压合模技术及应用（上）

文／董剑安·上海赛科利汽车模具技术应用有限公司

压合模技术及应用（上）

文／董剑安·上海赛科利汽车模具技术应用有限公司

随着汽车产品的多样化、个性化的不断发展，越来越多的新车型在市场上涌现，无论哪款车型，都会有压合产品的需求。压合装备主要用于发罩、门板、背门、行李箱、带天窗顶盖、油箱口盖等汽车重要覆盖件的内、外板（含其他焊接件）的周圈压合，也出现在个别轮罩、侧围、翼子板的局部区域上，因此，压合装备生产的产品质量的好坏，直接影响着汽车的外观品质。

包边机和油压机上的压合模技术以日本发展的最为成熟。美国通用汽车公司在中国新上车型的门盖线主要为包边机上的压合模和机器人滚边压合两种，而且以前者居多。汽车覆盖件压合模在国内是近十年才发展起来的一类模具，还没形成成熟的设计标准，虽然已经有个别厂家在做，但仍处于摸索阶段，调试周期很长，且难以达到合格产品的要求。

本文从压合模技术概况、压合模的预压合、预压合机构、预压合的时序及机构间的分界点的选取、终压合、压合零件的定位、压合模的压料方式、行程线图的绘制、调速及干涉检查、输送机构的设计、压合前外板翻边设计，结合生产实际，在设计规范化、标准化、参数化及新结构开发上做了大量细致和开拓性的工作，使现场生产、经验积累和技术开发形成了良性的、自主的技术提升体系。笔者从事了多年汽车压合模具的结构设计、校对和审核工作，积累了大量的经验和技术。现撰写此文，供同行参考。

压合技术概况

包边机及油压机上的压合模都是在滑块的一次行程内，完成工件的预弯和终压工作，形成最终产品。一般包边机上的压合模为自动送料，机、电、气的一体化设计，使其归属于自动化模具的行列，油压机上的压合模为手动送料（滚轮输送）。以包边机上的压合模为例，工作原理如下：在上滑块的一次行程中，涂胶后的内、外板（其他焊接件）制件输送到具有初定位结构的举升架上，随举升架落入带有四周精定位的成形凹模内，上压料板落下，对内板进行导正并压料，上模驱动器通过驱动装在单连杆、平行连杆、角部连杆等机构上的预弯刀实现对外板的预弯，预弯保压后退回到初始位置，终压凸模落下，完成最终压合，上模返回后，举升架举起，输出制件。皮带传输自动送料可按用户要求实现不同产品间的混线。机、电、气的一体化设计，保证了制件的传输、定位、举升与降落、压合等的动作循环顺序的准确性，满足用户生产节拍的要求。

压合的种类按压合装备工作方式可分为：包边机及油压机上的压合模压合、机器人滚边压合、多源压合机压合和简易式压合等四大类。压合模需要安装到包边机或油压机上进行压合；机器人滚边压合需要机器人来参与完成压合；多源压合机可独自完成压合；简易式压合需要人工手持工具来参与完成压合，常见压合方式如图1所示。

图1 常见压合方式

根据车身零件的不同部位，压合零件按总成分以下几类：⑴前后门总成压合；⑵发动机盖总成；⑶后背门总成；⑷后行李箱总成；⑸带天窗顶盖。

压合的形式有以下几种：⑴尖角平压合用于内板较厚或有厚度变化的件，如门板；⑵扁平压合为最通常类型；⑶凸包压合一般出现在发罩的风窗侧；⑷自身压合用于无内板及其他加强件的产品，如门窗口内的上侧压合；⑸半开角压合一般出现在角部和一些过渡区；⑹全开角压合一般出现在角部，一般单品冲压工艺翻边完成即可。如图2所示。

图2 压合形式

压合零件的难点及常见缺陷：⑴曲面变化急剧区的压合，尤其是角部压合；⑵门板的窗口压合，尤其是窗口内侧三至四个方向均要求压合；⑶产品陡峭部位的压合；⑷发罩风窗侧的凸包压合；⑸压合总成轮廓精度、平整度和面品质的达到。角部压合缺陷原因一般是该区域为多料或少料的翻边，容易产生产品外观缺陷，门板的窗口压合一般与外部周圈在一道工序上完成，内侧压合缺陷原因大多为内板遮盖外板或内外板的间隙较小。压合质量是一个综合因素影响的结果，判定缺陷具体产生的原因，并提出解决方法，需要很强的综合能力。

压合模的预压合

预压合又叫预包边，是指正式刀块在完成内外板包边之前，为了能更容易包边而进行的预压合工序。

预压合的基本要素及定义

翻边角度指外板翻边面与型面棱线切向矢量件的夹角，如图6中A所示。一般为105°以下，特殊情况可能达到110°。

翻边长度（翻边高度）取决于产品设计，根据区域设定。良好的产品设计要考虑不同区域翻边高度的合理性，如图6中D所示。

产品倾斜角度指型面棱线切向矢量与水平方向的夹角，如图6中E所示。

预压合角指外板翻边经过预压合刀推后与型面棱线切向矢量间的夹角，如图6中B所示。一般情况下40°＜B＜50°，特殊情况B可达到60°，45°的预压合角度为最佳状态。

预压合打入角度指预压合刀接触翻边线时运动的切向矢量与水平方向的夹角，如图6中（E＋F）所示，F代表预压合刀打入方向与型面棱线切向矢量的夹角，一般F取20°～60°。当F超过60°时容易出现变形，打入角度（E＋F）最大可到110°，多用于产品倾斜角度大的情况，如后盖的对称两侧。

连接角度指预压合刀工作面在刚刚打入时与翻边面间的夹角，如图6中C所示，一般60°以下，超过60°时有可能产生压变形（纵向受压致横向变形）。

图6 预压合基本要素

预压合加工角度指从预压合加工开始到结束，预压合刀口的旋转角度θ，如图7所示。

预压合加工半径指从预压合刀旋转中心到外板翻边的长度r，如图7所示。

图7 预压合加工角度及预压合加工半径

预压合打入角的选取

一般直线部位及预包边加工时伸展形少料包边部分的预压合打入角度α一般为45°～60°。发盖前端等预包边为收缩形多料包边部分预包边进入角度α一般为20°～60°。角落部等预包边，正式包边一起收缩，翻边部分预包边进入角度α一般为45°～20°，如图8所示。

图8 预压合打入角

预压合打入角与翻边角的关系

预压合角一般为35°＜B＜50°（45°为最理想的角度），如图9所示。预压角与翻边角的关系见表1。预压合的打入角及预压合角不合理易产生零件缺陷，如预压合角一般设计角度为45°，角度过大，包边后易产生波浪和鼓包，如图10所示。

图9 翻边角度

表1 预压合角与翻边角的关系

图10 预压合角过大的影响

预压合机构

预压合机构按其工作的运动方式及运动轨迹分为以下五种：角部连杆机构、单连杆机构、平行连杆机构、复合连杆机构、复合连杆滑块机构。

单连杆机构、角部连杆机构及应用

单连杆机构可以定轴为圆心，做旋转运动，以旋转半径来确定其轨迹，上部模型的驱动器下降时，滑轮以铰接点为中心，形成沿箭头所示方向的运动，完成预压合。角连杆机构也是其中一种，因此，平面及截面方向的弯曲线为直线的产品（即从圆心到产品弯曲线的距离相同）其打弯时间一致，即同时接触同时压弯。

单连杆机构的应用范围：⑴产品的截面角度（角度的约束）以预压合刀块的进入角60°为标准时，平面方向为0°时最理想。⑵刀块型面为转动轨迹，用于翻边线为直线，或弯度很小的地方。翻边线的上下偏差及距离偏差在40mm以内，产品的截面角范围为－40°～10°。

平行连杆机构及应用

平行连杆机构可使连接托架做平行运动，可以取得均衡的弯曲时间和弯曲力，从而能够对单连杆机构的缺点进行克服和完善。平行连接方式的优点在于：在任何截面上都在作同一的运动（四连杆机构运动的轨迹相同），不同于以铰链点（定轴点）为旋转中心的常规连接方式，在与离该中心的距离成比例增大的圆弧上移动，这一点是有本质的不同。平行连杆机构在任何地点预压合上，压合镶块都在作相同轨迹的动作，其缺点是结构复杂，制作成本高，同时预压合的进入方向容易被限定。

平行连杆机构应用于弯曲线变化大的地方，即适用于使用单连杆机构无法满足的情况。产品的截面角度与正规连接方式相同：通过变更各部分的连接铰点和尺寸，可在一定程度上改变进入角度并加以适用。即通过改变连杆的长度来处理。不受相对于弯曲线连接中心的上下偏差及距离偏差的制约。

《模具压合技术及应用（下）》见《锻造与冲压》第12期

董剑安，模具事业部副总经理，高级工程师，上海市汽车类高级职称评审委员会专家，上汽优秀技术专业带头人。主管技术工作，从事汽车车身模具冲压技术工作28年，发表论文多篇，获得2003、2004、2008、2012年度汽车工业科技进步二、三等奖，省部级科技成果7项，获得专利6项。