沖壓高強(qiáng)板翻整鑲塊結(jié)構(gòu)

李歡迎，馬平山，江鳳振

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1 序言

高強(qiáng)板的使用在很大程度上增強(qiáng)了車身骨架強(qiáng)度，但是難以有效控制精度。為了保證車身骨架精度，對高強(qiáng)板沖壓件的精度及尺寸提出了更高的要求，由于高強(qiáng)度鋼板成形性差、易回彈等特性，故需要多次、長期整改模具才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

目前，在模具上普遍采用鑲塊拼接安裝結(jié)構(gòu)來完成中通道、中通道加強(qiáng)板、B柱加強(qiáng)板等工件的翻邊和整形等工序。在冷沖壓模具設(shè)計(jì)過程中，通常采用試驗(yàn)鑲塊，待調(diào)試穩(wěn)定后，掃描試驗(yàn)鑲塊進(jìn)行復(fù)制，采用標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)制作新鑲塊，試驗(yàn)鑲塊會在后期報廢。試驗(yàn)鑲塊、新鑲塊均需要加工、裝配、研合和調(diào)試，而且常規(guī)翻整分模線在R角中部，不利于控制回彈，項(xiàng)目開發(fā)周期長。高強(qiáng)板翻整鑲塊結(jié)構(gòu)可節(jié)省試驗(yàn)鑲塊，并將分模線設(shè)置在R角內(nèi)側(cè)，直接采用標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)制作鑲塊，縮短了模具開發(fā)周期。

2 常規(guī)鑲塊介紹

（1）常規(guī)鑲塊結(jié)構(gòu) 常規(guī)普通鑲塊通過銷釘將鑲塊精準(zhǔn)定位在模座上，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，通過螺栓將鑲塊緊固在模座上，由擋墻、鑲塊拼接面、鑲塊安裝面銷釘和螺栓控制鑲塊的6個自由度。

圖1 常規(guī)鑲塊結(jié)構(gòu)

（2）常規(guī)鑲塊及工藝簡介 將上模翻轉(zhuǎn)180°后置于存放鋼管上，壓芯拆除，制件放在上模具內(nèi)，常規(guī)鑲塊與制件貼合狀態(tài)如圖2所示。

圖2 常規(guī)鑲塊與制件貼合狀態(tài)

當(dāng)制件發(fā)生回彈、制件邊緣最大變化量L在不同值時，整改對策也不同。常規(guī)鑲塊與制件貼合狀態(tài)下的截面A—A如圖3所示。

圖3 截面A—A

當(dāng)制件回彈量L≤0.5mm時，在鑲塊擋墻及鑲塊底面追加墊片，研合完成后進(jìn)行制件檢測，制件達(dá)標(biāo)后將上模座原銷釘孔堵死，重新制作銷釘孔。

當(dāng)0.5mm≤L≤2.0mm時，由于鑲塊螺栓過孔調(diào)節(jié)量最大為0.5mm，因此在鑲塊擋墻追加0.5mm墊片，焊接型面最小為1.5mm，利用最新細(xì)化數(shù)模程序，在數(shù)控機(jī)床上加工，然后在研合機(jī)床上研合，研合完成后進(jìn)行制件檢測，制件達(dá)標(biāo)后將上模座原銷釘孔堵死，重新制作銷釘孔。

當(dāng)制件回彈量L＞2.0mm時，由于此種情況鑲塊補(bǔ)焊量＞1.5mm，所以會導(dǎo)致鑲塊變形量大。補(bǔ)焊量大不利于鑲塊自身強(qiáng)度，建議報廢原鑲塊，更換新鑲塊。

常規(guī)工藝分模線（見圖4）設(shè)計(jì)為翻邊面與壓料面的延長面的交線，故常規(guī)鑲塊、壓芯分模線設(shè)計(jì)在翻邊R角中部（截面B-B見圖5）。由于翻整分模線設(shè)計(jì)在翻邊R角中部，故翻邊鑲塊僅存在局部圓弧，在翻邊時翻邊R角懸空，翻邊應(yīng)力釋放不穩(wěn)定，制件回彈量失穩(wěn)。

圖4 分模線示意

圖5 截面B—B

3 高強(qiáng)板翻整鑲塊簡介

（1）高強(qiáng)板翻整鑲塊結(jié)構(gòu) 高強(qiáng)板翻整鑲塊在底面、背面、兩側(cè)面及兩個背面固定螺栓、兩個正面可調(diào)螺栓和一個正面固定螺栓的約束下滿足鑲塊剛體6個自由度的要求，將其固定在上模座。高強(qiáng)板鑲塊結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 高強(qiáng)板鑲塊結(jié)構(gòu)

高強(qiáng)板翻整鑲塊正面可調(diào)螺栓過孔4的調(diào)節(jié)量為±5mm，滿足鋼件大回彈量調(diào)整范圍。鑲塊正面固定螺栓過孔2直接設(shè)計(jì)并加工制作，但是在制件精度未達(dá)標(biāo)前，其對應(yīng)的上模座螺栓孔暫不制作，待制件精度合格后再進(jìn)行加工制作。

鑲塊接觸單面背空區(qū)6的范圍如圖7所示，背空深度為1.0mm，目的是減少操作人員的驗(yàn)配工作量，鑲塊另一側(cè)面擋墻不背空，目的是減少加工或研合工作量，并且便于與擋墻或擋鍵配合。背面墊板（見圖8）通過沉頭螺栓固定在上模鑲塊上，隨鑲塊一同移動。

圖7 背空區(qū)

圖8 墊板

（2）高強(qiáng)板鑲塊及工藝簡介 高強(qiáng)板制件工藝分模線（見圖9）設(shè)計(jì)在R角近制件壓料面的平面根部，截面C-C如圖10所示。此設(shè)計(jì)可整形翻整鑲塊R角，防止制件R角根部壓合不實(shí)而導(dǎo)致的回彈問題。

圖10 截面C—C

鑲塊分模線在翻邊R角內(nèi)側(cè)，故上模翻邊鑲塊包含整個R圓弧。在翻邊時翻邊R角被壓實(shí)，翻邊應(yīng)力釋放得到了有效控制，故制件回彈得到有效控制。高強(qiáng)板鑲塊安裝在上模座上的斷面上，圖11所示斷面清晰直觀地表達(dá)了裝配關(guān)系。

圖11 斷面

鑲塊包含產(chǎn)品整個R角，在上模座加工鑲塊安裝面、擋墻面和鑲塊背面螺栓安裝過孔。此件為對稱結(jié)構(gòu)，以其中一半為例，上模及鑲塊裝配如圖12所示。此高強(qiáng)板鑲塊沒有銷釘，減少了精密加工和標(biāo)準(zhǔn)件采購，操作人員拼裝方便，以左側(cè)上模座擋墻面為拼裝起點(diǎn)，從左到右依次拼裝到最右側(cè)鑲塊，然后安裝鑲塊擋鍵4，接著緊固鑲塊背面螺栓，再緊固正面螺栓。

圖12 上模及鑲塊裝配

4 結(jié)束語

常規(guī)鑲塊與高強(qiáng)板鑲塊優(yōu)缺點(diǎn)對比見表1。

表1 常規(guī)鑲塊與高強(qiáng)板鑲塊優(yōu)缺點(diǎn)對比

高強(qiáng)板鑲塊可實(shí)現(xiàn)在制件大回彈情況下，使鑲塊滿足調(diào)整空間的需求，無需試驗(yàn)鑲塊的驗(yàn)證，即可對厚板制件回彈進(jìn)行有效控制；僅采用螺栓和擋鍵固定鑲塊，取消鑲塊銷釘?shù)脑O(shè)計(jì)，減少了數(shù)控精加工工作量，僅使用內(nèi)六角扳手即可拆卸鑲塊，便于操作人員拆裝；減少了標(biāo)準(zhǔn)件的采購，節(jié)約了制造成本，為后期高強(qiáng)厚板件的拉伸模具和后續(xù)翻整模具短周期項(xiàng)目提供了可借鑒的成功案例。