1、汽車覆蓋件試模調(diào)整問題 引言 汽車大型覆蓋件的整車模具相對(duì)于單副（或是單套）模具及其他沖壓件模具的調(diào)整更困難，更復(fù)雜。因?yàn)檐嚿碓O(shè)計(jì)、鈑件設(shè)計(jì)、沖壓工藝設(shè)計(jì)、沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鑄造、機(jī)械加工以及鉗工裝配等任何一個(gè)環(huán)節(jié)的缺陷都將在試模調(diào)整的過程中暴露出來，尤其是理想化數(shù)模的缺陷。同時(shí)，白車身焊接工藝、整車總裝工藝及整車評(píng)價(jià)等各方面協(xié)調(diào)匹配中，也會(huì)對(duì)沖模調(diào)整提出苛刻的要求。最終狀態(tài)的模具是否能夠沖壓出符合白車身和整車要求的鈑件，達(dá)到CAD/DATE要求，往往取決于沖壓車間現(xiàn)場的工藝驗(yàn)證水平。 1 汽車覆蓋件試模調(diào)整工藝簡介 1） 拉伸模的調(diào)整是覆蓋件模具調(diào)整中最困難且較麻煩的。合格的拉伸件是修邊模（含沖

2、孔）和翻邊模等調(diào)整的主要基準(zhǔn)，同時(shí)前工序件是后工序模具研合調(diào)整的主要基準(zhǔn)，后工序件的工藝性不足需要追蹤到修邊模拉伸模進(jìn)行工藝調(diào)整。 2） 拉伸模調(diào)整的一般順序?yàn)椋篴.調(diào)整凸模、壓邊圈尺寸及外觀穩(wěn)定；b.研磨調(diào)整壓料圈及凹模壓料面和拉伸筋（拉伸槽）；c.按凸模研磨調(diào)整凹模，同時(shí)調(diào)整凸模凹模之間料厚和間隙；d.拋光壓料面及拉伸筋（拉伸槽）和凹模圓角等工作面；e.用原坯料試沖調(diào)整拉伸模，消除缺陷，確定定位具位置。 3） 修邊模（含沖孔模）調(diào)整：a.調(diào)整各部分間隙；b.用前工序件形狀研合凸模、凹模及壓料板工作面，確定定位，消除壓傷等缺陷；c.確認(rèn)拉伸工藝補(bǔ)充余肉造型，追蹤拉伸模工藝變更；d.調(diào)整廢料刀

3、使廢料排出順暢，同時(shí)保證操作性良好及沖孔漏料通暢；e.調(diào)整壓料卸料彈性元件及附件的力量大小和行程；校正凸凹模刃口的垂直度；并將所有與工件接觸的工作型面整面拋光；f.解決一些難以處理的表面缺陷，即凸凹不平、歪斜、廢料刀與主刀接口毛刺、料多及拉傷等。 4） 翻邊模的調(diào)整主要是消除皺褶、開裂、拉傷以及尺寸超差。對(duì)于外覆蓋件，前工序件、定位型面及壓料板三者之間要研合到位，凸與凹圓角間隙處理要細(xì)致，尤其門外板件包邊部位，以保證貼合率非常好。 5） 外覆蓋件的拉伸模、修邊模及翻邊模等試模調(diào)整中的主要問題點(diǎn)有：凸凹不平、角凹陷、沖撞線、線不暢、料多、拉傷、毛刺、回彈及尺寸超差等，其中R角不良、回彈、凸凹不平

4、及沖撞線等是非常難解決的問題。 2 試模調(diào)整鉗工與CAE/CAD/CAM/CAT的關(guān)系 只有通過不斷試模調(diào)整，才能沖壓出合格鈑件；同時(shí)，沖壓模具是非標(biāo)的單個(gè)產(chǎn)品，其調(diào)整很大一部分工作是依賴現(xiàn)場工藝技術(shù)人員的指導(dǎo)與模具鉗工的技藝相互配合而完成。例如修正翼子板和門等鈑件的表面不平，CAE/CAD/CAM/CAT不管是否采用何種方案都是不可能實(shí)現(xiàn)的，但是有多年經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場人員卻能夠修正此類問題，他們所用的方法多是根據(jù)過去很多年的親身體驗(yàn)所得。這是一種實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)工程學(xué)（鉗工直覺）的數(shù)據(jù)信息，如果沒有模具鉗工參與，絕對(duì)不可能達(dá)到真正意義的CAE/CAD/CAM/CAT。 試模鉗工在數(shù)字化調(diào)整中遇到許多障礙

5、，但是各模具廠家均采用高速化數(shù)控機(jī)器的精細(xì)加工來提高沖模的精度與外觀。 綜合沖壓覆蓋件模具制作流程，可分4大步驟： 1） 建立加工模具型面的數(shù)據(jù)（模）（包括鈑件數(shù)模、沖壓工藝及模具結(jié)構(gòu)數(shù)模等）； 2） 根據(jù)第一部分的數(shù)據(jù)（模）進(jìn)行機(jī)械加工； 3） 組立及手工修配研磨模具； 4） 機(jī)臺(tái)試模調(diào)整，直到?jīng)_壓出合格的覆蓋件。 通過第1、第2步的數(shù)據(jù)管理至少能使數(shù)據(jù)反饋回來，經(jīng)過第3、第4步后才能生產(chǎn)出鈑件，在此過程中不斷測量的數(shù)據(jù)與原始數(shù)模的偏差將會(huì)越來越遠(yuǎn)。良好的CAE/CAD/CAM等數(shù)據(jù)模型應(yīng)該包含覆蓋件模具調(diào)整鉗工熟練的感覺、數(shù)據(jù)板料特征值、模具結(jié)構(gòu)及壓力機(jī)參數(shù)等經(jīng)驗(yàn)因素，但是此數(shù)據(jù)模型的可靠

6、性需要進(jìn)一步研究。 例如車門外板扣手周邊的凹凸不平通常有2種調(diào)整方法：a、研磨下模的凸出部分；b、加高凹陷部分周邊。因?yàn)殚T扣手周邊的尺寸與回彈，造型結(jié)構(gòu)等詳細(xì)情況不同，所以不能憑此判斷誰對(duì)誰錯(cuò)。換句話說，可以根據(jù)多種因素來修正凹凸不平問題（利用先進(jìn)測量儀器采集此處數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)備、分析、研究、建模，行業(yè)內(nèi)一直也在進(jìn)行中）。因此，簡單地將扣手周邊數(shù)字化相當(dāng)困難，試模調(diào)整鉗工與CAE/CAD/CAM/CAT將永遠(yuǎn)是一對(duì)對(duì)立統(tǒng)一的矛盾。 3 高速雕刻機(jī)加工對(duì)壓力機(jī)合模調(diào)整的影響 3.1 高速雕刻機(jī)與壓力機(jī)的精度 高速雕刻機(jī)工作臺(tái)面與主軸的左右運(yùn)動(dòng)平行度在0.04/1000以內(nèi)。壓力機(jī)的工作臺(tái)上平面與滑塊

7、下平面的平行精度在0.10/1000以內(nèi)。將雕刻后的模具上下型在壓力機(jī)內(nèi)研合，這有使模具精度下降的趨勢，為了確保模具的精度，需要在高速雕刻機(jī)回程上設(shè)置模具Z方向基準(zhǔn)面；同時(shí)在合模調(diào)整前必須確認(rèn)壓力機(jī)工作臺(tái)上平面與滑塊下平面的平行度。對(duì)于在壓力機(jī)上合模調(diào)整，要充分相信高速雕刻機(jī)加工的型面（R角等）的準(zhǔn)確度。壓力機(jī)上合模研配的重點(diǎn)是凸、凹模之間板料厚度、貼合性及均勻性的調(diào)整；同時(shí)對(duì)上下模、壓料板及卸料板的干涉進(jìn)行檢查調(diào)整。對(duì)于外板件，需要考慮拉伸模基準(zhǔn)模的保麗龍、石膏實(shí)物等進(jìn)行試驗(yàn)機(jī)加工判斷。 3.2 提高高速雕刻機(jī)加工精度方法探討 1） 在雕刻機(jī)本體上安裝傳感器，按照溫度變化，通過事先模擬的數(shù)據(jù)

8、補(bǔ)償Z值； 2） 設(shè)置刀具消耗的補(bǔ)償量，有時(shí)超過0.05mm； 3） 球面刀具的研磨精度用NC研磨，確保在0.02mm以內(nèi)； 4） 使用帶平衡器的高速回轉(zhuǎn)卡盤； 5） 盡量采用最短的刀具，同時(shí)避免各種安裝工具的干涉； 6） 為了控制加工變形，設(shè)置恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速； 7） 盡可能型面一次加工完，預(yù)防變位誤差； 8） 車間的工作環(huán)境良好。 4 拉伸模毛坯材料的定位安裝的時(shí)間切入點(diǎn) 在沖壓鈑件的成本中，材料費(fèi)用所占的比重相當(dāng)高。在保證質(zhì)量的情況下，盡可能減小毛坯尺寸和使用較低牌號(hào)的材料是沖壓生產(chǎn)廠家的追求。但是拉伸模的調(diào)試是非常需要時(shí)間的，而且在拉伸過程中的穩(wěn)定性非常難以控制。隨著CAE的發(fā)展以及變形流動(dòng)

9、量均衡的薄板材料的開發(fā)，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)比較理想的壓料型面相對(duì)變得容易。在第1次試模時(shí)就可以設(shè)定毛坯材料的定位，這對(duì)拉伸模的調(diào)試是比較實(shí)用的，尤其是對(duì)于外鈑件，其質(zhì)量穩(wěn)定將會(huì)提高試模的效率。 5 工序研合基準(zhǔn)的確定 對(duì)于拉伸模，一般要求凸、凹模之間板厚間隙整體均勻；調(diào)整時(shí)應(yīng)在壓料力和主壓力能夠充分調(diào)整的壓力機(jī)上試模。在壓力機(jī)上研合壓邊圈面時(shí)需要注意研合余量的設(shè)定，即預(yù)留將會(huì)發(fā)生凹凸不平部位的研合余量。一般為了在壓力機(jī)上研合時(shí)保證0.10.2mm的加工余量，因而使拉伸相對(duì)于成品較淺。用拉伸件研合切邊模，要修整包括車身輪廓線R干涉部位研合至切邊刀周邊間隙消除。從而，修邊模的型面成為一個(gè)不同于用C

10、AD制成的型面，此型面與壓料板和與后工程的吻合程度將會(huì)偏離較遠(yuǎn)，并慢慢地惡化。拉伸件深度不到位，就會(huì)導(dǎo)致修邊模、切邊模及翻邊模等工序件不合格。因此，此時(shí)需要用修邊模的下模代替拉伸件的檢具（即作為基準(zhǔn)），對(duì)于不吻合部分不要研磨切邊模，而是修正拉伸模。把后工程模具全部看作是前工程件的檢具，對(duì)CAE/CAD/CAM制造的模具及汽車覆蓋件模具來講必須明確這一點(diǎn)，為的是確認(rèn)和確保每一個(gè)工序的質(zhì)量。因此，要檢查最終鈑件，應(yīng)將不合格的部分反饋到拉伸模上進(jìn)行對(duì)比、修整。 6 R角的處理 6.1 正確R角的尋找 模具R角一般都習(xí)慣一點(diǎn)一點(diǎn)地修，把小的弄成大的容易，相反，將大R角改小需要補(bǔ)焊等工藝處理，質(zhì)量與交貨

11、期將受影響。模具設(shè)計(jì)與制造對(duì)R角的考慮不多，只做簡單的要求，對(duì)R角現(xiàn)場修配，工件棱角的平直度也需用鉗工手工修正R角。同時(shí)，R角的光潔度和拉伸性不良（開裂、暗裂、起皺）問題也要同車身設(shè)計(jì)部門進(jìn)行商量，找出解決問題的方法，對(duì)于新模具R角大小尤其難以處理，R角的研配都要在試模中艱難地進(jìn)行調(diào)整尋找。鉗工（感覺）依照以前相似的鈑件的同部位R角的大小為依據(jù)選取數(shù)據(jù)，將凸模和壓邊圈的R角都修磨成標(biāo)準(zhǔn)R角，再放在壓力機(jī)上進(jìn)行試模調(diào)整，無疑將會(huì)縮短試模調(diào)整時(shí)間。 6.2 R角修正 1） 不能使用砂輪機(jī)修整R角。模具R角及表面補(bǔ)焊后，雖然也能夠磨削順暢，但是會(huì)降低精度，（補(bǔ)焊后）動(dòng)用砂輪機(jī)打磨很容易弄傷模具。汽車

12、外覆蓋件必須避免采用此種方法。如果有CAM程式能夠在高速雕刻機(jī)上實(shí)現(xiàn)模具棱線及型面，將不需要使用砂輪機(jī)打磨模具R角及型面。這是CAD/CAM/CAE研究的主要方向。 2） R角的修正過程中，現(xiàn)場模具調(diào)試試模仍需要用到砂輪機(jī)。對(duì)于拉伸模的R角，如果拉伸成型性不好，盲目地將R角加大到最大限度，這樣是非常可怕的?，F(xiàn)場試模鉗工根據(jù)過去的類似鈑件評(píng)借經(jīng)驗(yàn)判斷R角的可行性，因此在模具設(shè)定R角時(shí)，經(jīng)驗(yàn)豐富的鉗工一定要參與研討。為了在試模過程中不出現(xiàn)裂，對(duì)R角的修整是必要的。在試模過程中也有可能用到砂輪機(jī)打磨或者在壓力機(jī)上進(jìn)行手工磨制R角研合，但是這樣一來，NC加工的精度及表面光潔度都會(huì)有所降低。如果按照上面

13、側(cè)面R角（如圖1）這種順序修整，并采用油石網(wǎng)格研磨，盡可能使曲面非常順暢，就可以把對(duì)R角的不良影響程度降至最低。 6.3 R角的數(shù)據(jù)反饋 很難測量汽車覆蓋件自由曲面的R角，手工測量很不準(zhǔn)確。當(dāng)前采用CAD/CAM/CAE/CAT設(shè)計(jì)與制造模具成為主流，實(shí)際模具的R角尺寸必須用數(shù)據(jù)反饋到CAD/CAM/CAE/CAT中，利用類似非接觸式激光等先進(jìn)測量儀能夠可靠快速地把正確的R角數(shù)據(jù)采集下來。 在模具修整現(xiàn)場，預(yù)先設(shè)定的R角必須可靠，調(diào)整鉗工人員按此打磨和研配，拉伸模的穩(wěn)定性就可以在R角的打磨研配拋光中得到有效控制。 7 回彈的估設(shè)方法 汽車外覆蓋件是大尺寸自由曲面的鈑件，回彈很難定量處理，這種鈑

14、件不是以與標(biāo)準(zhǔn)面的絕對(duì)偏差作為質(zhì)量要求，而是主要靠感官檢查，檢查重點(diǎn)多是收縮、凹陷、凸凹不平及角凹陷等定形不良現(xiàn)象。 沖壓塑性變形，在屈服低點(diǎn)以上讓薄板發(fā)生永久變形，回彈本身應(yīng)該是相當(dāng)小的，但是為了節(jié)約毛坯材料，成型區(qū)域往往在永久變形區(qū)以外。為了盡量使得成品相對(duì)于設(shè)計(jì)回彈盡量地小，可以采用以下辦法：a.采用屈服點(diǎn)低的材料；b.車身造型時(shí)盡可能使用超凸面；c.在拉伸模凸模設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)不同形狀、板厚和材質(zhì)，設(shè)定不同的回彈量以進(jìn)行工藝補(bǔ)償；d.提高模具剛性；e.調(diào)整時(shí)增加模面配合狀態(tài)。 有時(shí)為了節(jié)約材料，不讓其成型到永久成型區(qū)域以內(nèi)，此時(shí)回彈的預(yù)計(jì)如圖2所示，如果拉伸、修邊及翻邊等沒有仔細(xì)地計(jì)算（如

15、圖3），A處的預(yù)估則是靠調(diào)整鉗工直覺告訴設(shè)計(jì)人員，預(yù)估量在拉伸模中推算。另外，采用NC程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)如何推算也是因人而異。因此，工藝設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、NC程序及調(diào)整鉗工等模具制造要求全工序人員必須共同參與討論，確定回彈量。 在拉伸中使用類似翻邊的成型方法，或在凸模R角上設(shè)定工藝余料（如圖4），例如引擎蓋內(nèi)外板、頂蓬外板前部等。 8 修（切）邊線的修正 門外板形狀相對(duì)簡單的板件也多發(fā)生切邊長度尺寸不準(zhǔn)的現(xiàn)象，原因是雖然用高速雕刻機(jī)在上下模具加工階段進(jìn)行了刀口吻合，但是由于拉伸件的R角的大小和側(cè)壁的回彈等形狀品質(zhì)誤差；拉伸工序件在修邊模上的定位誤差；展開長度設(shè)定的誤差等等都將影響切邊線。從圖4中可以

16、看出，負(fù)偏差的切邊長度與正偏差的切邊長度相比，明顯先做的模具修正工時(shí)要多。要縮短試模調(diào)整的工時(shí)，減小切邊線的修正工時(shí)是非常必要的，折邊長度L=l+A+B的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法必須明確規(guī)定A、B值。 9 翻邊（折邊）尺寸超差的控制 雖然車身的門外板、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板及背門外板的形狀幾乎相同，但是凸模折邊面的角度和間隙，會(huì)因不同模具設(shè)計(jì)者也會(huì)發(fā)生變化。折邊長度的不同也使得調(diào)整不同。薄板的變形中心線也是假想線，因此，外覆蓋件模具制作過程中誤差是不可避免的。但是，對(duì)于相同或類似的翻邊工藝，模具廠的設(shè)計(jì)、機(jī)加工、裝配以及調(diào)試鉗工都認(rèn)同的工藝必須標(biāo)準(zhǔn)化，這對(duì)控制翻邊尺寸超差是非常必要的。 門外板等翻邊長度出入（如圖

17、5所示）。如果控制凸處（正公差），折邊長度就會(huì)有變短的傾向，這有回彈原因；同時(shí)也有拉伸模的原因（如圖6所示）。A處側(cè)壁的間隙大或模具導(dǎo)向面的間隙大，都產(chǎn)生圖5的情況。因此與設(shè)計(jì)的沖壓產(chǎn)品形狀相比會(huì)出現(xiàn)下垂面。 因此，在沖壓產(chǎn)品由于R太小而發(fā)生開裂時(shí)，大多數(shù)對(duì)策就是把拉伸凸模和凹模R角放大，所以預(yù)先將切邊長度設(shè)定的長一些，相對(duì)縮短切邊長度是比較容易的。如果拉伸模的R角做得非常規(guī)范，以毛坯材料厚度和拉伸件R角厚度為基準(zhǔn)，與CAE預(yù)想得板厚進(jìn)行比較，取得相對(duì)一致，折邊尺寸是可以控制在公差內(nèi)的。 10 沖壓件的投取以及廢料的處理 令人難以相信的事實(shí)是在試模過程中，20%以上的時(shí)間是用在工件的投入、取出以及對(duì)廢料的處理等生產(chǎn)操作性問題上。形狀奇異的覆蓋件，由于不同的型面定位與支撐，會(huì)產(chǎn)生不同的變形，同時(shí)生產(chǎn)操作性也會(huì)受到影響。廢料的排出是利用自重下落方式，實(shí)際生產(chǎn)操作時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率，調(diào)整鉗工需及時(shí)修正不順暢的地方，模具結(jié)構(gòu)圖中總是難以反映出來。如果模具設(shè)計(jì)者在下次模具設(shè)計(jì)時(shí)得不到改善效果的反饋意見，鉗工的工作量將又無形增加。但是作為模具設(shè)計(jì)者在進(jìn)行沖壓工藝及模具機(jī)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮：a.輕量化設(shè)計(jì)，采用活動(dòng)的鑲塊部件；b.強(qiáng)制性廢料的收集處理；c.毛坯及工序件進(jìn)出料的自動(dòng)化或半自動(dòng)化；d.在聯(lián)