大众汽车门内板拉延模具调试方案
2020-02-15

文/杜敏·一汽-大众汽车有限公司成都分公司

门内板拉延模具的结构复杂,是极具代表性的深拉延模具。在模具大批量生产过程中,由于冲程次数快,工艺补充布局不合理,模具压料面与板料之间存在摩擦生热,坯料尺寸波动等因素造成制件拉延成形过程中出现开裂、缩颈、波浪、起皱等质量缺陷,造成冲压产品质量不稳定,模具的稳定性差,单件废品率、返修率居高,直接影响后期批量生产状态和汽车制造成本。

拉延模拟成形工艺分析

新模具在调试初期,因为模具调试人员对产品数据不清楚,成形工艺不了解,模具结构未掌握清楚等原因,故在新模具调试之前,必须做拉延成形数据模拟。运用计算机成形数据分析软件,设置符合大众标准要求的板料尺寸、机械性能、拉延摩擦系数等参数。检查产品安全裕度,查找危险区域,参考理论拉延走料状态,来指导模具调试人员开展实际调试工作。

从图1中的拉延成形数据模拟色变图可以看出,板料通过拉伸和压缩成形后,变厚最多处(蓝色区域)板料厚度增加0.05mm,变薄最多处(红色区域)板料厚度减少0.3mm。门内板原板料厚度为0.7mm,大众标准要求板料减薄率不能超过原板料厚度的30%,也就是0.21mm,超过板料变薄率极限,制件在拉延过程中会出现缩颈,严重时出现开裂缺陷。所以在新模具调试阶段需要通过调整拉延走料,工艺凸包大小,保证板料变薄率控制在30%以内,提高产品安全裕度。

门内板拉延深度为58mm,拉延模拟成形过程按照每10mm分段一次。从图2拉延模拟成形过程分段图中,可以确认凸凹模成形最高点以及制件不同部位,在成形过程中的变化状态。通过观察分析过程变化状态,明确不同区域的进料需求,同时可以调整模具闭合高度,对比拉延模实际状态与理论状态的变化点,便于制定调试优化措施。

从图3拉延成形模拟收料图中,查看拉延成形原料收料状态,模修人员通过现场测量实际拉延制件收料线,将实际数值与理论数值进行现场对比,计算出差值。通过调整拉延筋高度、平衡块高度、筋槽R角大小,再根据实际制件质量状态,调整进料阻力,达到合格状态。


图1 拉延成形数据模拟色变图


图2 拉延模拟成形过程分段图


图3 拉延成形模拟收料图

拉延模具常见典型缺陷

门内板拉延模常见缺陷,如图4所示,有音响口开裂、拐角平面起皱 、立面缩颈、侧壁棱子。


图4 门内板拉延模具常见缺陷

拉延模具常见典型缺陷调试优化

音响口开裂缺陷调试优化

⑴缺陷原因分析。板料音响口位置相对于模具不固定,因为落料卷宽尺寸不同,造成每垛料的音响口尺寸都不固定,偏差在5mm左右(图5),在实际生产过程中来回窜动,导致制件出现开裂(图6)。模具音响口凸凹处是在上模距离下死点只有20mm的时候开始接触,内侧板料会因为外侧板料流动的阻力及音响口控料接触较晚不能有效控制内侧板料,导致制件开裂。音响口为里外走料工艺,当内侧走料不稳定,外侧走料随压料面及筋槽R角的磨损变化,导致制件在实际生产过程中不稳定。

⑵缺陷解决方案。通过落料模控制音响口板料尺寸偏差,在不能改变原料卷宽0~5mm的情况下,确定音响口相对尺寸偏差,在条件满足的情况下调整落料模对中及侧面定位,将板料音响口相对尺寸偏差控制在±0.5mm内(图7),保证板料在OP20拉延模具中的相对位置。调整拉延模具音响口反凸高度,根据模具拉延过程中实际控料情况,加高反凸高度至20mm以上(图8),保证内侧控料提前介入,不受外侧走料影响。

通过烧焊研修减小翻边凸模R角大小,直接锁死内侧板料。模具线下维护通过测量及手摸方法监控筋槽R角大小,提前做好维护工作。通过监控压料面着色,检查压料面硬点,线下做好调试优化工作。大线生产过程中,跟踪收料线尺寸,监控内外侧板料流动变化,总结出经验值(42±2)mm(图9),在大线生产出现问题时,好及时做出调整优化。

拐角表面起皱缺陷调试优化

⑴缺陷原因分析。模具拐角拉延筋过高,在制件成形时增大进料阻力,严重时板料在成形初期已经起皱(图10),拉延筋外侧板料不但没有流入凹模,反而因为板料径向受力压缩,板料在厚度方向加厚,导致拉延筋拽料制件起皱。模具拐角两侧筋槽R角磨损或压料面着色不好(图11),导致两侧板料流入量过多,制件成形时本应成扇形向两侧展料变成两侧向内聚料起皱。


图5 音响口尺寸


图6 制件开裂


图7 板料尺寸偏差标准


图8 反凸高度


图9 收料线监控

⑵缺陷解决方案。调整模具拐角拉延筋高度(图12),在满足制件成形要求的前提下,尽量降低拐角拉延筋高度(经验值一般2~3mm),消除板料径向起皱拽料。两侧筋槽R角通过烧焊研修,减小R角大小(经验值R2~3mm),让拐角区域的板料合理向两侧展开,消除制件拐角起皱。

A柱立面开裂缩颈缺陷调试优化

⑴缺陷原因分析。上模反凸R角过小,影响板料流动,且增加制件成形时吃料量,造成制件A柱立面缩颈(图13)。模具压料面着色不好(图14),A柱区域硬点集中,增大板料进料阻力,制件成形时内部板料发生塑性变形,产生立面开裂。


图10 制件起皱


图11 压料面着色不好


图12 拉延筋高度调整


图13 立面缩颈


图14 压料面着色不好


图15 上模反凸R角


图16 制件棱子


图17 增加拉延副筋


图18 工艺凸包

⑵缺陷解决方案。优化压料面着色,研修局部压料面硬点,减小板料流动阻力,保证板料流入量能满足制件成形塑性变形需要。调试优化上模反凸R角(图15),逐步放大R角尺寸,在不影响后续匹配的情况下增大反凸R角尺寸。

B柱侧面棱子缺陷调试优化

⑴缺陷原因分析。制件拉延成形初始状态时板料流入过多,B柱区域储料随之增减,且制件工艺凸包外形尺寸不够,最终成形后板料没有完全展开,导致B柱立面出现棱子缺陷(图16)。

⑵缺陷解决方案。模具对应压料面增加拉延副筋(图17),控制该区域进料量,保证板料流入量达到合理范围内。模具对应工艺凸包(图18)通过焊接增高2~5mm,制件最终成形时能有效地将成形初期的起皱完全展开,消除B柱立面棱子。

结束语

随着汽车行业的不断进步,对汽车模具制件质量的要求也越来越高,这就要求模具设计、制造人员、模具维修人员不断地提高制造水平和实际调试优化操作技能,同时要积累丰富的调模经验,这样才能制造、调试出合格的模具,从而获得理想的冲压件,提高汽车的外观质量。


作者简介

杜敏,冲压模修技师,从事汽车模具调试维修工作12年,主要负责大众汽车新模具项目验收、批量模具质量优化及尺寸更改、模具结构工艺改进工作。