梁类件修冲模强度问题解决方法

吴晓萌，陈亚宁，李瑞串

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000）

1 引言

某车型前地板座椅横梁自量产至今频繁发生模具凸模、斜楔、镶块损坏，制件少孔问题，此类模具事故的发生不但导致生产线长时间停机和大量不良品，而且影响模具使用寿命，如图1所示。

图1 座椅横梁镶块失效模式

2 问题原因分析

（1）冲孔排布密集导致镶块强度不足。由于孔位排布问题，造成修冲模具一个镶块上存在3个甚至3个以上冲孔，且孔间距小于10mm，而镶块壁厚缺不足15mm，因此镶块本身强度低，如图2所示。

图2 镶块厚度

（2）堵料导致镶块损坏。如摘要中所述，侧冲模具镶块逃料空间与结构强度之间存在冲突，在镶块壁厚强度本身并不高的情况下，逃料空间仍然不足，修冲模设计规范，逃料空间＞料片对角长度，而座椅横梁方形料片对角长100mm，镶块最大逃料空间36mm，远低于模具设计标准，如图3所示。

图3 逃料空间

综上所述，座椅横梁同其他梁类件一样，由于逃料空间不足导致堵料问题频发，造成镶块出现裂纹、崩塌甚至断裂的情况。

3 整改方案探索

（1）取消方孔或减小方孔尺寸。大方孔是导致镶块逃料空间与镶块强度存在矛盾的关键，因此取消方孔可以从根本上解决当前问题，减小方孔尺寸也可以降低问题发生风险，如图4所示。

图4 取消图中方孔

（2）增加修冲工序。在现有模具基础上，再增加一序修冲模，分散密集冲孔，可以降低问题发生风险。

（3）冲裁工艺重排。重新排布冲裁工艺，消除冲裁工序排布紧凑、镶块强度降低的情况。

4 方案可行性分析

（1）方案一：制件方孔为线束过孔，为保证线束排布，方孔不能取消也不能变更尺寸。

（2）方案二：增加修冲工序可以极大限度的缓解当前冲孔模具的情况，但此座椅横梁为多工位模具，增加一序修冲模后无法匹配工作台。

（3）方案三：在冲压工序，冲裁排布本身已经极其紧凑，无法继续优化；但如果将方孔冲裁由冲压工序变更至落料工序，工艺、结构上完全可以实现，也可以缓解冲裁工序紧凑的冲裁排布，如图5所示。

图5 方孔冲裁由落料工序完成

5 方案的进一步探索

综合分析，作为模具中期改造项目，方案三不仅可以从根本上解决问题，而且成本投入和后期工作量方面也具备巨大优势，具体如下：

（1）冲孔前移至落料模后，侧冲变为正冲，模具结构简单、变动量小。

（2）修冲工序工作压力释放，消除故障风险。

（3）只针对落料模进行复制或改造，不影响产品整体品质和精度。

6 落料模改造复制方案

（1）孔位校准。

座椅横梁的冲压工艺流程，落料→整形→冲孔，若将方孔冲裁提前至落料模，那么考虑整形工序对冲孔的影响，数模孔位数据必然有偏差，因此需要重新校准孔位。

首先依据数模孔位数据在板料上切割出方孔，并压制成型，借助检具和三坐标测量仪测量实际孔位偏差数据，最后更新数模孔位数据；重复上述过程直至孔位最终偏差量≤±0.1mm，数据冻结，如图6、图7所示。

图6 数模孔位数据

图7 孔位校准数据

（2）模具复制。

孔径、孔位数据校准冻结后，制定模具改造复制方案，通过研究模具图纸，横梁模具空间，发现模具不具备改造条件，因此最终确定重新设计复制落料模，如图8所示。

图8 落料模图纸

（3）效果验证。

模具复制完毕后，借助检具和三坐标测量仪数据，经过多轮调试、验证，制件精度回复正常，修冲工序相关凸模、斜楔拆除，从根本上消除了模具隐患，宣告模具复制方案取得成功。

7 总结

座椅横梁本身开发了落料模，此方案才有了施展空间，然而多数梁类件未开发落料模，无法应用此方案来解决问题。归根结底，模具的设计、制造和后期管理就是解决冲突的过程，本位描述的模具强度与逃料空间的冲突之外，还有很多的冲突需要解决，这要求我们具备更开放的思维、更开阔的眼界和更大胆的设想；或许不久的将来，冲压人将颠覆当前的模具设计模式，更简单、更科学的完成冲压件的生产制造。