顶盖拉延模网格加工技术运用

文/杨亮亮，刘波，徐宁，刘文峰，米齐春·神龙汽车有限公司

顶盖作为汽车大型覆盖件之一，其表面积大，质量要求高，采用传统拉延工艺，凸模全符型接触板料，对板料、模具清洁度要求很高。如果凸模与板料之间一旦有轻微脏点就会在零件表面压出凸包缺陷，造成零件返修率高，且需要频繁停机擦模，严重影响生产效率。本文介绍的新工艺是对一款SUV车型非天窗顶盖拉延凸模（镀铬后）表面实施网格加工，相当于减少了凸模与板料的直接接触面积，从而降低了由于板料、模具清洁度差造成零件凸包的概率，降低了零件返修率，同时减少了停机擦模次数，提升了生产效率，减轻了脏点导致的模具拉毛，保证了模具表面光洁度质量。

加工范围确定

此顶盖零件（图1），A面表面积大且比较平坦，凸模适合于做网格加工，网格加工范围的划定是根据零件造型、冲压方向与加工面法向角度及实际研合区域综合确定的，一般禁止在中等或重度研合面上加工网格，加工区域需要距离中等或重度研合边界至少10mm，区域平面圆角至少R15mm，图2为此拉延模研合示意图，凸模黄色区域要求中等研合，白色区域可不做研合，上凹模已避空，图3是此顶盖最终确定的加工区域图，距图2黄色研合边界往里收10mm，R角取30mm。

图1 零件图

图2 拉延模研合示意图

图3 网格加工区域图

加工要求及试加工

⑴加工网格要求。网格加工采用φ2mm球刀，最大加工深度不超过0.2mm，最小网格间距2.5mm。

⑵试加工参数。此顶盖凸模材质为QT600且表面已镀铬，我们取同样材质的试验块进行加工试验，试验块大小为185mm×145mm×50mm，将此试验块划分为四个区域按不同参数进行加工，每个区域大小为85mm×45mm，此次加工试验，设备转速10000转/分保持不变。我们共组合了四种加工深度及进给量进行试验。参数1：加工深度0.1mm，进给量1000mm/min，两次加工完；参数2：加工深度0.1mm，进给量2000mm/min，两次加工完；参数3：加工深度0.2mm，进给量1000mm/min，一次加工完；参数4：加工深度0.2mm，进给量2000mm/min，一次加工完。

⑶加工后效果对比（图4）。区域1网格标准、均匀、质量好、无毛刺，手感光滑不刮手，耗时16.5min；区域2网格标准、均匀、质量好、无毛刺，手感有轻微刮手，耗时13.5min；区域3网格标准、均匀、质量好、无毛刺，手感光滑不刮手，耗时8.5min；区域4网格标准、均匀、质量较好、无毛刺，手感有轻微刮手，耗时6.5min。

综上对比及考虑到顶盖特点：⑴加工面积大（约1.9m2），如采用两次加工太耗时；⑵零件型面有弧度，加工时刀具进给量取小值以保证更安全可靠。最终选择参数3作为后续正式加工用参数，即0.2mm深度一次加工到位，加工进给量取1000mm/min，此参数加工既能保证网格质量又用时较少。

图4 加工后效果对比

加工前数据采集

加工编程之前，必须扫描待加工区域型面，以现场真实模具型面作为编程依据，而不能将加工数模作为编程依据，因模具经调试之后，模具型面与加工数模可能已经不一致。本次加工前对凸模型面进行了多次扫描确认，包括蓝光扫描（图5）、三坐标测量仪对凸模密集采点测量、数控加工设备对凸模密集采点测量，最后数据对比分析：蓝光扫描数据与数模型面有0.2mm差异，三坐标采集数据与加工设备采集数据基本一致，仅有0.05mm差异，最后决定采用三坐标测量与数控设备测量平均值作为编程依据，编制加工程序。

图5 蓝光扫描数据

编程及正式加工

根据所采集模具实际数据在加工区域内进行编程。网格加工走刀方向需与模具冲压坐标系下X向成45°，以降低网格线垂直于板料流动方向对零件成形造成影响。此次正式加工前，另外增加选取了8条45°的宽间距线分别编制0.03mm和0.1mm的加工深度进行预加工（图6），以便对编程加工深度一致性进行全面验证，结果显示加工深度从始至终保持一致，证明了数据采集及编程的准确性。

图6 宽间距加工走刀示意图

正式加工选用参数3：加工深度0.2mm，转速10000转/分，进给量1000mm/min，一次加工到位。此次加工使用φ2mm合金刀，加工分两步，第一步单向45°加工（图7），第二步交叉45°加工。第一步单向45°加工1小时后，检查刀具磨损情况，未发现明显磨损，继续加工2小时后，显微镜观察刀头已有明显磨损，需更换，后续每加工2小时换一把刀，第二步交叉45°加工时考虑到刀头每次走刀会与前面已加工完网格线产生冲击，影响刀具寿命，所以每加工1小时换一把刀。

图7 加工放大图

顶盖凸模全部加工完检查：网格标准均匀，线条平直无扭曲，无肉眼可见毛刺，手摸感觉有轻微刮手，镀铬层完好，无起皮脱落现象，总体质量好（图8、图9）。

图8 加工完整体图

图9 局部加工完放大图

试压件验证

⑴网格未处理压件验证。为了解对加工后网格不做任何处理压出零件状态，我们对加工后的凸模网格未进行抛光除毛刺，直接上压机压件，结果零件背面全部拉毛（图10），正面密集凸点（图11），且零件拉毛严重导致进料阻力大，零件直接开裂（图12）。

图10 零件背面拉毛

图11 零件表面凸点

图12 零件开裂

图13 模具抛光方向示意图

图14 模具抛光后零件背面

图15 改善前后返修率对比

⑵网格处理后压件验证。对网格区域先用油石，后用砂纸抛光，抛光方向须沿加工的45°方向进行（图13），油石选用800#，砂纸选用1000#。注意抛光时用力适当、均匀，严禁在局部区域抛光过度，因为如果局部抛光过度，可能造成零件局部变形，难以修复，采用多次抛光、多次压件验证，每次压件后仅对拉毛区域再抛光即可，如此经过几轮反复，最终压出无拉毛合格零件（图14）。

批量生产验证及收益

此模具自2018年10月完成网格加工后已进行过多批生产，网格区沟槽经抛光后对零件基本不会造成新拉毛，由于网格区凸模与板料直接接触面积减少，模具、板料脏点造成的零件凸包减少，零件返修率明显下降，平均返修率由15%降到6%（图15），擦模造成的设备停机次数也对应减少，由平均擦模6次降到平均擦模2次，改善效果明显。

此模具有网格沟槽，如果用白色无纺布直接擦模，会刮掉擦模布纤维，粘连在模具表面造成零件凸包，所以我们先用塑料刷清洁沟槽，然后用气枪吹，并常备平板合金锉或1000#及以上砂纸，以便模具偶尔拉毛时抛光模具。模具平时存放时需保证表面有一层油膜，以防止模具网格区生锈。

结束语

通过此次对镀铬后顶盖拉延模实施网格加工，验证了此工艺的可行性、有效性，为后续其他覆盖件外板类零件（顶盖、门外板、发动机罩外板）实施积累了经验，并在实施过程中收集了从理论分析到实践运用一系列数据，包括准备、加工各阶段数据（模具型面数据采集、对比分析用时；编程、加工用时；模具调试用时；加工刀具更换频次、数量等）及网格加工前后生产数据对比，为后续运用此工艺评估风险、预估周期积累了数据。此次加工还是在模具镀铬后进行，模具表面硬度增加，加工难度更大，为已量产镀铬模具运用此工艺奠定了基础。