精准定义车身覆盖件模具型面​研合率

文/田卓华·北汽福田汽车股份有限公司

李志明，贾飞飞·河北兴林车身制造集团有限公司

车身覆盖件质量取决于模具设计和制造精度。一般一个冲压件由拉延、修冲及翻边整形工序构成，更复杂的需要四序或五序。无论工序多少，冲压件成败主要取决于第一序拉延模质量。拉延模制造过程的关键一环是打造精良的拉延模型面，凸、凹模精度高，则拉延作业稳定、工件表面光顺；反之，会带来回弹不稳定及许多面品缺陷。快速定义拉延模型面精度的方法是涂色压印法，待检测面着色面积与其控制带面积之比为研合率。

通常涂色很厚，易造成质量误判；有的在误判基础上打磨改进，不仅不会提高研合率，反而破坏了曲面的光顺性。如果是外板，重则需要重新数铣，建立基面；如果是内板，需要打磨更大面积，或数铣降型，以保证型面研合率达标。个别模具制造商在实践中，认识到涂色法的重要性，涂色尽力超薄、均匀，一步到位，取得了显著的经济效益。本文对超薄涂色法检查型面研合率实践加以总结，以启迪精益制造。

研合的作用

数铣加工的模具型面，人工打磨高点、涂色、再打磨，求得型面间隙均匀的加工过程叫研配。凸、凹模曲面精度用研合率表示，研合率用工具体涂色，借助压机压印目标体着色，目视法判断。研合率实质是模具曲面精度及光顺性的综合评判结果。因曲面之间有料厚，两个曲面质量不易快速检查、确定，需要借助合格拉延件，此为工具体，被确认的凸凹模曲面为目标体。

数控铣床获得的拉延模曲面，主要存在四个方面的缺陷：数铣凸、凹模型面有装夹误差、接刀误差；机床系统变形误差、刀具磨损误差；加工去除材料铸造应力，释放形变；装配误差。

以上缺陷会造成模具闭合，凸凹模型面间隙不均匀，有的会反映到产品表面，造成压伤、压痕；有的造成板件曲面不光顺。钳工研配就是克服数铣缺陷，提高曲面精度。粗研配时，工具体涂色厚、薄也许关系不大，但容易误判、误打磨，且浪费蓝油或红丹；精细研配时，涂色必须超薄，才能精准定义曲面光顺性。为了作业标准化，许多企业一致规定无论粗研还是精研，一律采用超薄涂色。

研合率标准

目前，国内各主流汽车厂，模具研合率指标差别不大。冲压产品各工序模面控制带由冲压产品工艺设计，根据经验定义，并在首轮调试时，以作业指导书的形式，发送到车间调试钳工手里。冲压工艺设计师很珍视首轮调试，以验证工艺补偿与实际产品的差别，因此要求研合率必须达标。

选择合格的工具体，即合格拉延件，双面涂色，借助滑块压力，检查板件压印区域面积。图1 为货箱后外板拉延着色件，浅色区域为压印色，清晰的边界表征型面控制区。涂色被印在目标体型面，显得清淡，两块矩形区域是减轻带，节省压印面积。在不影响拉延表面光顺的前提下，外板件拉延酌情设计减轻带，利于提高研配效率，减轻劳动强度，减轻带并不表示该区域不重要或不检测。外板件要检查光顺性，用油石打磨曲面，涵盖减轻区，一并查验。

图1 货箱后外板拉延着色件

同一研合水平，一般不同人评价误差不应大于±5%，若超出此范围，需要再次确认，或重新研配。在研合未达标或曲面打丢的前提下，涂色厚薄会出现较大的波动。所以，涂色一定要超薄。若重新确认，选择合格工具体，涂色要薄、均匀，能透出钢板底色，图2 为某车门外板拉延件涂色表面，待合模压印。如需第二次压印定义研合率，目标体型面着色必须擦除干净。

厚的涂色只见色膜，不见板件底色，易造成误判，需要另选一件重涂。图3 为某侧围拉延压印表面，矩形小窗框区域能清晰看出压印带和原生态涂色。图2与图3 比较，前者涂色超薄，后者用色较厚；前者能精确显示间隙不均匀区域，指示钳工精准改善，后者压印色不能清晰显示合模间隙。

图2 某车门外板拉延涂色表面

图3 某侧围拉延件压印表面

外板件拉延模研合率大于95%，压边面研合率在90%～95%之间；后工序研合率翻整类不小于90%，修冲类大于85%；内板拉延模研合率大于90%，压边面研合率在90%～95%之间；后工序在85%～90%之间，修冲类取下限，翻整类取上限。模具型面研合达到95%以上，工具体压印色和目标体着色区域面积和色斑虚实基本一致，几乎分不出高下。

如果验证过程研合率发生争议，最靠谱的方法是，取四个面研合率的算数平均值。这四个面分别是，工具体上、下表面压印色斑率，目标体凸、凹模着色率。

典型拉延件着色分析

工具体两面涂色要均匀，力求超薄，能够透过油膜看到工件底色。厚的油膜，当模具闭合，油墨受到挤压，若曲面间隙不均匀，会有大量油墨挤入间隙较大区域，不该着色部位也上色，不仅导致研合率误判，更重要的是不能精确指示钳工打磨。图4 为某顶盖着色效果，天窗减轻带色膜就是板件压印前的涂色很厚，粗看研合率基本达到90%以上。但是仔细观察，型面压印色不均匀，出现多处花斑。如果像图2 那样超薄涂色，着色厚重的区域不可能着色。顶盖型面主要有三个缺陷：

⑴天窗口周围似乎设计了强压，压印后色彩最轻、最淡的地方表示强压区，如图4 所示5 区。对于拉延模，天窗翻边展开，后工序切边、翻边实现产品结构。强压区应该设计在翻边序，拉延序没必要强压；如果天窗翻边棱线在拉延序拉出一定深度，棱线边缘外扩一定宽度强压非常合理。

⑵研合率提升空间较大。除过天窗口强压带之外，产品前部(图4 左部)着色不均。区域1 和3 相比，前者间隙小，后者间隙大，似有左右倾斜。如果压机精度达标，则属于模具型面不光顺。2 区和3 区间隙基本一致，但其周围边界不规则、不清晰，属于型面波纹或凹陷。

图4 某顶盖拉延件着色效果

顶盖拉延基准面，即下模型面数铣完成，人工推光、打磨不当，会出现不光顺。整个曲面手法轻重不一，易造成模具基面凸、凹不顺。如果属于产品设计不光顺，接到数模，虚拟光顺检查应该能发现，图4 所示4 区的不光顺应该能避免。

数铣型面一旦经过人工打磨，理论上肯定不光顺，只是在微米级、还是纳米级而已。手工打磨总是在逼近理论数型，以至于肉眼不能明显察觉。借助刀痕的均匀一致性，判断推光的均匀性。前提是刀痕不能压印工件或产品表面。对于凹模型面可以留刀痕、也可不留。因为，基准光顺，可压印着色打造凹模的光顺性。

⑶工具体蓝油过厚。工具体涂色很厚，蓝油覆盖板面，完全看不见钢板底色。模具闭合，较厚的油墨挤压到大间隙区域，导致全面有色，貌似研合率合格，实则曲面间隙很不均匀。借助压机研配型面，涂色越厚，越不易精准定义，结果就是深浅不一，好端端的数铣光顺面被破坏的一干二净。如果出现图4 所示效果，需要返工数铣，重新找回基准再研配。

工具体涂色工艺及压力参数

外板件用蓝油，内板件用红丹。蓝油采购到位即可使用，红丹需要人工调配。调配稀稠、软硬全凭经验，届时谁也不会用天平称量丹粉及调和剂。所以有的厂家干脆规定，一律使用蓝油。

⑴涂油工具。海绵涂辊，直径在30 ～35mm 之间，辊长在100 ～120mm 之间。如果内板特征较多、凸凹细碎，可选用较小涂辊。

⑵研合率指导书。拉延工序、修冲工序、翻整工序都按照研合率彩图指示部位涂油，图5 为某侧围拉延研合率彩图，图示清晰标识强着色带、弱着色带和无着色带。按照研合率彩图涂色，容易到位，不易遗漏。

图5 某侧围拉延研合率彩图

⑶选择合格拉延件。拉延件无破裂、起皱，压边面走料符合CAE 分析收缩量。涂油要在无粉尘、洁净的环境作业；清除工件油膜和异物，保证面品无颗粒物、污物。

⑷涂辊路径。初期试涂，取少量蓝油，约3 ～5克，在板件平缓表面沿45°～90°交叉反复涂辊，力图油墨轻淡、均匀一致(图6)，目视达到标准厚度，即可大致确定油量与面积。研合用油没有定量，自然无法考核，用尽就随意去领。据估算，每平方米曲面消耗蓝油12 ～15 克，各模具厂亦可测量蓝油消耗量以制定工艺消耗定额。目视确认压印色，为减少误判，可制订标准色版，或色卡，对标准的车门外板涂油及压印效果拍照，固化在作业指导书中。

图6 辊涂过程

选取蓝油一盒或一定量，崭新涂辊一只，用天平称量蓝油重量，涂辊重量。然后取蓝油、辊涂，涂色完成，达到图7 所示厚度，再称量蓝油重量、涂辊重量，前后重量差的绝对值求和就是蓝油总消耗。总消耗为两部分，一是涂板件用量，二是滋润涂辊的辅助消耗。

图7 车门外板涂油及压印效果

⑸压机参数设定。工具体压印，无论凸、凹模型面还是压边面只能压一次；滑块如果多次压印，绝对不能以此定义研合率；涂好的工具体用压机压印，压力取CAE 分析值的50%～60%；如果是高强度板、厚板料执行工艺规程设计压力，或正常冲压生产压力；压边面压印，取CAE 分析值的30%～40%。

⑹蓝油工艺消耗定额。据了解，国内大多数模具厂没有蓝油消耗定额，是造成蓝油厚涂的原因之一。

⑺注意事项。原则上不要用板刷刷涂，板刷易掉毛，且油膜有毛痕，很难刷均匀。

结束语

车身覆盖件研合率是冲压产品质量稳定的基础，是定义模具型面精度的量化指标。传统检查沿用涂色法，借助压力机用目标体压印涂色工具体，观察工具体和目标体压色或着色痕迹以定义型面精度。模具型面研合率容易误判，导致返工浪费，降低面品质量。本文详细阐述了模具研合率精准定义的工艺及规则，提出研合率正确判定方法，有利于模具厂精准施测、规避失误，有利于主机厂减少返工、规避浪费、提高效益。

——文章选自《锻造与冲压》2022年第10期