解决轿车顶盖冲压缺陷的思路和方法

大洪

　　本文对轿车顶盖在冲压成形过程中容易出现的冲压缺陷进行了详细解析，在顶盖模具设计、加工和调试等环节中进行了尝试及实践，总结出了一套切实可行的有效解决方案。
　　轿车顶盖作为车身中重要的外覆盖件，其制件尺寸及表面质量要求非常高，对模具公司提出了很高的要求。为此，从冲压工艺及模具结构设计到机械加工主调试等各个环节，都要严格把控。本文就轿车顶盖模具在实际设计制造过程中需要注意的一些问题，以及如何避免冲压缺陷的方法进行了总结。
　　排气不畅导致制件变形缺陷
　　在汽车覆盖件拉延过程中，由于机床上滑块带动上模快速运动，机床下气垫带动模具压边圈快速运动，致使在模腔中的空气压力产生剧烈变化，形成负压。这种压力变化会使制件在模腔中产生变形。为了避免该现象的产生，通常我们会在上下模型面（非A级产品表面区域）布置一些φ4mm或φ6mm的排气孔，保持模腔里与外界气压一致，从而解决因排气不畅导致制件变形的问题。
　　

　　但是轿车顶盖有其独特性，上述方法不能完全解决排气不畅，从而导致制件变形。其主要原因是：轿车顶盖形状较为平缓，拉延深度较浅，有利于冲压车间提高生产效率，所以许多高速自动线冲压车间将顶盖冲压速度提至12～14件/min。这样，冲压机床上滑块提升运动速度过快，即使模腔上下型面有出气孔，也来不及调整模腔内外空气压力的平衡。因此，依然存在负压导致顶盖形面变形的问题出现，如图1所示。
　　基于此种情况，我们采取以下方法来解决：
　　1. 调整拉延模具凸模与压边圈刃口间隙
　　轿车顶盖拉延模具凸模与压边圈刃口间隙除四角部为3～5mm ，其余周圈刃口间隙由6mm过渡，最大可增至17mm（在不影响材料利用率和压边圈强度情况下）。这样就加大了模腔内外空气的流通空间，对平衡气压十分有利。
　　2. 拉延凸模边缘增加排气孔
　　如有条件可以在下模加储气罐（见图2），向模腔里送入气体，避免产生负压，导致制件变形。
　　通过加大压边力（可达到300t），使轿车顶盖在拉延时材料流入量尽可能少（如果轿车顶盖的产品允许，尽量使其成形为胀型成形），保证制件的减薄率在3%～4%以上，增加顶盖成形刚度，以抵抗负压对制件变形的影响。
　　天窗四角部位缺陷及防治方法
　　现在，主机厂轿车顶盖产品大多分有天窗和无天窗两种款式。有天窗顶盖的天窗部位是最容易出现四角塌陷问题的，如图3所示，黑色圆圈部位为易塌陷区域。
　　如果主机厂要求有、无天窗顶盖分别为两串模具完成，则该缺陷解决相对容易一些。但是，为了节省模具成本，大多数主机厂要求两种顶盖在一串模具中通过切换来完成，这就加大了治理缺陷的难度。
　　

　　经分析，出现这种缺陷的主要原因是：在天窗翻边时，四角部分属于伸长翻边。翻边后此处应力释放，圆角处所翻的立边回弹导致圆角拱起，从而引起附近四角A级面塌陷。
　　针对此问题我们提出如下解决方法：
　　1. 翻天窗工序中，在压料芯天窗周圈处设置足够的压料力，压料力不少于20t。其中，四角容易塌陷区域如果有条件，压料芯要布置氮气缸，这样可以减轻四角A级面的塌陷。
　　2. 在天窗周圈翻边时，通过控制上模翻边镶块的先后刃入，也可以有效地解决塌陷问题。我们可以根据顶盖产品表面弧长及翻边后立边的弧长差异，来判断天窗周圈的角部和直线部分的翻边镶块刃入顺序。
　　3. 在天窗周圈翻边时，我们在下模天窗洞口处增加下托芯（见图4），这样在翻边过程中一直是压料翻边。
　　这种方法既能有效地解决四角塌陷问题，又能解决翻边面的起皱问题。因为有下压料芯，所以在调试过程中可以根据实际情况，通过调整下压料芯与上模翻边镶块间隙，来控制周圈材料的流动速度，达到治理缺陷的目的。
　　结语
　　以上是我们针对在顶盖冲压工艺、结构设计和加工、调试中出现的问题进行的分析。主机厂对包括顶盖在内的冲压件表面质量、形状尺寸要求的日益严格，冲压车间对生产效率的不断提高，以及产品形状的多样化、个性化趋势越来越突出，给我们模具厂家带来了新的课题。我们只有不懈努力，提高自身对冲压的认知，把控好每个生产环节，才能满足客户的更高需求。
　　

yanchunhui

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