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CH孔在汽车冲压模具上的应用
CH孔在模具制造调试过程中起着重要的作用,能有效提升研配精度,检验制造过程中活动部件因匹配引起的稳定性问题,及模具调试过程中的因符形定位不准造成的零件窜动及扭曲问题。
中国作为世界最大的汽车市场之一,中国汽车市场已由快速发展阶段逐渐过渡到产业升级的阶段,竞争日益激烈,且形势空前严峻,“降本增效”成为关键突破口之一。在此大环境下,汽车模具行业同样面临重重压力,为提升市场竞争力,各大车企推出新车型的频次在逐步加快,单个车型项目的模具调试周期被逐步压缩,冲压单件的质量标准在进一步提升,如何在保证冲压单件质量的前提下,提升模具质量和项目调试效率,成为汽车模具行业亟待解决的一大问题。

难点问题

外覆盖件多为浅拉深零件,如前盖外板、门外板、翼子板等零件,实际生产过程中常出现因模具活动部件不稳定、研配精度偏差、零件辅助定位偏差、成形侧向力大等因素,引起零件窜动,造成零件尺寸和表面质量不达标的问题。
翼子板零件图如图1所示,该零件曲面造型多,造型面小且集中,拉延回弹差异及强压研配难度大对零件尺寸及表面质量控制,均会产生较大不利影响,其中强压研配时切边序、翻边序、整形序模具均需以拉延序零件的状态为基准,从前往后依次进行研配,研配时需前序工序件与当序模具的型面贴合精准;翼子板的冲压工艺涉及拉延、切边、冲孔、多次翻边、整形,其中翻边有近一半的翻边是带角度的斜楔侧翻边,侧翻边时单边侧向力大,如图1中箭头方向所示,侧向力大时,如不能有效抵消单边侧向力易引起的零件扭曲和窜动。为实现侧翻和零件让位,模具结构上需设计较多活动模芯和活动斜楔部件,活动模芯与固定模芯分型线区域的匹配精度要求非常高,所以产品单件质量对活动模芯的加工装配精度、导滑精度、导滑稳定性均具有很高要求。

CH孔的形式

CH孔的规格形式

根据实际使用经验得到CH孔的规格形式如图2所示,单个零件设置两个CH孔,一模两件的模具设置四个CH孔,CH孔组合形式有两个圆孔组合和一个圆孔与长腰孔组合两种形式,由于长腰孔对原型面破坏更大,尤其是拉延序模具,对零件表面质量有不利影响,且后期填补会比较困难,因此优选两个圆孔组合形式。孔径可选6mm、8mm、12mm三种规格。兼顾原型面破坏程度、定位精度和填补影响,孔径优选8mm,长腰孔直边长度2mm,CH孔冲头与后序定位销采用同一尺寸标准,冲头刃入量3mm。

CH孔的冲制形式

拉延序零件成形时,上模装配CH孔冲头冲制CH孔,后序模具CH孔位置、拉延序CH孔位置为零件车身坐标系上的同一位置,后序符形以拉延序CH孔为定位基准。但考虑CH孔对拉延序外表面完整性的影响,满足条件的前提下,可在第二序(切边序)零件的产品面冲制CH孔,后序符形以切边序CH孔为定位基准,如图3所示。

在切边序冲制CH孔时,需以拉延序工艺面区域冲制的CH孔为转换基准,且拉延序转换CH孔,需满足CH孔的分布要求。即切边序冲制CH孔之前,拉延序在工艺面上平坦且回弹变形小的区域冲制CH孔作为转换基准孔。切边序冲制CH孔的优势在于保持拉延序模具产品面的完整性,避免CH孔对零件表面质量的影响。

CH孔的应用范围

外覆盖件后序零件定位多依靠半圆定位和孔定位,例如门外板窗框区域三角孔定位,半圆定位和孔定位的转换通常以第二序切边序型定位为转换基准,当切边序型定位出现偏差时会导致半圆定位和孔定位不准,影响零件尺寸和表面质量,且生产不稳定。内覆盖件通常型定位精度较高,制作调试过程中可以型定位为主,例如,门内板以CH孔定位作为辅助检查基准。

CH孔的设置分布

CH孔的分布要兼顾CH孔定位精度、零件回弹、型面曲率、表面质量影响、冲压角度、后期填补便利性等影响因素。CH孔位置的选取应避开拉延成形回弹大的区域,宜在零件造型单一方向上排布,避免零件回弹引起的定位偏差(例:门外板CH孔排布沿车身X向排布);CH孔沿零件的长边方向排布,减小CH孔微量偏差沿长边方向等比例放大(例:牌照板CH孔沿车身Y向分布);CH孔避开零件强压区域,避免造成单件表面缺陷;CH孔冲压角度≤10°;单个CH孔的位置应选取单曲率且曲率小的区域,便于试模后期CH孔填补型面。各类零件的CH孔分布示意图如图4所示。

各工序模具CH孔的应用及检测

模具蓝油贴合率要达到理论蓝油图的80%以上,而CH孔可帮助钳工快速高效地进行精确研配。拉延件成形后,拉延工序上模安装CH孔冲头冲制带CH孔零件。第二序调试时,将带CH孔的拉延序件置于第二序下模上,用CH孔定位销定位,检查零件符形情况,进行去干涉基础研配。符形到位后,以CH孔为零件定位基准,调整半圆定位,调整到位后,可用定位销将L形定位固定。后序工序调试时,用CH孔定位检查符形,去干涉研配。批量生产时,后序模具孔定位为主要零件定位形式之一。图5为CH孔在各序应用时的示意图。

在压料板压料状态下,活动模芯的错位力不足以引起零件窜动至CH孔变形,因此CH孔出现变形,通常是由于成形时单边侧向力过大且反方向定位力不足及不均匀引起的,根据CH孔变形点快速判断受力的方向,可以对定位方式进行调整优化。

当生产件连续出现表面和尺寸状态不稳定时,可将成形后的零件放在带活动模芯的下模模芯上,以CH孔定位销定位,接通气管将活动模芯推至工作完成的状态,观察过程中零件的跳动情况,以此来判断活动模芯是否调试到准确位置。可以重复几组上述过程对比活动模芯是否稳定,当出现不准确及不稳定的情况时,可通过调整限位、导滑面等方式进行优化。
CH孔的检测要求如下:CH孔定位状态下满足工序件相对下模没有明显翘曲、干涉点,蓝油贴合度达到80%;半圆定位准确且无干涉;孔定位准确且无干涉;手动水平施力状态下工序件在下模上无明显窜动;CH孔定位状态下完成成形后,无明显变形;非CH孔定位状态下完成成形后,CH孔无偏移。

CH孔在检测中的应用

当冲压单件检具测量不稳定,测量结果对RPS夹持点比较敏感时,CH孔精定位可作为辅助尺寸分析工具,快速分析出尺寸问题的成因,提升单件整改效率和成功率。例如翼子板测量稳定性差,目前翼子板测量检具常出现测量不稳定、单件测量报告与总成报告不一致的问题。翼子板零件的车身X向和Z向靠单件翻边面置零来定位,当翻边夹角与理论夹角偏差较大,或者零件成形时翻边面夹角和轮廓不稳定,单件检测就会出现波动和失真,此时便需要可靠的精定位进行纠正。
如图6所示,检具制作时加工预留CH孔,此CH孔位置与模具产品面上CH孔为车身坐标系下同一位置,检具CH孔型面部分为与理论产品面间距3mm的偏置型面。将带CH孔的零件置于检具上,用CH孔定位销固定,用CH孔定位替代轮廓边定位,然后夹紧零件产品面法向定位夹头,此状态下用检具型面块快速比对或机器测量检测。

基础工作结束后,拉延序模具CH孔需填补,恢复型面完整性,减小对零件表面质量的影响。CH孔要求填补后模具型面光顺,对零件的表面质量无影响,而且填补区域硬度与周围区域相近,避免生产过程中因磨损量不一致破坏型面完整性。CH孔填补可选择销钉和电焊两种方式(图7),填补结束后对填补区域进行随形研配,恢复原型面状态。

结束语

CH孔在国内外模具行业中应用的并不广泛,没有充分发挥CH孔的作用。笔者结合上汽大众以往项目中CH孔的使用经验,创新性将CH孔应用在汽车冲压模具上,高效解决了模具稳定性引起的零件质量问题,节约人力、物力、财力和时间成本,达到“降本增效”的目的。
本文提出了CH孔对汽车模具前期调试的作用及具体应用方法,根据使用经验对其进行了归纳总结,CH孔作为一项重要的检验工具,可以快速精确地辅助模具前期研配,并有效检查成形侧向力和模具活动部件不稳定带来的不利影响,让模具调试整改方案更加有针对性,从而有效地提升模具质量及调试效率。

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