽命，如圖1所示。

圖1 座椅橫梁鑲塊失效模式

2 問題原因分析

（1）沖孔排布密集導致鑲塊強度不足。由于孔位排布問題，造成修沖模具一個鑲塊上存在3個甚至3個以上沖孔，且孔間距小于10mm，而鑲塊壁厚缺不足15mm，因此鑲塊本身強度低，如圖2所示。

圖2 鑲塊厚度

（2）堵料導致鑲塊損壞。如摘要中所述，側沖模具鑲塊逃料空間與結構強度之間存在沖突，在鑲塊壁厚強度本身并不高的情況下，逃料空間仍然不足，修沖模設計規范，逃料空間＞料片對角長度，而座椅橫梁方形料片對角長100mm，鑲塊最大逃料空間36mm，遠低于模具設計標準，如圖3所示。

圖3 逃料空間

綜上所述，座椅橫梁同其他梁類件一樣，由于逃料空間不足導致堵料問題頻發，造成鑲塊出現裂紋、崩塌甚至斷裂的情況。

3 整改方案探索

（1）取消方孔或減小方孔尺寸。大方孔是導致鑲塊逃料空間與鑲塊強度存在矛盾的關鍵，因此取消方孔可以從根本上解決當前問題，減小方孔尺寸也可以降低問題發生風險，如圖4所示。

圖4 取消圖中方孔

（2）增加修沖工序。在現有模具基礎上，再增加一序修沖模，分散密集沖孔，可以降低問題發生風險。

（3）沖裁工藝重排。重新排布沖裁工藝，消除沖裁工序排布緊湊、鑲塊強度降低的情況。

4 方案可行性分析

（1）方案一：制件方孔為線束過孔，為保證線束排布，方孔不能取消也不能變更尺寸。

（2）方案二：增加修沖工序可以極大限度的緩解當前沖孔模具的情況，但此座椅橫梁為多工位模具，增加一序修沖模后無法匹配工作臺。

（3）方案三：在沖壓工序，沖裁排布本身已經極其緊湊，無法繼續優化；但如果將方孔沖裁由沖壓工序變更至落料工序，工藝、結構上完全可以實現，也可以緩解沖裁工序緊湊的沖裁排布，如圖5所示。

圖5 方孔沖裁由落料工序完成

5 方案的進一步探索

綜合分析，作為模具中期改造項目，方案三不僅可以從根本上解決問題，而且成本投入和后期工作量方面也具備巨大優勢，具體如下：

（1）沖孔前移至落料模后，側沖變為正沖，模具結構簡單、變動量小。

（2）修沖工序工作壓力釋放，消除故障風險。

（3）只針對落料模進行復制或改造，不影響產品整體品質和精度。

6 落料模改造復制方案

（1）孔位校準。

座椅橫梁的沖壓工藝流程，落料→整形→沖孔，若將方孔沖裁提前至落料模，那么考慮整形工序對沖孔的影響，數?？孜粩祿厝挥衅?，因此需要重新校準孔位。

首先依據數?？孜粩祿诎辶仙锨懈畛龇娇?，并壓制成型，借助檢具和三坐標測量儀測量實際孔位偏差數據，最后更新數?？孜粩祿?；重復上述過程直至孔位最終偏差量≤±0.1mm，數據凍結，如圖6、圖7所示。

圖6 數模孔位數據

圖7 孔位校準數據

（2）模具復制。

孔徑、孔位數據校準凍結后，制定模具改造復制方案，通過研究模具圖紙，橫梁模具空間，發現模具不具備改造條件，因此最終確定重新設計復制落料模，如圖8所示。

圖8 落料模圖紙

（3）效果驗證。

模具復制完畢后，借助檢具和三坐標測量儀數據，經過多輪調試、驗證，制件精度回復正常，修沖工序相關凸模、斜楔拆除，從根本上消除了模具隱患，宣告模具復制方案取得成功。

7 總結

座椅橫梁本身開發了落料模，此方案才有了施展空間，然而多數梁類件未開發落料模，無法應用此方案來解決問題。歸根結底，模具的設計、制造和后期管理就是解決沖突的過程，本位描述的模具強度與逃料空間的沖突之外，還有很多的沖突需要解決，這要求我們具備更開放的思維、更開闊的眼界和更大膽的設想；或許不久的將來，沖壓人將顛覆當前的模具設計模式，更簡單、更科學的完成沖壓件的生產制造。