文/張海寧，王永慧，孔慶杰，齊康寧·長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心

在模具使用過程中，模具上下模間隙及壓料力的大小對(duì)拉延、翻邊、整形工藝存在重要的影響，直接影響沖壓制件的品質(zhì)。在新模具交付或模具日常使用時(shí)，通過減小壓料面間隙，增大壓料力，控制制件在拉延、翻邊、整形過程中的材料流動(dòng)，消除制件坑、皺及制件回彈等面品、精度缺陷。而目前在各整車廠現(xiàn)場(chǎng)模具實(shí)際工作中，針對(duì)上下模壓料面壓力無有效的檢測(cè)方法，僅通過對(duì)壓料面涂抹藍(lán)丹或紅丹，確認(rèn)上模壓料面著色判定壓料面是否受力均勻，通過壓件效果驗(yàn)證整改效果是否成功，過程中完全依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)判定，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)壓面的監(jiān)控及預(yù)防性管理。

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車更新?lián)Q代的速度極大加快，整車開發(fā)周期不斷縮短，對(duì)汽車鈑金質(zhì)量的要求也越來越高，在汽車產(chǎn)業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)也促進(jìn)模具制造水平不斷提高，CAE 等各種仿真模擬軟件的使用，大大的減少了模具調(diào)試時(shí)間，但由于模具加工及裝配的誤差等因素，很難保證模具實(shí)際狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)保持一致，仍需要鉗工后期對(duì)模具的調(diào)整、研合來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。在模具調(diào)試問題中，由于模具間隙導(dǎo)致制件產(chǎn)生的坑、皺及制件回彈等面品、精度缺陷往往是比較棘手的問題，主要因?yàn)樵谀＞唛g隙調(diào)試過程中一般還是憑借涂色、照光以及試沖紙和壓鉛絲等方式估計(jì)間隙的分布情況，由于無法實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)和分析管理，因此使得模具生產(chǎn)和管理長(zhǎng)期停留在技能要求高、生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不易控制。如何快速的調(diào)整模具，快速的解決此類問題成為眾多模具廠家不斷探索、總結(jié)的問題。

間隙對(duì)制件的影響

間隙對(duì)制件品質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在：壓料面間隙直接影響板料在成形過程中所受壓力的大小，從而影響材料的流動(dòng)。在控制材料流動(dòng)的方案中，除使用方筋、雙筋、波浪筋等增加對(duì)板料的拉力以及增大模具壓邊力的方式控制材料流動(dòng)外，通過減小模具管理面、準(zhǔn)管理面間隙，控制局部材料流動(dòng)，在模具調(diào)試過程中整改制件坑、皺等面品也普遍使用。

案例一

案例二

某車型前門外板門把手部位拉延工序出現(xiàn)凹坑難以消除，依靠鉗工調(diào)試時(shí)對(duì)二序壓料芯增加型面冷補(bǔ)焊0.3mm 硅鋼片（圖4），制作30mm×50mm 的強(qiáng)壓區(qū)域，利用二序?qū)π兔娴膹?qiáng)壓，對(duì)制件坑進(jìn)行修復(fù)，緩解制件坑。

通過型面的強(qiáng)壓對(duì)于制件的面品問題能夠快速、有效的消除/緩解制件坑、皺等面品問題，但是在實(shí)際問題解決過程中，針對(duì)此類問題往往通過經(jīng)驗(yàn)豐富的鉗工在調(diào)試時(shí)通過經(jīng)驗(yàn)去嘗試性增加強(qiáng)壓，一般采用一次性補(bǔ)焊過量，通過在線調(diào)試驗(yàn)證，結(jié)合藍(lán)丹研合，得到最優(yōu)的強(qiáng)壓區(qū)域。此過程模具作業(yè)空間受限(圖5)，強(qiáng)壓區(qū)域難以使用常規(guī)壓力測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量記錄，導(dǎo)致無法快速的利用前期調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，因無前期經(jīng)驗(yàn)參考，此環(huán)節(jié)暴露出強(qiáng)壓區(qū)域制作時(shí)經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)、強(qiáng)壓區(qū)補(bǔ)焊高度無依據(jù)，調(diào)試周期長(zhǎng)以及后期強(qiáng)壓區(qū)域狀態(tài)變化后難以快速地恢復(fù)。

強(qiáng)壓區(qū)域的測(cè)量

在模具設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)好模具的間隙后，因無法定量檢測(cè)間隙，只能在裝配好模具的情況下，試沖來驗(yàn)收和修正模具，這顯然是以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。若可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)壓區(qū)域的測(cè)量，即可通過測(cè)量實(shí)際壓力值與理論壓力值對(duì)比，或通過仿真軟件對(duì)故障區(qū)域壓力的模擬，快速找到問題發(fā)生真因，指導(dǎo)實(shí)際調(diào)試過程中的模具調(diào)整，能夠縮短模具調(diào)試周期或復(fù)發(fā)故障的處理時(shí)間。

壓力測(cè)量工具——柔性薄膜壓力傳感器

柔性薄膜壓力傳感器可通過壓力采集板的壓阻隨壓力的變化，測(cè)量出檢測(cè)區(qū)域的壓力值，通過電流信號(hào)傳輸至顯示終端，由壓力感應(yīng)模塊，數(shù)據(jù)收集、發(fā)送模塊和壓力顯示終端3 部分組成(圖6)，其中壓力感應(yīng)模塊可承受1 ～300 PSI，厚度0.2mm（厚度可根據(jù)要求定制）厚度小于沖壓制件最小板料厚度(0.65mm)，工作時(shí)將壓力感應(yīng)模塊置于模具型面的強(qiáng)壓面中，由數(shù)據(jù)收集、發(fā)送模塊記錄數(shù)據(jù)并通過無線信號(hào)/藍(lán)牙將數(shù)據(jù)發(fā)至顯示終端，顯示終端將采集的壓力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖像，并顯示所有檢測(cè)點(diǎn)的壓力值。

柔性薄膜壓力傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)模具上下模壓料區(qū)域壓料力的數(shù)據(jù)化、可視化，結(jié)合制件工藝設(shè)計(jì)過程中的CAE 分析(圖7)，進(jìn)行數(shù)值差異對(duì)比，便于快速查找制件面品問題真因，并進(jìn)行快速處置，通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)模具強(qiáng)壓面的預(yù)防性管理。

柔性薄膜壓力傳感器的使用

柔性薄膜壓力傳感器壓力感應(yīng)模塊厚度0.2mm (厚度可根據(jù)要求定制)，為適應(yīng)感應(yīng)器的使用范圍，按照國(guó)內(nèi)一般汽車沖壓件板材厚度，一般可通過包覆柔性塑料的方式來制作，厚度0.6mm，測(cè)試時(shí)在依據(jù)制件的實(shí)際板料厚度對(duì)壓力感應(yīng)模塊進(jìn)行包覆，以達(dá)到與板料同厚度，提高壓力測(cè)量的準(zhǔn)確性，并且對(duì)感應(yīng)模塊進(jìn)行保護(hù)。具體使用步驟如下。

如圖8 所示，傳感器壓力感應(yīng)模塊表面包覆柔性塑料(圖9)來保護(hù)內(nèi)部線路及壓力傳感器，厚度為0.6mm，使用時(shí)在表面包覆拉延膠帶，使其厚度與測(cè)量區(qū)域板料厚度保持一致，來保證壓力測(cè)量的準(zhǔn)確性。

依據(jù)感應(yīng)模塊尺寸對(duì)制件的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行切割(圖10)，將感應(yīng)模塊放入制件孔內(nèi)(圖11)，模擬制件受力情況，通過電流數(shù)據(jù)收集與分析，得出測(cè)量部位的壓力，并在特定的APP 軟件中顯示。

結(jié)束語

利用柔性薄膜壓力傳感器壓力感應(yīng)模塊厚度為0.2mm，小于板料厚度的特性，可置于模具內(nèi)部進(jìn)行壓料面壓料力的采集，實(shí)現(xiàn)模具實(shí)際壓料力的數(shù)據(jù)化顯示，可實(shí)現(xiàn)與CAE 等仿真模擬軟件的理論壓料力進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)制件問題的快速解決，并且周期性測(cè)量模具強(qiáng)壓區(qū)域，方便模具制造企業(yè)收集、總結(jié)制作經(jīng)驗(yàn)，形成知識(shí)沉淀，也可使模具的生產(chǎn)企業(yè)監(jiān)測(cè)并分析過程變化，結(jié)合生產(chǎn)批次對(duì)模具全生命周期管理及模具重開復(fù)制提供大數(shù)據(jù)支持。減少模具鉗工的經(jīng)驗(yàn)作業(yè)，打造科技最前沿技術(shù)，促進(jìn)模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，引領(lǐng)模具行業(yè)向智能領(lǐng)域前進(jìn)。