張應(yīng)生

長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心（河北保定 071000）

1 引言

目前國內(nèi)汽車車門內(nèi)板鎖孔多為窩孔結(jié)構(gòu)，模具基本上都采用了沖孔及成形復(fù)合的結(jié)構(gòu)方式。傳統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)，鎖孔在沖孔的時候是凸模強(qiáng)制拉裂鈑金件產(chǎn)生鎖孔，在沖孔的時候凹模刃口不參與工作；另外，在沖鎖孔時，因兼顧沖鎖舌的條形孔，所以凸模與工件一般都有5°的角度。以上兩方面原因?qū)е略跊_鎖孔時凸模容易偏折及折斷。車門內(nèi)板上的鎖孔基本全部采取V型沉孔的結(jié)構(gòu),根據(jù)沖壓工藝需求，只能采用側(cè)沖、側(cè)翻孔的工藝，但在窩孔沖壓成形過程中，頻繁出現(xiàn)沖孔毛刺、窩孔整形不到位置、位置度差等問題，導(dǎo)致后工序模具需要單獨維修，裝配困難。保證窩孔沖壓成形的制件精度及產(chǎn)品品質(zhì)，也就成了降低生產(chǎn)成本的一個重要環(huán)節(jié)。

2 現(xiàn)行的窩孔成形原理及常見問題

2.1 工藝方案及成形原理

目前國內(nèi)主要的工藝方案是將沖孔及整形設(shè)置在一個工序，通過對凸模、凹模套等部件結(jié)構(gòu)的變更，達(dá)到一次沖壓完成沖孔及整形兩種功能的目的。沖壓開始后，凸模前端凸起刺中板料保證板料與凸模的相對位置，同時起到?jīng)_孔完成后防止廢料沾連凸模的功能，沖孔凸模刃口與凹模套對應(yīng)刃口完成沖孔工序，凸模后側(cè)整形凸模與凹模套對應(yīng)位置完成窩孔整形功能，如圖1、圖2所示。

圖1 常規(guī)窩孔沖孔整形工藝方案及結(jié)構(gòu)形式

圖2 常規(guī)窩孔沖孔整形結(jié)構(gòu)實現(xiàn)原理圖1.凸模 2.整形凸模 3.制件 4.凹模套 5.沖孔凸模刃口

2.2 常見問題

針對門內(nèi)板鎖孔的沖壓成形，目前大部分生產(chǎn)廠家采用的是上述工藝方案，從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)凸模接觸板料時，凹模套刃口位置仍然與制件有一定的距離，導(dǎo)致在沖孔時凹模套無法對板料位置進(jìn)行符型支撐，沖孔周圈位置發(fā)生潰縮變形，沖孔開始時，制件的潰縮變形也在同時發(fā)生，所以制件的沖孔過程是在板料的潰縮變形的過程中進(jìn)行的。這樣當(dāng)沖孔完成后沖孔毛刺就不可避免的產(chǎn)生了，如圖3所示。由于沖孔的直徑較小，不能使用頂料銷，為防止廢料粘附在凸模上，再沖裁時導(dǎo)致凸模折斷，同時還會在凸模位置設(shè)計小錐體，而在實際生產(chǎn)調(diào)試過程中，制件該位置依然出現(xiàn)嚴(yán)重的沖孔帶料現(xiàn)象（見圖4）及翻孔后窩孔開裂等問題。出現(xiàn)此類問題后只能依靠現(xiàn)場人員調(diào)試，嚴(yán)重影響項目周期，提升生產(chǎn)成本。

圖3 沖孔毛刺

圖4 沖孔帶料

有人曾提出采用反向沖孔結(jié)構(gòu)方案，即將凸模設(shè)計在凹模套內(nèi)部，將廢料沖向整形凸模內(nèi)部（見圖5），但由于采用反向沖孔后，制件廢料會隨著斜楔及上模回程運動導(dǎo)致廢料飛濺，無法有效的進(jìn)行廢料收集，而且廢料在凸模內(nèi)部發(fā)生的堵料現(xiàn)象不能及時發(fā)現(xiàn)，故應(yīng)用較少。

圖5 廢料沖向整形凸模內(nèi)部1.整形凸模 2.制件 3.整形凹模 4.沖孔凸模 5.沖孔凹模

3 窩孔沖壓成形解決方案

3.1 工藝排布

該解決方案將窩孔的沖孔及整形工序進(jìn)行分離，將沖孔工序分配在OP20（見圖6），整形工序分配至OP40（見圖7），這樣就將窩孔的沖孔整形分解成單獨的沖孔與整形，有效地避免了在沖孔時是由于整形凹模不符型導(dǎo)致的沖孔毛刺、整形開裂等問題的發(fā)生。

圖6 OP20工藝方案

圖7 OP40工藝方案

3.2 模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計注意

（1）OP20結(jié)構(gòu)方案。

下模沖孔位置設(shè)計鑲塊，后側(cè)設(shè)計斜楔驅(qū)動安裝位置，如圖8所示。上模設(shè)計修邊鑲塊及斜楔安裝位置，在鑲塊下方設(shè)計斜楔讓位，保證斜楔在進(jìn)行沖孔時有足夠的避讓空間（見圖9），壓芯位置按正常標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計凸模過孔及修邊壓料輪廓。

圖8 OP20下模結(jié)構(gòu)

圖9 OP20上模結(jié)構(gòu)

（2）OP40結(jié)構(gòu)方案。

由于制件對窩孔整形后產(chǎn)生負(fù)角，下模與普通方案一致均需采用非標(biāo)斜楔結(jié)構(gòu)，以保證沖壓完成后正常取件，不同的是，整形鑲塊不需要設(shè)置漏料孔。簡化了該位置的鑲塊結(jié)構(gòu)，如圖10所示，上模采用標(biāo)準(zhǔn)斜楔+整形凸模的結(jié)構(gòu)，可以有效的節(jié)約模具空間，如圖11所示。

圖10 OP40下模結(jié)構(gòu)

圖11 OP40上模結(jié)構(gòu)

3.3 特殊點識別

（1）OP20工序需確認(rèn)沖孔位置與修邊位置在沖壓方向上的距離（見圖12），以保證上模修邊鑲塊有足夠的生產(chǎn)強(qiáng)度。避免因鑲塊強(qiáng)度不足造成的生產(chǎn)停線，這是窩孔沖壓新工藝實現(xiàn)的基本要求。

圖12 沖孔位置與修邊位置在沖壓方向上的距離

（2）OP40工序整形凸模采用組合設(shè)計，其尾部采用與標(biāo)準(zhǔn)固定座配合的尺寸設(shè)計，這樣在生產(chǎn)現(xiàn)場可以實現(xiàn)快速更換，并能有效地降低制造成本。整形位置后期根據(jù)制件要求加工型面，保證整形精度，如圖13所示，在整形凸模前端設(shè)計導(dǎo)入斜角及定位直邊（見圖14），保證整形開始時沖孔位置與整形凸模的相對位置度。

圖13 整形凸模整體結(jié)構(gòu)1.采用標(biāo)準(zhǔn)固定座配合尺寸 2.整形凸模 3.整形凹模

圖14 整形凸模前端結(jié)構(gòu)1.整形型面 2.凸模定位直邊 3.凸模導(dǎo)入斜角 4.OP20沖孔制件

4 效果驗證

經(jīng)過在車間現(xiàn)場門鎖安裝孔位置驗證后反饋，按新的工藝及結(jié)構(gòu)方案執(zhí)行后，已成功地解決了原工藝方案中沖孔整形工序存在沖孔帶料及整形開裂等問題，而且有效地減少了該位置的調(diào)試次數(shù)，降低了調(diào)試成本，為后期窩孔沖壓成形提供了更優(yōu)的工藝及結(jié)構(gòu)方案。

5 結(jié)束語

本文主要針對沖壓模具中門鎖孔等窩孔沖壓傳統(tǒng)工藝方案中存在的問題提出了一種新的工藝及結(jié)構(gòu)方案。采用新方案后，不僅有效的杜絕了傳統(tǒng)方案中產(chǎn)生的沖孔毛刺、帶料、整形開裂等問題，同時有效的降低了模具的調(diào)試成本及整改周期。目前該方案應(yīng)用車型已進(jìn)入量產(chǎn)階段。