文／杜洋洋·上汽大眾汽車有限公司

隨著電氣設備相關技術的快速發展，沖壓線的生產能力不斷提升，目前高速伺服自動沖壓線無故障沖次可達到20 次/min，沖壓模具無故障沖次達15 次/min，甚至可以高達18次/min。在沖次提升后，沖壓過程的瞬間沖擊力也更大。如今，針對普通高速自動沖壓線的模具設計原則已經無法滿足更高沖次的需求，同時也對模具吊緊緩沖組件提出了更高的要求。

項目背景

上汽大眾某車型后門內板是一模兩件生產，5 序沖壓成形。其中OP20 為拉延，OP30、OP40 為切邊，OP50 為切邊沖孔，OP60 為整形。原生產線為普通高速線，無故障沖次為12 次/min，后轉移至MEB 高速伺服沖壓線上生產，無故障沖次提高為16 次/min。

在批量生產過程中，發現OP60 整形模存在異響，經現場模具拆裝檢查發現：壓料板側向橫銷受力變形(圖1)；壓料板行程槽也存在嚴重碰印(圖2)；模具吊緊緩沖組件內置的聚氨酯橡皮也出現了嚴重的壓潰變形(圖3)。

圖1 側銷受力變形圖

圖2 壓料板碰印圖

圖3 緩沖橡皮變形圖

原因分析

針對一模兩件的沖壓模具，壓料板分為整體式(圖4)和分開式(圖5)兩種結構。

圖4 整體式大壓料板結構圖

圖5 分開式小壓料板結構圖

一般設計原則：對于整體式大壓料板，總共設置6 個吊緊緩沖組件；對于分開式小壓料板，單側設置4 個吊緊緩沖組件，總共設置8 個吊緊緩沖組件。

以往上模吊緊緩沖組件的設計，很大程度上來自于設計人員的經驗。由于沖壓模具一般使用在普通高速自動線上，設計人員并未對模具的受力情況與沖次關系有過深入分析，因此會帶有一定主觀性、局限性。

圖6 為上模結構剖視圖，通過對壓料板在單個沖壓循環過程中的受力分析，當模具由下死點位置開始上行的瞬間，緩沖橡皮與壓料板由脫離狀態直到接觸受力狀態，緩沖橡皮除了承受壓料板自身重力與上頂棒施加的壓邊力外，還將額外承受瞬間沖擊力，而瞬間沖擊力的大小與模具上行的速度有著直接關系。

圖6 上模結構剖視圖

當模具沖次較低時，瞬間沖擊力較小，其可完全由模具吊緊緩沖組件承擔。但當模具沖次高到一定程度，產生的瞬間沖擊力會超過緩沖組件的承受能力，進而出現側向橫銷與壓料板行程槽相撞的情況，且隨著沖次的不斷提升，撞擊程度將更加嚴重。

因此，當沖次提升后，瞬間沖擊力增大，模具吊緊緩沖組件的設置數量已經不能滿足需求，進而會產生異響、橡皮壓潰等一系列影響生產穩定的問題。

問題解決與模具緩沖組件設計優化

臨時措施

⑴選用硬度更高的緩沖橡皮。高硬度緩沖橡皮可盡量減少壓縮，以避免側向橫銷與壓料板行程槽相撞。在一定程度上，該方法有效，但高硬度的橡皮塑性較差，頻繁承受瞬間高沖擊力后易被壓潰，甚至出現被壓碎的問題，對模具批量生產造成安全隱患。

⑵增加緩沖吊桿下部墊片厚度。如圖7 所示，增加墊片厚度相當于減小模具緩沖吊桿的長度，緩沖橡皮處于壓縮狀態，可以提前介入承受瞬間沖擊力。但該方法也存在一定的缺陷，如緩沖橡皮的壓縮量更大，更容易出現老化。

圖7 吊緊緩沖組件

永久措施

從模具前期設計入手，設計模具吊緊緩沖組件時需綜合考慮壓料板行程、壓料板重量與生產沖次需求，進行靜態測算與動態測算：靜態測算可按照單個緩沖橡皮壓縮1mm，以可承受500N 進行測算；動態測算需要首先根據壓料板行程、沖次與滑塊速度關系，找出對應運動速度，進而根據指定速度下的壓料板重量與緩沖組件的數量關系，確定所需要的數量。

通過動、靜態測算，吊緊緩沖橡皮的選用對應情況見表1 ～表3。

表1 Hub=60mm

表2 Hub=80mm

表3 Hub=100mm

通過分析可以發現，模具吊緊緩沖組件的設計數量需要隨著壓料板行程Hub、壓料板重量及沖次的提升而增加。此外，模具吊緊緩沖組件的設計數量與緩沖橡皮的硬度也存在一定關系，如選用塑性更好、更耐沖擊的橡皮，則需要的設計數量會更多。

結束語

本文針對沖壓模具在高速伺服沖壓自動線生產過程中，存在的異響問題進行了深入分析，并針對性地給出了臨時措施與永久措施。

通過選用硬度更高的緩沖橡皮或增加緩沖吊桿下部墊片等臨時方法，可快速解決生產過程中模具異響問題，有效避免側向橫銷撞擊壓料板行程槽，但也對后期模具的維護提出了更多的要求。根據以往模具設計經驗采取設置模具吊緊緩沖組件的方法，已明顯不能滿足伺服高速沖壓線的需求，只有從前期模具設計入手，優化模具吊緊緩沖組件的設計選取原則，進行靜態與動態測算才能從根本上解決問題。

——文章來自《鍛造與沖壓》2022年第22期