盧慶國 任林保 徐典

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

沖壓拉伸工藝可以成形復(fù)雜形狀零件，且質(zhì)量好、剛性好，是一種常見的沖壓成形工藝，在汽車車身件沖壓制造的運(yùn)用非常普遍。但開裂和起皺是沖壓拉伸主要質(zhì)量缺陷，是造成沖壓件廢品最多的質(zhì)量缺陷，如果開裂零件焊成整車并流入市場，那么極有可能會(huì)導(dǎo)致整車召回事件。所以控制沖壓質(zhì)量首先要控制好開裂和起皺問題。

定義：沖壓拉伸是利用拉伸模將已沖裁好的平面毛坯壓制成各種形狀的開口空心零件，或?qū)⒁褖褐频拈_口空心毛坯進(jìn)一步制成其它形狀尺寸的開口空心零件的沖壓成形工藝，見圖1。

圖1 拉伸成形過程示意圖

其中影響沖壓質(zhì)量的沖壓生產(chǎn)三要素分別為：沖壓設(shè)備、沖壓模具、沖壓板料，下面主要從這三個(gè)方面進(jìn)行展開分析，見圖2。

圖2 生產(chǎn)過程中拉伸開裂起皺的影響因素

2 沖壓設(shè)備

2.1 壓邊力的影響與控制

壓邊力是沖壓拉伸工藝參數(shù)之一，由沖壓設(shè)備提供。壓邊的目的是為了防止凸緣起皺，壓邊力大小對沖壓拉伸開裂、起皺影響很大。壓邊力小，坯料摩擦力小，坯料流速快，切壓應(yīng)力大易導(dǎo)致起皺；壓邊大，坯料摩擦力大，坯料流速慢，拉應(yīng)力大易導(dǎo)致開裂，故應(yīng)控制好壓邊力，壓邊力應(yīng)在模具驗(yàn)收中多次試壓后最終鎖定，鎖定后的壓邊力須寫入沖壓工藝文件中，嚴(yán)格規(guī)范執(zhí)行，不得輕易改變，見圖3。

圖3

2.2 氣墊頂塊異物的影響與控制

拉伸時(shí)氣缸頂起氣墊頂塊和氣墊頂桿及壓邊圈，產(chǎn)生壓邊力，其作用是傳遞氣缸提供的壓邊力，如果氣墊頂塊表面不清潔有異物，會(huì)導(dǎo)致頂桿頂出高度不一致，影響壓料力的相對均衡性。故氣墊頂塊異物的控制應(yīng)定期清潔氣墊頂塊表面，每次沖壓完畢要檢查氣墊頂塊凸條表面，不允許有沖壓廢料等硬異物；沒用到的頂桿孔要用頂桿孔帽蓋好，防止沖壓廢料從頂桿孔掉入氣墊頂塊上。每次拆模后要及時(shí)清理工作臺(tái)表面，定期清潔工作臺(tái)溝槽里的沖壓廢料。

2.3 氣墊頂桿高度和數(shù)量的影響與控制

氣墊頂桿作用是傳遞氣缸提供的壓邊力，頂起壓邊圈，如果氣墊頂桿間高度出現(xiàn)不一致，會(huì)改變壓邊面上壓邊力狀態(tài)；氣墊頂桿是受力件，長期使用頂桿端頭易引起變形或缺角等問題，如果模具維護(hù)不到位或沖壓設(shè)備維護(hù)不到位，將加快氣墊頂桿變形和損壞速度，導(dǎo)致氣墊頂桿存在高度差，從而改變壓邊力狀態(tài)。故防止頂桿變形和損壞關(guān)鍵還是做好沖壓設(shè)備、模具、頂桿的維護(hù)和預(yù)防，頂桿缺角、凹陷、開裂、長度超差須報(bào)廢；頂桿長度定期（如1次/季）檢查。頂桿每天使用完后擦拭干凈，放置在專用存放架里，不允許亂丟亂放；同樣氣墊頂桿數(shù)量缺失會(huì)改變壓邊面上壓邊力的分布狀態(tài)，改變坯料局部進(jìn)料阻力，導(dǎo)致沖壓拉伸開裂、起皺；為防止該問題的發(fā)生最好在拉伸模上安裝“氣墊頂桿銘牌”，顯示氣墊頂桿的數(shù)量和位置，并在工藝文件中體現(xiàn)出沖壓拉伸時(shí)頂桿的數(shù)量和位置要求。

2.4 沖壓設(shè)備精度的影響與控制

上模安裝在沖壓設(shè)備的滑塊上，上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，沖壓設(shè)備精度變差對模具損傷很大，會(huì)導(dǎo)致拉伸開裂、起皺。故應(yīng)根據(jù)沖壓設(shè)備狀態(tài)，制定每季度或半年或一年定期檢測沖壓設(shè)備精度一次，如有滑塊導(dǎo)軌調(diào)整或設(shè)備大修須重新檢測，見圖4。

圖4

3 沖壓模具

3.1 模具平衡塊高度的影響與控制

通過控制平衡塊高度，來控制壓邊圈不同部位間隙和壓邊力，進(jìn)而控制和平衡壓邊圈各部位坯料的流動(dòng)速度，同時(shí)也可以減少設(shè)備精度對壓邊力的影響，對開裂或起皺影響很大。而平衡塊高度（標(biāo)準(zhǔn)平衡塊高度+墊片高度）是通過模具驗(yàn)收中多次試模確定的，每個(gè)平衡塊高度可能都不一樣，用螺栓固定在模具壓邊圈上并加防錯(cuò)標(biāo)識(shí)防止墊片丟失或用錯(cuò)位置。故平衡塊墊片數(shù)量和高度不允許隨意改變，數(shù)量不超過三片；平衡塊和墊片是受力件，所以須嚴(yán)格控制其材質(zhì)和硬度；定期檢查研配平衡塊與凹模接觸面接觸狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)離空應(yīng)重新修配平衡塊高度并制定嚴(yán)格的平衡塊墊片管理規(guī)定：開班前TPM模具點(diǎn)檢，不允許有螺栓松動(dòng)、墊片丟失、平衡塊丟失等現(xiàn)象，見圖5。

圖5 平衡塊失效往往會(huì)導(dǎo)致局部開裂起皺

3.2 壓料面拉毛的影響與控制

模具拉毛會(huì)將零件表面拉傷，坯料流動(dòng)阻力增大，嚴(yán)重的導(dǎo)致零件開裂。模具壓料面拉毛與模具材質(zhì)、表面硬度、表面光潔度，研配率以及拉伸零件材質(zhì)、厚度、拉伸深度等有直接關(guān)系。故生產(chǎn)中出現(xiàn)壓料面拉毛時(shí)可以拋光模具拉毛表面或涂拉伸油，但影響生產(chǎn)效率及零件表面質(zhì)量。長期解決辦法主要是從模具材質(zhì)、表面硬度、表面光潔度等方面著手，如TD 處理或鍍鉻等。

3.3 模具維修的影響與控制

模具緊急問題臨時(shí)維修或長期使用后定期大修，有可能是模具的壓料面、拉延筋、凹模圓角等工作表面修補(bǔ)，或其它部件的維修會(huì)導(dǎo)致模具精度有所改變，如果維修后沒試壓就用于批量生產(chǎn)容易產(chǎn)生開裂、起皺、縮頸等現(xiàn)象。故應(yīng)建立模具維修流程規(guī)范，明確何種情況維修后，生產(chǎn)必須上機(jī)調(diào)試試壓，然后檢查是否有開裂、起皺、縮頸等現(xiàn)象，形成模具問題閉環(huán)。

3.4 毛坯定位塊的影響與控制

毛坯定位塊的作用是固定板料毛坯位置。對于一些對開裂、起皺敏感的零件，如果由于缺少定位或定位松動(dòng)，導(dǎo)致毛坯放在不正確的位置，坯料的進(jìn)料阻力改變，容易產(chǎn)生開裂、起皺、縮頸等現(xiàn)象。故應(yīng)在生產(chǎn)前檢查毛坯定位塊螺栓是否有松動(dòng)；如采用四周定位，不允許操作工圖取、放料方便拆掉一些定位塊。

4 沖壓板材

4.1 材料性能波動(dòng)的影響與控制

一是材料性能指標(biāo)在正常范圍內(nèi)波動(dòng)較大，如屈服強(qiáng)度。不同鋼廠板料質(zhì)量差異較大?？刂品椒ㄖ饕欠乐褂缅e(cuò)材料牌號(hào)、更換廠家導(dǎo)致的材料性能的波動(dòng)、來料厚度檢查，并建立對材料敏感易開裂零件的清單并標(biāo)識(shí)，見圖6。

圖6

4.2 毛坯尺寸變化的影響與控制

毛坯尺寸變化會(huì)改變壓邊力的大小。產(chǎn)生原因主要是下料機(jī)的精度及料頭料尾等，控制方面主要是防止下料尺寸異常波動(dòng)，做好下料尺寸首末檢查，不符合尺寸要求的料頭料尾隔離標(biāo)識(shí)。

5 結(jié)語

對于生產(chǎn)過程中沖壓拉伸開裂、起皺的原因分析存在一定的困難，如問題逃逸到后工序或主機(jī)廠被發(fā)現(xiàn)，此時(shí)模具已合模下線入庫，由于影響因素眾多，再現(xiàn)試壓生產(chǎn)安排困難，所以往往找不到真正原因，本文從多維度對設(shè)備、模具及材料導(dǎo)致的開裂、起皺的影響因素與控制方法做了全面剖析，可以對生產(chǎn)控制加以指導(dǎo)，同時(shí)要做好經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)積累，對后續(xù)項(xiàng)目開發(fā)也會(huì)起到一定的借鑒作用。