汽車駕駛室中間護(hù)面支架沖壓缺陷的解決

    中間護(hù)面支架是汽車駕駛室整體式儀表盤總成的關(guān)鍵承重連接件，是確保汽車各種儀表穩(wěn)定、可靠使用的一個(gè)重要零件。因?yàn)�，大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)和車輛行駛路況的惡劣，容易對駕駛室造成強(qiáng)力振動(dòng)和顛簸，從而造成前控制盤中儀表電路以及部分功能斷路或失靈。因此，中間護(hù)面支架必須能夠承受沖擊、彎曲疲勞載荷和扭矩等作用，故而要求其必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和較好的韌性。此外，如果該制件在成形時(shí)超過許用應(yīng)力，或者微裂紋擴(kuò)展到一定程度，從而造成撕裂或歪斜，這樣不僅會(huì)浪費(fèi)材料，而且還會(huì)讓模具處于偏載作業(yè)，加速模具老化。
    某廠在汽車駕駛室儀表盤支架總成生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)后，其中間護(hù)面左/右支架經(jīng)常出現(xiàn)撕裂、歪斜現(xiàn)象，這些缺陷主要分布在制件孔型處、側(cè)壁拐角處和R圓弧與壁頸交界處。通過仔細(xì)分析后，我們認(rèn)為其主要原因是由模具在運(yùn)行過程中壓料芯成形導(dǎo)向不穩(wěn)定、凹模與壓料芯間隙長期磨損后不可調(diào)整以及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的。于是，可以從技術(shù)和管理兩方面提出相應(yīng)的控制措施，并為同類零件工藝、模具設(shè)計(jì)與成形加工提供參考。
常見的撕裂、歪斜形式
    中間護(hù)面支架沖壓工藝流程為：落料沖孔－沖孔切口－翻邊成形－切口－翻邊。中間護(hù)面支架成形過程中發(fā)生撕裂、歪斜的形式多種多樣，其撕裂部位主要分布在制件孔型處，側(cè)壁拐角處R圓弧與壁頸交界處等，因沖壓成形與生產(chǎn)工藝條件的差異，各斷裂部位所占的比例不同。撕裂可以是一次性成形撕裂，也可以是由于疲勞裂紋即隱形裂紋發(fā)展引起的撕裂（圖1）。

圖1 中間護(hù)面支架

原因分析 
    根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，通過檢查制件撕裂部位、斷口形態(tài)及擠傷程度，認(rèn)為引起制件撕裂、歪斜行為主要體現(xiàn)在翻邊成形工序，引起此工序現(xiàn)象發(fā)生的原因如下： 
1.翻邊成形模具設(shè)計(jì)缺陷 
    該模具為一模雙腔左/右件公用，由于本工序內(nèi)容除翻邊外，還兼?zhèn)湫螤畛尚蝺?nèi)容，加之制件特殊復(fù)雜，彎曲面狹小，成形要求凹模壓料芯與成形面相符等，導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)條件成形行程大，壓料面積小。設(shè)計(jì)人員在最初模具設(shè)計(jì)時(shí)，僅考慮到了壓料面小這一特征，卻忽視了壓料芯成形導(dǎo)滑行程（圖2）。

圖2 模具側(cè)視導(dǎo)滑局部

存在如下設(shè)計(jì)缺陷：
（1）壓料芯導(dǎo)向長度設(shè)計(jì)為125mm，實(shí)際導(dǎo)向長度為115mm，雖然在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，但存在托起部分115mm運(yùn)動(dòng)超過有效導(dǎo)向長10mm，存在壓料芯托起不穩(wěn)定，制件定位不準(zhǔn)的弊病。
（2）長達(dá)115mm的成形高度，需設(shè)計(jì)專用導(dǎo)滑板，不能靠加工面與凹模側(cè)壁滑配間隙導(dǎo)向，側(cè)斜致摩擦力增大，自潤滑效果極差，強(qiáng)大的側(cè)向力得不到有效消除，批量生產(chǎn)后會(huì)導(dǎo)致因長期磨損而引起導(dǎo)向間隙增大，提前喪失模具正常導(dǎo)向效果，從而會(huì)產(chǎn)生惡性質(zhì)量事故。
2.模具加工制件與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)存在誤差
    如圖3所示，該部位為圖紙中明確標(biāo)出需加工出導(dǎo)向的區(qū)域。但由于壓料芯為復(fù)雜型面故采用鑄件成形后再對導(dǎo)向面進(jìn)行機(jī)加工，造成加工面與凹模導(dǎo)向面滑配后存在間隙誤差，在模具正常運(yùn)行過程中出現(xiàn)了壓料芯左/右擺動(dòng)。

圖3 下模平面局部

    制件成形前，定位靠壓料芯上平面的定位銷及孔進(jìn)行，這樣就要求壓料芯在制件成形中必須保證穩(wěn)定、可靠和正確地導(dǎo)滑，否則制件在成形中將會(huì)失穩(wěn)，從而使壓料芯與凹模壁發(fā)生碰撞擠壓，造成制件產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，引起制件撕裂、歪斜不正。再加之，若模具結(jié)構(gòu)中考慮其他因素，而忽視采用專用導(dǎo)滑板導(dǎo)向的情況，存在兩者制件在擠壓摩擦強(qiáng)烈進(jìn)行后，導(dǎo)向間隙瞬間被破壞而無法正確導(dǎo)向的危險(xiǎn)。
    由于此種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向間隙為調(diào)試滑配間隙，一旦損壞將沒有更有效地調(diào)整手段，會(huì)長期影響制件的成形質(zhì)量，并帶來安全隱患。而且，在導(dǎo)向部位未采用專用導(dǎo)滑板，反而采用了加工型面相互導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，存在間隙過大后，無法調(diào)整的缺陷，導(dǎo)致了制件出現(xiàn)了撕裂、歪斜不正行為。
3.成形工藝參數(shù)執(zhí)行不到位
    在制件成形過程中，工藝要求凹模、壓料芯以及兩者的制件必須緊密貼合在一起，在機(jī)床滑塊下滑時(shí)壓迫板料塑性變形而實(shí)現(xiàn)成形。但現(xiàn)在由于壓制出的制件存在質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，就說明機(jī)床壓力在生產(chǎn)過程中處于壓力跳動(dòng)不均衡狀態(tài)。究其原因，主要是加工技術(shù)人員未按工藝指定要求在這一階段及時(shí)對機(jī)床壓力進(jìn)行調(diào)整，或者是在每個(gè)班次的交接時(shí)，沒有相互溝通機(jī)床壓力穩(wěn)定性信息，而導(dǎo)致制件質(zhì)量不穩(wěn)定。
控制措施
    由于沖壓成形過程中撕裂、歪斜原因很多，而且很多原因相互聯(lián)系。因此，單從技術(shù)公關(guān)或者管理方面是無法徹底解決這些問題的，必須從模具工藝和管理方面加以考慮，解決好生產(chǎn)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)才能取得好的成效。
1.確保模具結(jié)構(gòu)合理性
（1）圖4和圖5分別為下模安裝專用導(dǎo)滑板前/后結(jié)構(gòu)對比。通過對比分析，可以看出：將原來凹模刃口的機(jī)加成形導(dǎo)向結(jié)構(gòu)完善成專用自潤滑導(dǎo)板結(jié)構(gòu)后，能有效抵御側(cè)向力，克服制件成形過程中的不穩(wěn)定性，并能在生產(chǎn)過程中自由調(diào)整其合理間隙，從而使壓料芯和凹模導(dǎo)板導(dǎo)向運(yùn)行中的間隙保持長期均勻合理狀態(tài)。這不但能使模具運(yùn)行更加穩(wěn)定，而且還可以大大提高模具的使用壽命。

圖4 下模安裝專用導(dǎo)滑板前結(jié)構(gòu)

圖5 下模安裝專用導(dǎo)滑板后結(jié)構(gòu)

（2）如圖6所示，增加模具閉合高度70mm。在模具在成形過程中，當(dāng)壓料芯被托起后，將下方有效導(dǎo)向部位從10mm增加至80mm，這樣可以增加壓料芯導(dǎo)滑板與凹模側(cè)壁導(dǎo)板之間的接觸面積，從而使模具壓料芯在運(yùn)行中不會(huì)受到成形力的影響，同時(shí)也能準(zhǔn)確、穩(wěn)定地導(dǎo)入凹模腔，保證制件定位可靠，確保翻邊間隙均勻化。

圖6 模具局部主視圖

2.推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，提高工藝控制能力
    從管理角度上，要嚴(yán)格規(guī)范工藝制度，控制工藝參數(shù)的一致性和準(zhǔn)確性，使生產(chǎn)中機(jī)床參數(shù)始終符合工藝中各項(xiàng)參數(shù)的要求，同時(shí)，也應(yīng)保證機(jī)床壓力在生產(chǎn)過程中長期保持穩(wěn)定可靠，徹底消除壓差，防止壓力過小引起質(zhì)量事故。
    操作人員應(yīng)精心操作，避免定位不準(zhǔn)確、氣頂桿安裝存在高度差以及模具保養(yǎng)不到位等不良現(xiàn)象出現(xiàn)，以免造成成形件材料彎曲疲勞載荷增加，使制件在成形瞬間處于疲勞極限狀態(tài)，導(dǎo)致問題發(fā)生。
    重型汽車駕駛室總成零件中間護(hù)面左/右支架，在生產(chǎn)中出現(xiàn)撕裂、歪斜行為是由多種因素相互作用引起的，其損壞形式也多種多樣。只有針對其翻邊成形工序系統(tǒng)以及損壞形式采取相應(yīng)措施，才能有效控制其多個(gè)部位的撕裂、隱裂和歪斜等不良狀況，從而提高模具的正常作業(yè)率，以及零件的合格率和使用壽命。