在深拉延冲压的实际生产过程中,由于高批次量的拉延成形,拉延模凹模表面与板料表面之间摩擦生热,发热会导 致模具部件之间间隙紧,增大了压边圈、凹模和板料之间的摩擦力,严重影响成形裕度较小的冲模的生产稳定性。本文对深拉延模具调试策略和方法进行了详细的阐述说明,对从事冲压制件质量管理和新车型开发相关工作的同行提供了一定的参考。
根据某主机厂新车型前门内板量产初期的生产数据统计 ,生产第 1 件时,零件状态良好(如图 1 所示);但随着生产量的提高,当生产到第 450 件后,局部位置出现缩颈开裂现象(如图 2),无法满足高批次量的稳定生产要求 , 不单会直接造成冲压件的报废 , 原材料的耗损 , 增大企业的生产支出 , 而且在其焊接过程中还会造成焊点开裂和焊点扭曲的问题。
图三、实测某车型生产过程中模具温度变化
出现缩颈 / 减薄问题的出现都是由于在拉伸过程中板料流速过慢所造成的。在拉延成型过程中板料流动的阻力有两个:一是拉延筋产生的阻力。对拉延筋的形状、数量、位置进行相应的调整 , 可以有效调节板料流动速度 , 从而解决冲压件的起皱问题。二是控制压边摩擦力。压料面的面积和压料面的光洁度对材料的流动影响比较大。在批量生产时,由于连续拉延成形,拉深模凹模表面与板料表面之间摩擦生热(如图 3),增大了压边圈、凹模和板料之间的摩擦力,严重影响成形裕度较小的冲模的生产稳定性。
模具在连续生产中,压料面越大,压料面与材料的摩擦力就会越大,摩擦力过大导致模具产生的热量,使凹模与压边圈间隙减小,导致零件生产的稳定性差。拉延槽到分模线的平面为管理面,其它区域为非管理面(如图3所示),拆除平衡块,对压边圈进行重新研合,管理面定义为强压区,对研合率要求高,需要着色均匀且着色率≥95%,非管理面为一般着色区,均匀虚着即可(如图4所示)。
图3压边圈指示图
图4压边圈着色指示图
压边圈研合完成后,不带平衡块调试出件确认对缩颈/暗裂有改善,但未完全消除。那需要开展拉延筋尺寸更改来调整材料流动的阻力。方法如下:对有缩颈/暗裂对应位置的拉延筋R角打磨,以减少材料流动的阻力,本课题调试期间筋R角减小0.5~1.0mm,经过2轮调试出件,解决起皱问题(如图5、6所示)。
图5 零件起皱位置,拉延筋高度加高图(左一左二)
图6 零件开裂位置,拉延筋高度降低(右一右二)
压边圈不带平衡块,30% 裕度调试。即下限 10%,正常压力,上限 20%。对比材料流入量。上下限的材料流入量与正常压的材料流入量相差≦ 5MM。测量方法:①测量点位置现场根据图示百格线位置确定,料边线为斜线位置为沿斜线法线测量;②材料流入量测量初始位置 D:D=A+B-C-5(上模与压边圈接触 5mm),坯料在初始位置 D 完成预成型后,在压边圈上画出坯料线(A-生产闭合高度 ;B- 压边圈顶起到位后顶杆顶出机台上表面的高度 ( 即顶杆起始位置,模具厂家设备使用卷尺测量);C- 模具成型到底时,顶杆顶出压力机工作台上表面的高度(即下死点,模具厂家设备使用钢板尺测量);③第“2”步中 成型的坯料线与到底坯料线距离为材料流入量,如图 7 所示。
图7 拉延材料流入量对比
调试完成后,批量量产前安装并调整平衡块高度(带材 料状态),凹模与平衡块着色为虚着色,平衡块与上模间隙 C1=t-0.05mm,其中 t 为材料厚度,压边圈和上模间隙均匀, 保证模具受力均匀。压边力 F 可以分解为作用于材料的压力 F1 和作用于平衡块的压力 F2。压边圈与凹模间隙小于材料 厚度,当凹模刚开始接触压边圈时压边力 F 全部作用于材料, 即 F=F1。防止局部材料流入过快导致起皱。模具继续向下 拉伸 , 由于拉伸材料会变薄,这时压边力就会分别作用于板 材和平衡块上,即 F=F1+F2。防止材料流入过快导致起皱, 也防止材料流入过慢导致开裂。模具继续向下拉伸 , 模具到 底前,材料会变薄,这时压边力全部作用在平衡块上,防止 材料流入过慢导致开裂,即 F= F2。如图 8、9 所示。
图8平衡块与凹模为虚着色接触
生产第 1 件时留拉延件,生产到 200 件时留 1 件拉延件, 生产到 400 件留 1 件拉延件,3 件对比材料流入量。材料流 入量差异约 5 ~ 6mm 左右,如图 10 所示。
图 10 拉延材料流入量对
经过多次单批量生产 800 件验证,连续生产过程中零件未发生开裂、起皱和拉伤相象,满足批量稳定生产要求。
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