制件拉毛问题的预防与对策

newmetal

       

制件拉毛问题的预防与对策

        图1  拉毛现象

        模具是影响汽车覆盖件表面拉毛缺陷的重要因素，本文分析了冷冲压模具拉毛问题的产生机理和影响，分别从产品开发、工艺分析、结构设计和模具制造四个阶段阐述了拉毛问题的预防与对策。
        拉毛问题的产生机理
        冷轧钢板冲压成形时，当板料处于滑动运动时，由于板料和模具间的强制接触而发生粘着磨损，致使冲压件出现表面的严重损伤（见图1）。
        拉毛问题产生的原因主要有：模具拉伸部位硬度不够，模具拉伸部位的硬度应大于模具表面的硬度；模具拉伸部位硬度不均，拉伸模具的材料一般是合金铸铁和高强度的铸铁，采用人工淬火，受操作工的技术水平和淬火的工艺制约，淬火后表面个点硬度不均匀及模具在冲压过程中润滑不足等。
        拉毛缺陷不仅降低了车身覆盖件的性能，如碰撞安全性、坑腐蚀性和抗疲劳性等，也会降低模具寿命。
        拉毛现象降低了冲压工艺的稳定性，致使废品率上升，成为制造企业成本浪费的主要原因之一。

       

制件拉毛问题的预防与对策

        图2  零件局部立体图

        拉毛问题的预防与对策
        1.产品开发阶段
        在产品的开发阶段，有些产品成“几”字形，拉延深度相对较深，而且产品强度要求较高（见图2），这样由于制件的形状原因，在模具制造中，制件侧壁基本设计成直立拉延，制件在拉延过程中，侧壁由于冲压角度小，就会因剪切力使制件产生严重的拉毛。
        预防方案：
        （1）产品设计初期，要充分考虑此类制件两侧壁的受力情况，将“几”字形零件两臂与冲压方向角度调整为大于3（见图3），降低成形镶块与板料的垂直剪切力，避免拉毛的产生。
        （2）在满足制件强度的情况下采用其他材料代替高强板材料。

       

制件拉毛问题的预防与对策

        图3  零件截面图

        2.工艺分析设计阶段
        拉毛问题是在模具与板料局部剧烈接触的情况下产生的，工艺设计阶段就要仔细利用软件工具进行分析，对可能出现拉毛的地方，采取必要的纠正措施，例如：旋转制件的冲压方向、提高局部成形镶块的硬度等，应尽量在工艺设计初期就降低拉毛的产生。图４所示就是采用改变冲压方向而消除拉毛的一种方法。
        工艺设计直接影响模具后期的制作质量，同时也是控制制件拉毛最快捷有效的方法之一，可以从根本上降低拉毛的产生。
        其中控制拉毛产生的预防方案基本可分为：
        （1）冲压方向的正确选择
        工艺阶段应避免侧壁较深、较直的情况。
        （2）避免局部接触 如图4所示，零件整形，整形刀块下部形成一个尖点，板料受力集中在一点造成拉毛。
        （3）通过软件分析，提前预知拉毛产生的大致部位，采取提高模具局部硬度的方法（局部分镶块）避免拉毛。

       

制件拉毛问题的预防与对策

        图4  改变冲压方向消除拉毛

        3.结构设计阶段
        遵循工艺分析的结果，在局部成形剧烈接触部位尽量设计镶块结构（见图5），提高易损部位的硬度及生产持续性，保证使用寿命。拼接镶块原则：一般t＞1.2mm板料，成形、修边采取分块结构；成形部位深度深，材料流动量大，要求镶块硬度高；避免两镶块的拼接缝与材料流动方向一致，应该使拼接缝和材料的流动方向呈5～10为宜。

       

制件拉毛问题的预防与对策

        图5  镶块结构

        4.模具制造阶段
        模具制造阶段是模具制造的最后一道工序，也是消除拉毛的最后一道技术屏障，因此控制拉毛的措施在这里得到集中，方法有很多种，集中体现在：
        （1）提高模具型面粗糙度，降低模具和制件之间的摩擦，使材料流动更顺畅。
        （2）提高模具的硬度 一般情况模具采用淬火处理的方法来提高模具硬度，以Cr12MoV为例，基本上采用整体淬火，可使镶块硬度达到58～62HRC。但由于采用人工操作，不稳定因素太多，导致模具型面硬度不均而产生软点，软点导致板料进料速度不均而产生拉毛。除了淬火以外还有几种比较好的表面处理方法，如：镀铬、氮化、溶射和TD处理等，但价格比较高。
        （3）模具成形间隙的调整，模具间隙小，也是产生拉毛的因素之一，根据现场合理调试模具间隙避免拉毛。
        （4）调整成形部位Ｒ角大小。
        结语
        模具制造阶段控制拉毛的措施，都是我们根据现场实际情况而积累的宝贵经验，是最直接有效的方法。只有注重现场、植根于现场才能更好地服务现场、解决问题。