【編者按】本文以在沖壓生產(chǎn)過程中介她，后橋橋架出現(xiàn)批量開裂的現(xiàn)象為例抠佩，詳盡地闡述了模具修改方案的確定過程、修改的原則廊席、方法杰刽，并定性、定量地展示了模具修改的全過程王滤。為遇到類似沖壓問題的相關(guān)人員提供參考和幫助贺嫂。

問題的發(fā)生

2012年3月，作為BUICK 后橋總成中的主要件—后橋橋架（見圖1）在沖壓生產(chǎn)過程中，發(fā)生在第一道落料預(yù)成形時第喳，在其一端的凸臺處出現(xiàn)大批量的拉伸破裂問題（見圖2中圓圈部分）糜俗。而據(jù)沖壓部門的統(tǒng)計，廢品發(fā)生率大約在50%左右曲饱，情況嚴重時甚至達可到80%悠抹，這使生產(chǎn)面臨停產(chǎn)的危險，并將可能導(dǎo)致中斷向客戶供貨的嚴重后果渔工。

圖1 后橋總成中的后橋橋架

圖2 后橋橋架拉伸破裂實物照片

問題的起因及解決辦法

是什么原因?qū)е卢F(xiàn)在的嚴重局面锌钮？要找出問題的原因，還需從BUICK 后橋生產(chǎn)的歷史開始引矩。BUICK 后橋橋架的沖壓工藝比較復(fù)雜梁丘，需通過落料預(yù)成形等共9道沖壓工序來完成。而由于沖壓難度大旺韭，因此整套模具是花了大量外匯由加拿大工程公司設(shè)計制造提供的到趴。沖件的板材也完全采用北美進口的牌號為SAE 1008～1010，厚度為2.0+ 0.40的DDQAK（深拉伸特別鎮(zhèn)靜級）鋼板宙锡。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)的記錄阁雷，當時，在后橋橋架在第一道落料預(yù)成形時狐昆，偶爾也曾產(chǎn)生少量的拉伸開裂現(xiàn)象柒杯，但數(shù)量并不多，約在3～5%左右八领，且后來隨著模具的使用疑拯，質(zhì)量情況漸入佳境。然而鼠灼，由于從北美進口的鋼材受價格矿矿、供貨日期等因素的影響較大，因此從2003年1月開始眯词，經(jīng)用戶同意并試沖棋躬，決定改用日本的牌號為SPHE，厚度為2.0+ 0.40的熱軋鋼板延届。

意想不到的是剪勿，在完全采用日本上述鋼材替代北美進口材料生產(chǎn)后不久，卻發(fā)生了這么嚴重的廢品率祷愉。日本鋼材供貨商的有關(guān)技術(shù)專家因此被急召至生產(chǎn)現(xiàn)場窗宦。日方認為他們提供的鋼材是符合雙方的合同技術(shù)要求的，只是材料的機械性能在規(guī)定的允許范圍內(nèi)波動二鳄。最終赴涵，日方給出的結(jié)論是要求修改模具媒怯。

而這對于我們廠家而言，不啻是出了個大難題髓窜。因為北美進口的材料已經(jīng)用完扇苞，再訂貨，起碼再需3寄纵、4個月的時間鳖敷，是“遠水救不了近火”。面對一堆堆掛著“黃牌”的日本材料程拭，你用也得用定踱，不用也得用。只有“華山一條道”督羊，沒有退路耸颁。

如果不修改模具，擺在面前的塑赁，只有兩種選擇：要生產(chǎn)就得大批量報廢舞绝，不生產(chǎn)就會中斷對客戶的供貨。不論哪一種選擇都是痛苦的糠味，甚至是不能容忍的吆踏。這樣，修改模具就成為唯一的選擇渊伐。

修改模具所面臨的困難

前面已經(jīng)介紹轩丁，BUICK 后橋橋架的沖壓工藝比較復(fù)雜，需落料預(yù)成形多析、成形斑柬、切周邊沖四孔、四周翻邊执执、兩側(cè)整形切頭、整形晌姚、沖28孔粤剧、4孔翻邊精整打標記、沖腰形孔挥唠，共9道沖壓工序來完成抵恋。整套模具除第9道沖腰形孔外，都比較復(fù)雜宝磨，且為大型模具弧关，整套模具是花了大量外匯由加拿大工程公司設(shè)計制造提供的唯一的一套模具。后橋橋架拉伸破裂是發(fā)生在第一道落料預(yù)成形工序唤锉，要修改的模具正是這第一道世囊。然而别瞭，這道模具是集落料和預(yù)成形兩種功能于一起的復(fù)合模（見圖3），模具既大又復(fù)雜株憾，要修改這副模具難度大不說蝙寨，風(fēng)險也大。

圖3 第一道落料預(yù)成形下模照片

修改模具主張的確定
修改模具的責(zé)任十分重大嗤瞎。因為只有一副模具墙歪，若稍有不慎，模具被修整過頭糠歧，再想返回抄瀑，幾乎是不太可能的事，因此后果將不堪設(shè)想预第。在充分聽取大家的意見之后隆惊，結(jié)合以往這副模具實際的預(yù)成形的拉伸狀況，以及北美和日本兩種鋼板材料的力學(xué)性能存在的差異殃玻，同時考慮到目前后橋橋架沖件拉伸破裂的嚴重程度檬鞠，我們堅定地認為：面臨的現(xiàn)狀是模具必須修改，這是唯一的出路肆鸿。修模雖有風(fēng)險煞仑，但也蘊藏著成功和機會，只要認真確定好修改模具的方案瞳聊，并循序漸進地修模然瞳，成功的把握還是很大的。

修改模具方案的原則

這副模具雖然在開始生產(chǎn)時藏估，曾出現(xiàn)少量的開裂現(xiàn)象拍埠，但后來出現(xiàn)的狀況逐漸減少，因此模具狀態(tài)日趨完臻土居，用行話說枣购，模具被用（磨）順了。通俗地講擦耀，就是模具上原來一些不利于（阻礙）拉伸的凹棉圈、凸點，模具間隙以及轉(zhuǎn)角R等經(jīng)過無數(shù)次拉伸被磨掉眷蜓、磨大和磨順了分瘾，此外，在開始改用日本材料時并沒有橋架被拉破的情況出現(xiàn)吁系，這說明日本料的拉伸性能雖然比北美料差德召，但性能指針相差不太大。再次汽纤，后橋橋架被拉破的部位集中在橋架一端的凸臺處上岗，即“走料”比較困難和“用料”較多的地方福荸。也就是說，如果能夠使“走料”困難變?yōu)椴焕щy翅剔，使“用料”較多的地方材料能及時得到周邊材料的補償伐页。那么，拉伸開裂的問題就完全可以得到解決迟凫。

修改模具方案的思維過程及內(nèi)容

上面修改模具方案的確定只是從理論上作了定性的分析养砾，而真正需確定的內(nèi)容還包括具體的修模位置及范圍、修模（磨）量夏岩、修模角度质教、放大間隙量、轉(zhuǎn)角R放大值矩粒、以及判斷哪些部位體內(nèi)因還存在不利于沖壓拉伸的“硬點”而需要加以去除等等瓦陡。所有這些內(nèi)容，要正確地確定其部位并給予量化歧蛾，是很難的厘赤，因此要盡可能一次成功（因為時間緊急），并做到萬無一失喝爽，實非易事妻铲。這要借助于視覺的非語言思維過程，即一種創(chuàng)造性思維年堆。這些非語言思維來源于經(jīng)驗吞杭、物理要求、空間想象及形狀感覺能力变丧，靠的是理論與實踐的反復(fù)驗證芽狗，從而得到一種“悟性”。這個感覺有時很難用語言來表達痒蓬，也就是平時所說的“只能意會童擎，不可言傳”。同時攻晒，也印證了“實踐出真知”這個道理柔昼。

在圖4中可以看到，兩處：1～2炎辨；一處：0.5～0.8；另一處：R放大1～2聪姿；在最左側(cè)還有一個“鴨蛋形”黑圈等數(shù)字及符號碴萧。

圖4 修改模具方案上的簽名

修改模具方案各數(shù)字及符號所代表的含義

這些數(shù)字及符號各代表了不同的含義。其中兩處1～2是表示要求在后橋橋架凸模芯的兩個突出部位（見圖5）按其形狀各磨低1～2mm末购，目的是降低凸模芯的高度勤消，作用是使“走料”困難變?yōu)椴焕щy美丝，使“用料”較多減為較少，且該處的材料易于流動并能及時得到周邊材料的補償源糖。一處0.5～0.8是表示要求在后橋橋架凸模芯的側(cè)面部位按其形狀磨去0.5～0.8mm厚的材料替塑，目的是加大該處的模具間隙和縮小凸模芯的體積，作用是使“走料” 困難變?yōu)椴焕щy师晨，使“用料” 較多減為較少看卦、并將多出的料補償給破裂處，且該處的材料能及時得到周邊材料的補償研神。而另一處R放大1～2是表示要求在后橋橋架凹模的“三角形”轉(zhuǎn)角部位的兩R在原來的基礎(chǔ)上給予放大惩凉，目的主要是減少拉伸時材料向內(nèi)流動的阻力，作用是便于邊緣的材料向開裂處的部位流動補償（這是主要的）纫益，同時亦會使“用料”較多減為較少（因為R角越小恒襟，用料越多，反之則越少）揍忍，不過這個多余量是較少的弯疾。

圖5 拉伸硬點印

那么，“鴨蛋形”黑圈表示什么呢逃糟？這表示吼鱼，在該部位的凹凸模在拉伸時，產(chǎn)生明顯的硬點履磨，表明這里的模具間隙特別緊蛉抓，參考圖5中橢圓黑圈內(nèi)部分。需要將該部位的凸模和凹模按該處的形狀都適當磨掉些剃诅，目的是加大該處的模具間隙巷送，作用是拉伸時材料不至于被上下凹凸模“夾死”矛辕，使“走料”困難變?yōu)椴焕щy笑跛，同時由于凸模的磨低，也會使“用料”較多減為較少的效果聊品，當然和上面一樣飞蹂，這個量也是較少的。

此外翻屈，在圖5中沒有圈出的球面凹坑處陈哑，是表示為了有效地減少破裂部位的材料用量，需適當磨低凹坑處凸模的球面奋肄。但修磨此處必須十分謹慎轿南，因為預(yù)拉伸凹坑球面是為了后道成形有足夠的材料被用于成形，而如果凹坑處凸模的球面被磨去過低逃口，將會導(dǎo)致后道成形沒有足夠的材料被用于成形而拉破耀即，造成顧此失彼的局面竭豺。

可見，上面的各項措施都是圍繞能夠使被拉破位置的“走料”由困難變?yōu)椴焕щy藻着，同時使被拉破位置的“用料”能及時得到周邊材料給予補償?shù)哪康恼归_的裤魔。

確定修模方案原則的依據(jù)

確定上述修模方案的依據(jù)是什么？要回答這個問題猩僧，除了上面已經(jīng)介紹的三點理由外赖巴，還需對方案確定前的現(xiàn)場試模作一個簡單的回顧。當時袄洁，為了取得第一手數(shù)據(jù)员漩，我們在方案確定前，重新進行了一次現(xiàn)場試模晤泌，以判斷開裂的情況到底有多嚴重逝淹，以及評估通過調(diào)整沖壓工藝參數(shù)可以達到怎么結(jié)果。在試模過程中桶唐，我們通過調(diào)低模具的壓邊力栅葡，在壓邊處不產(chǎn)生起皺的前提下，使氣墊壓力由原來的3～4 Kg調(diào)低為2.3～2.5 Kg尤泽，沖了12張板料共48件欣簇，其中有4件明顯開裂，7件隱性開裂坯约，廢品率23%熊咽。

確定修模方案的另一個依據(jù)是根據(jù)對北美和日本材料所做的一個詳細對比。根據(jù)公司質(zhì)保部和用鋼所提供的用于BUICK后橋橋架的北美和日本材料的檢測報告的有關(guān)數(shù)據(jù)以及相關(guān)標準闹丐，日本材料機械性能的標準顯然比北美料低横殴，且盡管延伸率試樣的B0取25，但實測結(jié)果38還是比北美料的41低（注：如B0同樣取12.5卿拴，則實際延伸率一般還會低4%左右衫仑，即延伸率并不是38，而約為34）堕花。不僅如此满戒，日本材料的屈服強度一欄并未有規(guī)定要求。因此稳荒，不難看出蕴黎，日本料與北美料機械性能的主要區(qū)別在延伸率和屈服強度兩項，尤其是延伸率方面差異較大很防。這就是在同一副模具上阱剂，拉伸時產(chǎn)生不同結(jié)果的主要原因所在。

修模的方法和原則

根據(jù)方案確定前的現(xiàn)場試模以及兩種材料性能的對比，修改模具的方法最終得以確定兼峻。為了更形象地說明問題，可借用歷史上“圍魏救趙”的成語典故來比喻罗和。這個典故是講戰(zhàn)國時期神深，齊國為了救趙國，齊國的孫臏設(shè)計圍打魏國而成功營救趙國的戰(zhàn)術(shù)功哮。假如把后橋橋架的“開裂部位”看作為需要解救的“趙國”仅谍，而把后橋橋架的“凸臺部位”看作為需要攻打的“魏國”。這樣就不難理解修改模具的方法了援奢。這個比喻雖不十分貼切兼犯，但卻非常形象。我們需要解決的是開裂部位集漾，但要著重去做的卻是凸臺部位切黔。橋架的開裂部位是由于在拉伸過程中缺料，且又得不到周邊部分的材料及時的補充引起的具篇，而在旁邊的凸臺處在拉伸過程中恰恰又是用料最多的部位纬霞，如果能將凸臺的高度適當?shù)亟担ィ┑停瑒t會對橋架的開裂部位在拉伸過程中產(chǎn)生兩個有利的作用驱显，一是由于凸臺處的高度適當?shù)慕档褪撸瑫欣诓牧系牧鲃樱沟弥苓叢糠值牟牧霞皶r給予開裂部位的補充埃疫；二是由于凸臺處的高度適當?shù)慕档头郑瑴p少了凸臺處本身的用料，使得有多余的材料能給予開裂部位的補充栓霜。簡單來說翠桦，修模的總體原則是：先重點，后一般叙淌；先凸臺隶秒，后圓角；先硬點摆咽，后虛用角谩；先間隙种功，后光潔透鹊，這么一個循序漸進的過程。

修模的參照物和具體實施過程

為了使修整（磨）模具工作能夠在確保萬無一失的情況下進行共吞，我們選取了一個可靠的操作參照物召期，而這個參照物就是后橋橋架的拉伸破裂件（參見圖4、圖5）。否則编漆，對這么復(fù)雜的模具型腔進行修整（磨）將無從下手践桂。

由于前面對修模的方案進行了認真、周密地分析考慮跌蛔，因此级汹，修模的具體實施過程就顯得比較容易了。首先盒卸，我們在打開模具型腔需要修磨的部位和范圍做了相應(yīng)的記號（見圖6中藍色圈內(nèi)所示部位骗爆。注：其中5處打剖面線記號的主要是修磨下模的該處部位；另一處未打剖面線記號的主要是修磨上凸模的對應(yīng)位置及該處的少量修磨蔽介。）在模具修理人員的精心細致操作下摘投，我們按照前面所確定的：先重點，后一般虹蓄；先凸臺犀呼，后圓角；先硬點武花，后虛釉不恕；先間隙体箕，后光潔专钉，這個循序漸進的修模原則，經(jīng)過將近一天的工作累铅，最終達到了上下模腔間隙均勻跃须、拉伸變形程度合理、材料流動順暢的預(yù)期效果禽岭。

圖6 修模的具體部位

試模的結(jié)果

修模后的試模沖件用料是用掛黃色牌子的板材（即原來生產(chǎn)時曾產(chǎn)生嚴重開裂的材料）诉抱，氣墊壓力是2.7～2.8Kg，板料單面加油艘励，模具表面一次加油沖5件聂闺，共沖30件。其中唆痪，凸臺一端（即原來嚴重開裂的部位）經(jīng)修模后全部合格咨捕；無凸臺一端（即橋架的另一端，因之前未提出存在隱性裂紋的現(xiàn)象境株，故未修模）有3件有約1～1.5長的隱性減簿痕跡础川。第二道成形，氣墊壓力是3Kg肌蝶，試沖后韵绿，凸臺一端30件仍然是全部合格狂篇。無凸臺一端的3件隱性減簿痕跡部位因不在拉伸變形區(qū)域，故沖后沒有發(fā)生變化（之后赁栈，對第一道落料預(yù)成形模具的無凸臺一端岗屏，曾產(chǎn)生隱性減簿痕跡的部位也作了修整）。從試模的結(jié)果來看漱办，經(jīng)修磨后的模具實際效果是令人滿意的担汤。那么，批量生產(chǎn)的情況又是怎么樣呢洼冻？

批量生產(chǎn)的狀況

BUICK后橋橋架第一道落料預(yù)成形模修模后的批量生產(chǎn)的模具驗證工作分三次進行，分別匯總?cè)缦拢?

第一次

第1道落料預(yù)成形隅很，使用800噸壓機撞牢，氣墊壓力2.7～2.8 Kg，沖了28件叔营，橋架有屋彪、無凸臺處均無開裂出現(xiàn)，全部合格绒尊。

第2道成形畜挥，使用800噸壓機，氣墊壓力2.3～2.5Kg婴谱，沖了28件蟹但，橋架有、無凸臺處均無開裂出現(xiàn)决太，全部合格蓉厕。

第3道—切周邊沖四孔、第4道—四周翻邊晴灿，因有其他模具在沖杉漓，未試。

第5～9道分別是：兩端整形切頭社芳、整形沐喘、沖28孔、4孔翻邊精整打標記肢构、沖腰形孔（線束孔）因沖壓設(shè)備能力抢却，要等前4道沖完后，調(diào)換模具再沖似魄。

第二次

第1～4道分兩個班次共沖了2,047根彭薪，有11根出現(xiàn)開裂現(xiàn)象（據(jù)質(zhì)保和模具修理人員處了解，均未出現(xiàn)開裂作姐，是隱性縮頸痕跡夜矗，約母指甲大小，且大多出現(xiàn)在有凸臺處，系球面底部拉毛所致紊撕，模具經(jīng)拋光后罢荡，即解決。）廢品率為0.5%对扶。（注：低于歷史3～5%）

第三次

共生產(chǎn)了3,700多根区赵。仍然用原日本板料，包括3疊掛黃色牌子的板料浪南。據(jù)車間反映笼才，生產(chǎn)狀況良好，雖有14根隱性小開裂络凿，但并非模具原因骡送，而是由于氣墊壓力、加油等操作問題和模具拉毛引起的絮记。如把這些也算進去摔踱，廢品率是0.3%≡狗撸可以說士怒，第一道落料預(yù)成形模的修磨結(jié)果達到了預(yù)期目的。

日本材料的改進

為了確保今后的BUICK后橋橋架生產(chǎn)件的質(zhì)量更可靠乒稚、穩(wěn)定眷赂，在本次對第一道落料預(yù)成形模進行修整后，產(chǎn)品工程部咐笙、用鋼研究所钻国、質(zhì)保部、采購部孩置、和國貿(mào)部等相關(guān)部門聯(lián)同日本鋼材供貨商重新對用于BUICK后橋橋架沖件的板材技術(shù)要求進行了審定燎称，尤其對材料的屈服強度和延伸率作了新的規(guī)定，將原來對材料的屈服強度不作考核改為≧180（注：不足的是僅規(guī)定了下限值罚栏，上限沒有作約束）贩溉；延伸率由原來的≧35%，改為≧38%(目標值≧40)（注：因橋架成形時各向受力復(fù)雜增捻，如能對各向異性作規(guī)定膨桂，則更加有利）；試樣標準由原來的JIS G3131-1990標準锥惋，L0=50昌腰，B0=25，改為統(tǒng)一按照北美的ASTM A370標準膀跌，即L0=50遭商，B0=12.5固灵。

經(jīng)過以上各項措施后，BUICK后橋橋架沖壓件的質(zhì)量一直比較穩(wěn)定劫流、可靠巫玻。但經(jīng)驗告訴我們，日本材料的穩(wěn)定性有時會不盡如意祠汇，尤其在各向異性方面的差異比較大仍秤，這點在今后的生產(chǎn)中還須引起足夠的重視。不能把問題的解決僅僅寄托在模具的無限制修整手段上可很，而不顧材料的質(zhì)量控制诗力。

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