梁云歡，陳州

（柳州福臻車(chē)體實(shí)業(yè)有限公司，廣西 柳州545006）

0 引 言

國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，進(jìn)步巨大，所占市場(chǎng)份額越來(lái)越大，汽車(chē)廠(chǎng)商之間以及汽車(chē)模具供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。模具廠(chǎng)商不得不提高模具質(zhì)量和生產(chǎn)效率以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

車(chē)門(mén)外板作為典型開(kāi)閉件，其成形工藝相對(duì)固定。為更有效地控制車(chē)門(mén)外板的研合質(zhì)量，提高研配效率，避免鉗工過(guò)度打磨破壞模具零件表面質(zhì)量，沖壓工藝部門(mén)自主研究完成模具零件的成形工藝與模面偏差補(bǔ)償工作，縮短了模具零件研合周期。

1 車(chē)門(mén)外板零件開(kāi)發(fā)特點(diǎn)

車(chē)門(mén)外板面積在整車(chē)中所占比例較大，因此車(chē)門(mén)零件對(duì)A面的表面質(zhì)量要求高。車(chē)門(mén)外板模具開(kāi)發(fā)采用的工藝主要是改善零件表面質(zhì)量，其核心是提升模具零件型面研合。通過(guò)模具零件型面的快速有效研合，使車(chē)門(mén)外板零件主副棱線(xiàn)造型特征更加清晰美觀(guān)，光照效果更好，加強(qiáng)整車(chē)的感官效果。

2 模面偏差補(bǔ)償工藝實(shí)施

模面偏差補(bǔ)償技術(shù)是結(jié)合零件特性、質(zhì)量要求、類(lèi)似件成形問(wèn)題和沖壓成形CAE分析結(jié)果對(duì)模具零件型面和工藝補(bǔ)充面進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。為了獲得優(yōu)良的凸、凹模間隙，對(duì)模具零件型面進(jìn)行重構(gòu)補(bǔ)償，補(bǔ)償方式包括壓邊圈強(qiáng)壓避空、上模強(qiáng)壓避空、下模避空及上模撓度補(bǔ)償，通過(guò)這些補(bǔ)償降低鉗工對(duì)模具零件型面的干預(yù)，減少人工研合型面的時(shí)間，縮短制作周期。

2.1 壓邊圈的偏差補(bǔ)償

壓邊圈在零件成形中起著重要作用，壓邊圈研合效果對(duì)零件的開(kāi)裂與起皺有著顯著影響。壓邊圈的處理主要是對(duì)壓料面進(jìn)行補(bǔ)償，主要有管理面強(qiáng)壓、壓料面避空及壓邊圈變形補(bǔ)償。

（1）管理面強(qiáng)壓與壓料面避空。如圖1所示，管理面設(shè)置0.05 mm強(qiáng)壓（見(jiàn)圖1中A處），拉深筋往外30 mm（見(jiàn)圖1中B處）保持1個(gè)料厚間隙，在30～90mm（圖1中C處）內(nèi)做過(guò)渡區(qū)域，90 mm往后避空0.3 mm（見(jiàn)圖1中D處）。壓邊圈間隙數(shù)值如表1所示。

圖1 壓邊圈處理

表1 壓邊圈間隙數(shù)值

（2）壓邊圈的變形補(bǔ)償。成形過(guò)程中，壓邊圈在頂桿與上模型面的共同作用下受力變形，中間凹陷。同時(shí)凹模在高壓力下也會(huì)產(chǎn)生變形，造成中間離空。基于此現(xiàn)象，需要對(duì)壓邊圈設(shè)置變形補(bǔ)償，補(bǔ)償經(jīng)驗(yàn)值為每1 000 mm的跨度補(bǔ)償0.06 mm。壓邊圈變形補(bǔ)償如圖2所示。

圖2 壓邊圈變形補(bǔ)償

2.2 上模偏差補(bǔ)償

拉深模的上模型面研合耗時(shí)最長(zhǎng)，上模型面研合效率影響模具的制作調(diào)試周期。另外上模型面的研合質(zhì)量也關(guān)系成形零件表面質(zhì)量。上模型面的偏差補(bǔ)償技術(shù)主要是通過(guò)改變型面間隙與設(shè)置強(qiáng)壓、避空來(lái)改善型面研合狀態(tài)，如圖3所示。

圖3 上模強(qiáng)壓避空

上模型面偏差補(bǔ)償主要通過(guò)以下3個(gè)方式：強(qiáng)壓、避空和撓度補(bǔ)償。

（1）型面強(qiáng)壓。模具研合最理想狀態(tài)是全型面研合，但這增加了研合難度及工作量，因此針對(duì)重點(diǎn)研合區(qū)域設(shè)置0.1 mm強(qiáng)壓，減小上、下模間隙。車(chē)門(mén)外板零件的重點(diǎn)區(qū)域有主副棱線(xiàn)兩側(cè)20 mm處與周圈A面40 mm處。強(qiáng)壓范圍如圖4所示，強(qiáng)壓設(shè)置如表2所示。

圖4 上模強(qiáng)壓處理

表2 上模強(qiáng)壓間隙值

圖4中a區(qū)域制作0.1 mm強(qiáng)壓，強(qiáng)壓是按沖壓方向平移處理。強(qiáng)壓區(qū)域與非強(qiáng)壓區(qū)域要求過(guò)渡光順，過(guò)渡面需處理均勻，對(duì)重構(gòu)的面進(jìn)行模面斑馬紋檢查，使其達(dá)到相應(yīng)的面檢查標(biāo)準(zhǔn)，避免因數(shù)模制作造成的零件缺陷。通過(guò)強(qiáng)壓處理可以確保重要特征面（主副棱線(xiàn)）的清晰度與易產(chǎn)生表面缺陷的區(qū)域（周圈A面）在研配時(shí)對(duì)應(yīng)區(qū)域著色狀態(tài)明顯，提高研合效率，確保表面質(zhì)量。

（2）型面避空。避空處理是指將工藝補(bǔ)充區(qū)域型面及凸臺(tái)造型對(duì)應(yīng)的凹側(cè)型面進(jìn)行放大間隙處理，與強(qiáng)壓做法不同，避空為面法向偏置處理。車(chē)門(mén)外板的避空處理如圖5所示，型面避空0.5 mm或2.0 mm，確保這些區(qū)域在進(jìn)行研合時(shí)無(wú)著色，避免多余的型面打磨。后工序廢料到對(duì)應(yīng)位置40 mm范圍內(nèi)保持1個(gè)料厚間隙，目的是便于拉深件在下一工序的型面符型定位。

圖5 上模型面避空處理

（3）撓度補(bǔ)償。撓度補(bǔ)償主要是補(bǔ)償模具在高壓力作用下的變形，變形原理如圖6所示，以車(chē)門(mén)外板為例，成形力約5 000 kN，下模與下機(jī)臺(tái)受到向下的作用力，根據(jù)力的相互作用原理，上模與壓力機(jī)滑塊受到向上的作用力。由于模具與上、下機(jī)臺(tái)滑塊是腔體結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖7），下機(jī)臺(tái)與上滑塊發(fā)生輕微的彎曲變形，下機(jī)臺(tái)帶動(dòng)下模向下變形，上滑塊帶動(dòng)上模的兩端向下變形，造成中間空虛，在合并的區(qū)域無(wú)著色。

圖6 壓力機(jī)變形原理

圖7 模具與機(jī)臺(tái)腔體結(jié)構(gòu)

前期模擬分析階段采用有限元分析軟件計(jì)算得到板件成形過(guò)程的力分布數(shù)據(jù)，投射到模具的3D數(shù)模上。根據(jù)分析以往類(lèi)似零件的生產(chǎn)壓力，得到具體的理論變形數(shù)值。通過(guò)分析結(jié)果與實(shí)際補(bǔ)償效果對(duì)比，總結(jié)得出該車(chē)門(mén)外板的撓度補(bǔ)償最大值為0.45 mm，如圖8所示。

圖8 上模撓度補(bǔ)償方案

2.3 凸模偏差補(bǔ)償

凸模的偏差補(bǔ)償主要有以下2個(gè)方式：①造型凹側(cè)避空；②根據(jù)變薄率均值設(shè)置料厚。

（1）造型凹側(cè)避空。下模避空與上模避空一致，目的是減少研配面積，提升研合效率，下模型面避空處理如圖9所示。圖9所示區(qū)域下模避空0.3 mm，確保該區(qū)域在模具研合時(shí)無(wú)著色，避免多余的型面打磨。

圖9 下模避空處理

（2）根據(jù)變薄率均值設(shè)置料厚。由于板材在拉深過(guò)程中會(huì)變薄，成形后零件厚度小于原始厚度，此時(shí)按原始板材料厚加工型面，可能無(wú)明顯著色。目前有2種設(shè)置加工料厚的方式：①根據(jù)變形后的料厚加工，制作不等料厚的數(shù)模型面；②根據(jù)變薄后的厚度取均值。由于門(mén)外板屬于外觀(guān)零件，型面質(zhì)量要求高，若采用不等料厚加工，模面存在扭曲的風(fēng)險(xiǎn)，采取根據(jù)變薄后料厚取均值的方式。如圖10所示，該車(chē)門(mén)外板變薄后料厚為0.591～0.621 mm，取均值料厚為0.61 mm。

圖10 變薄后的料厚

3 模面偏差補(bǔ)償措施的實(shí)施效果

模具首次研合如圖11所示，效果較好，型面偏差量少，要求研合的區(qū)域都顯現(xiàn)著色。后期只需要采取推油石的方式進(jìn)行精研合提升，減少了氣動(dòng)/電動(dòng)工具的使用，避免其對(duì)模具零件表面質(zhì)量的破壞。

圖11 模具零件型面首次研合效果

4 結(jié)束語(yǔ)

模面偏差補(bǔ)償已經(jīng)成為汽車(chē)車(chē)身零件開(kāi)發(fā)的核心工藝，通過(guò)補(bǔ)償工藝的實(shí)施，縮短了模具調(diào)試研配周期，零件表面質(zhì)量控制也日趨完善，同時(shí)也減少了鉗工的型面打磨工作量。但目前模面偏差補(bǔ)償技術(shù)仍處在不斷完善優(yōu)化的過(guò)程，其推廣應(yīng)用需要結(jié)合模具開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，不斷總結(jié)各因素對(duì)型面研配的影響，才能在模具的開(kāi)發(fā)上取得穩(wěn)定良好的效果。