如何提高汽車覆蓋件拉延件的質(zhì)量

1、淺談如何提高汽車覆蓋件拉延件的質(zhì)量汽車覆蓋件是組成汽車車身的薄板沖壓件。它具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大及表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。形狀復(fù)雜的覆蓋件往往要經(jīng)過多道工序才能完成。與其它沖壓件相同，汽車覆蓋件拉延件質(zhì)量的好壞直接決定著最終產(chǎn)品件的外觀質(zhì)量，因此了解影響汽車覆蓋件拉延件質(zhì)量的因素，從而采取相應(yīng)的措施來提高拉延件的質(zhì)量，就成為獲得理想汽車覆蓋件的關(guān)鍵。    影響拉延件質(zhì)量的因素很多，除工件自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外，工藝方案的制訂模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造以及模具調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)等也都對能否獲得理想的拉延件起著至關(guān)重要的作用。    1 工藝方案對汽

2、車覆蓋件拉延件質(zhì)量的影響    確定拉延工藝方案是覆蓋件拉延的第一步。合理的工藝方案能改善工件的成形工藝性，降低工件成形的復(fù)雜程度。    1.1材質(zhì)的選擇    不同材質(zhì)對拉延件的質(zhì)量有很大影響。板材的塑性好、組織均勻、屈強(qiáng)比小、板平面方向性小而板厚方向性系數(shù)較大時(shí)，材料的拉延性能較好。選擇材質(zhì)應(yīng)根據(jù)工件成形的劇烈程度，主要考慮板材料的抗破裂性、貼模性和定形性。由于材料的抗破裂性差會導(dǎo)致零件在拉延過程中嚴(yán)重破壞，因而在目前的沖壓生產(chǎn)中主要用抗破裂性作為衡量板材沖壓成形性能的指標(biāo)。覆蓋件多由厚度為0.6、

3、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5 mm的08 F或08 AL的冷軋鋼薄板沖壓而成。由于覆蓋件形狀復(fù)雜可能引起拉延塑性各異和拉延深度不等，因此正確地選用鋼板的拉延性能等級不僅可提高拉延件質(zhì)量，而且可以減小廢品率，降低成本。對于一些表面質(zhì)量要求高、形狀復(fù)雜的外覆蓋件，如微型載重汽車前圍板，后門柱外蒙皮等還需采用進(jìn)口的冷軋鋼板，如日本的SPCE,SPCL等。    1.2拉延方向的確定    確定拉延方向的目的是確定拉、延模中制件的坐標(biāo)位置，正確地選擇拉延方向不僅是獲得理想拉延件的保證，

4、而且將對后續(xù)沖壓工序安排產(chǎn)生較大的影響，因此，拉延方向是確定拉延件的第一要素。    對大多數(shù)汽車覆蓋件來講，一般可以根據(jù)工件自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并結(jié)合整個(gè)沖壓工藝安排來確定拉延方向，而對于一些左右件對稱半敞開的空心覆蓋件常采用成雙拉延的方法，這種方法可以消除工件因受力不均而引起的坯料移動，不僅可以改善沖壓條件，減少勞動量，同時(shí)可以減輕壓力機(jī)的負(fù)荷，提高拉延件的質(zhì)量。    1.3壓料面的選取    由于設(shè)置壓料面是為了使板料拉延時(shí)增加拉應(yīng)力，以改善拉延條件，因此合理的壓料面不僅能保證壓料面上的材料不起皺，還可

5、以保證拉人凹面的材料不皺裂。設(shè)置壓面料時(shí)須考慮保證各部位進(jìn)料阻力均勻，而拉延深度均勻是保證壓料面各部位進(jìn)料阻力均勻的主要條件。進(jìn)料阻力不均勻，在拉延過程中拉延毛坯就有可能沿凸模頂部竄動，嚴(yán)重的會產(chǎn)生破裂和皺紋。圖1為凌河牌雙排座載貨車中立柱的上段，若將拉延方向旋轉(zhuǎn)60，則可使壓料面兩端同高、進(jìn)料阻力均勻，同時(shí)保證凸模開始拉延時(shí)與拉延毛坯的接觸部位接近中間，拉延成形好。           1.4工藝補(bǔ)充部分的添加    汽車覆蓋件種類繁多，其中一些件形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)不

6、對稱，直接成形較困難，設(shè)置必要的工藝補(bǔ)充部分有利于改善拉延件的工藝性，提高拉延件的質(zhì)量。一般確定拉延件工藝補(bǔ)充部分應(yīng)遵循以下原則。使拉延深度盡量淺；盡量利于后續(xù)工序采用垂直修邊；工藝補(bǔ)充部分應(yīng)盡可能小。    1.5工藝切口的設(shè)置    工藝切口主要是針對一些局部變形劇烈或存在反拉延的工件而采取的工藝手段，一般由模具調(diào)試試驗(yàn)而定，其位置、大小、形狀和數(shù)量因制件而異。工藝切口常設(shè)在拉應(yīng)力最大的拐角處，且與局部凸起邊緣形狀相適應(yīng)，以便材料合理流動，切口的切斷部分應(yīng)鄰近凸起部位的邊緣，同時(shí)工藝切口的設(shè)置保證工件既不能因壓力過大而產(chǎn)生縱向、橫

7、向或不規(guī)則破裂，又不能因壓力過小而起皺，要起到調(diào)整拉應(yīng)力、走料方向的作用。一般工藝切口在模具工作過程中沖出，也有時(shí)需在坯料上預(yù)先剪出，以改變成形時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，使局部變形得以減輕，從而使該處在拉延過程中能滿足強(qiáng)變形區(qū)或反拉延材料流動的需要。如凌河牌載貨車后門柱（圖2）的拉延，由于左右件對稱，采用的是左右件成雙拉延的方法。由于工件上端槽盒處拉延深度較大，因而變形比較劇烈。為緩解該處變形供料困難問題，下料時(shí)需在板料上端中間處剪出一個(gè)工藝切口，這樣就可以避免兩槽盒連接處出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象。     2模具結(jié)構(gòu)對汽車覆蓋件拉延件質(zhì)量的影響  

8、0; 在影響汽車覆蓋件拉延件質(zhì)量的諸多因素中，模具結(jié)構(gòu)的影響也是非常大的。凸、凹模圓角半徑、凹模工作部分的幾何形狀、模具的導(dǎo)向方式、拉延筋（槽）的設(shè)置、模具通氣孔等都直接影響著覆蓋件拉延件的成形效果。    2.1凸凹模圓角半徑的確定    凸、凹模圓角半徑的大小對于能否獲得理想的拉延件起著很大的作用。覆蓋件拉延件常見的兩種主要缺陷是起皺和拉裂。當(dāng)凸模圓角半徑過小時(shí)：拉延毛坯的直壁部分與底部的過度區(qū)的彎曲變形加大，會使危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度受到削弱；而當(dāng)凹模圓角半徑過小時(shí)，又會使毛坯側(cè)壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力相應(yīng)增大。這兩種情況都會使拉延系

9、數(shù)和板料的變形阻力增大，從而引起總拉延力的增大和模具壽命的降低。若是凸模或凹模圓角半徑過大，則板料變形阻力較小，金屬流動性好，但又會相應(yīng)減小壓邊的有效面積，使制件容易起皺。因此確定凸、凹模圓角半徑時(shí)必須對工件變形特點(diǎn)、拉延筋等因素綜合考慮。    2.2凹模工作部分的幾何形狀    形狀不同的凹模工作部分也會影響拉延件的質(zhì)量。凹模分為平端面凹模和錐形凹模兩種。采用錐形凹模通常會使毛坯變形區(qū)具有極大的抗失穩(wěn)能力，而且與平端面凹模相比可允許采用相對厚度（t/D。）較小的毛坯而不致起皺。    2.3模具的導(dǎo)向

10、方式    拉延模的導(dǎo)向包括凸模與壓邊圈、壓邊圈與凹模兩個(gè)方向的導(dǎo)向。摸具導(dǎo)向的合理與否直接影響著拉延的可靠性，因而合理穩(wěn)定的導(dǎo)向可以保證模具周圈間隙的均勻性及拉延凸凹模型面的貼合性，從而保證拉延件的質(zhì)量。普通拉延模大多采用導(dǎo)板或?qū)еM(jìn)行導(dǎo)向，而對于在拉延過程中側(cè)向力較大的覆蓋件拉延模（多指結(jié)構(gòu)不對稱工件）的導(dǎo)向可采用背靠塊式導(dǎo)向裝置進(jìn)行導(dǎo)向。    2.4拉延筋（槽）的設(shè)置    設(shè)置拉延筋能增加壓料面上相應(yīng)部位的進(jìn)料阻力、調(diào)整毛坯金屬的流向。但是如果拉延筋的位置、根數(shù)和形狀選擇不當(dāng)，也不能拉延出滿意的

11、覆蓋件。通常拉延筋的數(shù)目及位置主要根據(jù)覆蓋件外形、起伏特點(diǎn)以及拉延深度而定。拉延深度大的零件在直線部分放1-3根拉延筋，但在圓弧部位不設(shè)拉延筋。當(dāng)同一零件各部位拉延深度相差較大時(shí)，在深的部位不設(shè)拉延筋，淺的部位須設(shè)拉延筋；拉延筋的方向一定要保證與拉延毛坯流動方向垂直。拉延筋是安置在壓邊圈的壓面料上還是安置在凹模的壓面料上，主要根據(jù)模具在壓力機(jī)上是否便于調(diào)整而定。一般拉延筋安置在上壓料面上，拉延筋槽安置在下壓料面上，以便于材料定位。為確保可靠，在模具上設(shè)計(jì)出來的拉延筋往往還需要在模具調(diào)試過程中進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。    2.5模具通氣孔   

12、; a凹模通氣孔。在拉延時(shí)由于壓邊圈將拉延毛坯壓緊在凹模壓料面上，如果凹模里的空氣不被排除，被壓縮的空氣就會將拉延件頂癟，因此必須在凹模內(nèi)設(shè)計(jì)出通氣孔。    b.凸模通氣孔。由于拉延之后，凸模首先向上運(yùn)動，但壓邊圈仍停留在原有位置，若空氣不能及時(shí)流入拉延件和凸模之間，拉延件必將緊貼凸模，隨凸模繼續(xù)向上運(yùn)動，導(dǎo)致拉延件沿其輪廓向上鼓起而將工件破壞，因此在凸模上也必須留出通氣孔。    3拉延條件對汽車覆蓋件拉延件質(zhì)量的影響    覆蓋件的拉延是一個(gè)非常復(fù)雜的變形過程，它對成形條件也有著特殊的要求

13、。    3.1拉延溫度的選取    適宜的拉延溫度有利于獲得理想的拉延件。當(dāng)拉延溫度過低時(shí)，板料成形性能下降，延展性差，易導(dǎo)致拉延件開裂，因此拉延必須在適宜的溫度下進(jìn)行才有可能獲得成功。    3.2模具的潤滑    在拉延過程中，金屬材料與模具的表面直接接觸，而且相互作用的壓力很大，使材料在凹模表面滑動時(shí)產(chǎn)生很大的摩擦，摩擦力增加了拉延所需的力和工件側(cè)壁內(nèi)的拉應(yīng)力，易使工件破裂，因此拉延能否成功潤滑也起著很大作用。使用潤滑劑，可在材料與凹模表面之間形成一層薄膜，將兩者的滑

14、動表面相互隔離，因而可使摩擦和磨損現(xiàn)象得到緩和，從而減少工件開裂，提高模具壽命。潤滑劑只能涂在凹模面上或板料與壓邊圈接觸的部位。不能用浸沾法對整個(gè)坯料進(jìn)行潤滑，也不能將潤滑劑涂在凸模上。    4模具調(diào)試對汽車覆蓋件拉延件質(zhì)量的影響    除工件自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝方案的制訂、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)外，模具調(diào)試也對覆蓋件拉延件質(zhì)量有很大的影響。調(diào)試得好，不僅可以提高拉延件質(zhì)量，還可以縮短模具制造周期。    4.1凸凹模間隙的調(diào)整    在拉延模調(diào)試過程中，凸、凹模間隙調(diào)整是否合理將直

15、接影響著拉延件的質(zhì)量。若調(diào)整不當(dāng)，在間隙大的一側(cè)，拉延件的側(cè)壁上容易起皺，甚至在周邊會出現(xiàn)波浪形；而在間隙小的一側(cè)則會由于受到過度擠壓而造成局部板料過薄，增大拉延力，導(dǎo)致拉裂。此外，不均勻的凸、凹模間隙還可能導(dǎo)致拉延件側(cè)壁上產(chǎn)生拉痕。對于對稱或封閉式的拉延模，避免上述現(xiàn)象發(fā)生的正確操作是：在壓力機(jī)工作臺上安裝模具時(shí)，先用固定螺釘將上模緊固在壓力機(jī)上，而將下模簡單固定在壓力機(jī)臺面龍（不擰緊螺栓），并且將壓力機(jī)滑塊的下止點(diǎn)位置上調(diào)，以免合模時(shí)沖模頂死，然后開動壓力機(jī)，將滑塊升至上止點(diǎn)，之后卸下下模的固定螺栓，開動壓力機(jī)，讓滑塊空行程數(shù)次，最后將滑塊降至下止點(diǎn)停止，重新擰緊下模固定螺栓，再開始試模，

16、即可保證模具凸、凹模周圈間隙均勻。    4.2拉延坯料的剪切    在模具調(diào)試過程中，對于一些覆蓋件由于結(jié)構(gòu)不對稱而導(dǎo)致的拉延時(shí)各處變形不均勻、工件型腔周圈進(jìn)料陰力不均的情況，除采用拉延筋進(jìn)行控制外，還需根據(jù)各處變形特點(diǎn)，在拉延前卜對板料進(jìn)行適當(dāng)?shù)募羟?。因?yàn)檫^大的法蘭邊不僅會使該處的拉應(yīng)力增大，而且還會使工件鄰近處型腔易于破裂。反之，當(dāng)法蘭邊較小時(shí)，拉應(yīng)力減小，會使該法蘭邊處進(jìn)料阻力減小，材料易于流動，但也易使型腔內(nèi)鄰近處起皺，因此法蘭邊大小合適與否也直接影響著拉延件的質(zhì)量。    4.2.1仿形下料&

17、#160;   為提高拉延件質(zhì)量，同時(shí)減少試模次數(shù)，一般在試模前需結(jié)合拉延件各處變形特點(diǎn)，根據(jù)試模人員的經(jīng)驗(yàn)對坯料進(jìn)行適當(dāng)?shù)募羟?。剪切須根?jù)以下原則：坯料表面積約等于工件的表面積；坯料的形狀應(yīng)與工件橫截面形狀相似；坯料輪廓應(yīng)該是光滑的流線型，不能有突起和尖角。    通常變形量較大處的法蘭邊可留得小一些，而變形量較小處的法蘭邊可留得大一些，這樣可使各處進(jìn)料阻力大小與變形程度相協(xié)調(diào)。    4.2.2坯料的剪切    除了試沖前的仿形下料外，法蘭邊尺寸的確定在試模過程中也有一個(gè)不斷改進(jìn)的

18、過程。當(dāng)某處出現(xiàn)拉裂時(shí)，可適當(dāng)減小該處外周法蘭邊的尺寸。這樣就能減小進(jìn)料阻力，改善拉延條件，提高拉延件的質(zhì)量；而當(dāng)某處出現(xiàn)起皺時(shí)則可適當(dāng)放大該處法蘭邊的尺寸。通常試沖時(shí)坯料調(diào)整次序遵從從小往大的原則。即對于易裂的地方先用小料，若起皺則將板料尺寸往大放。否則若先以大料試，當(dāng)出現(xiàn)裂紋時(shí)無法知道究竟是由于板料太大還是局部圓角過小造成的，因而無法采取相應(yīng)措施，而按此原則則簡便快捷。    4.3壓邊力的調(diào)節(jié)    這里所說的調(diào)節(jié)壓邊力主要是指應(yīng)用雙動拉延壓力機(jī)進(jìn)行拉延時(shí)的情況。由于一些復(fù)雜的拉延件結(jié)構(gòu)不對稱，各處變形不均勻，若采用相同的壓邊力

19、，使周圈進(jìn)料阻力相同，勢必會造成工件變形較小的部位起皺，變形劇烈的地方拉裂。雙動拉延機(jī)的外滑塊在4個(gè)懸掛點(diǎn)與連桿機(jī)構(gòu)連接，各點(diǎn)的壓力可用機(jī)械方法（用螺旋副調(diào)節(jié)外滑塊的裝模高度）或機(jī)械液壓（同時(shí)改變裝模高度與壓力補(bǔ)償器的液壓）方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此如果能根據(jù)拉延件各處的變形情況調(diào)節(jié)壓邊力，使各處保持與變形相適宜的進(jìn)料阻力，就會有效地抑制起皺和拉裂的發(fā)生。    4.4拉延筋的調(diào)整    拉延筋是直接在模具結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)出來的，但拉延筋的長短、形狀以及根數(shù)通常都是根據(jù)理論計(jì)算或近似估計(jì)而定的，在實(shí)際工作狀態(tài)下常常并不十分準(zhǔn)確，往往需要在模具調(diào)試過