折边模是将内、外板的外轮廓咬合在一起的专门设备，主要用于生产汽车门板及前后盖总成。外板表面在预折、终折过程中会发生变形，而不受控制的变形可能会造成表面缺陷。按照过去的方法，一般通过胎模型面的堆焊补偿来解决零件表面缺陷，但是该方法具有明显的缺点，它不仅降低了胎模硬度，又使得总成零件的平整度发生变化，因此通过折边刀的调整对零件质量优化具有重要的意义。
本文以门板为例，主要介绍了在折边模调试过程中，利用折边刀型面的补偿来解决零件表面问题的方法，以提供除了胎模烧焊以外更优的调试方法。门板上各区域的刚性各不相同，按照由弱到强分别为直边段、圆弧段和特征线附近，刚性不同的位置，折边刀补偿的方式也有所不同。
门板直边段上的瘪塘很常见，如图1所示，这种缺陷的主要特征是：外板轮廓线处凸起，在内侧形成一个相对的凹面，即瘪塘。在调试过程中，几乎每种造型的门总成零件都会出现类似的缺陷。
过去经常采用的方法主要是胎模堆焊，在边口补偿整形的方式去消除这个缺陷，如图2所示。这样做的优点有：直接、见效快。缺点有：⑴由于胎模型面缺少可靠的基准，手工复原型面较为困难；⑵由于型面被堆高了，总成在折边过程被额外地整形了，这可能会造成总成平整度的波动；⑶由于胎模普遍采用激光表面淬火，淬火硬化层的硬度达到55HRC左右，而堆焊后胎模型面上的激光硬化层被覆盖了，新堆焊上去的材料硬度较低，硬度通常只有40HRC左右，这显著降低了胎模本身的耐磨性。在未来的生产中胎模磨损会加快。该方法并没有对缺陷产生的本质原因采取针对性的措施，而是一种权宜的办法。
图1 直边段的表面瘪塘
此类缺陷是由预折、终折两道工序共同叠加产生的，因此要理清缺陷产生的机理，必须对两道工序分开讨论。
实际上，在预折过程中表面瘪塘就产生了，如图3所示。遇到这种情况，在排除胎模与零件不贴合和压边力不均匀的情况下，则基本可以确定缺陷是由预折刀造成的。
图2 胎模边口堆焊
图3 预折后零件的表面状态
预折过程中折边刀会给外板施加正压力F，外板边缘会在预折初期被分力F1卷起，然后再被折边刀压下去，如图4所示，这样就会在零件边缘形成凸起，从而产生瘪塘。在认识到预折中瘪塘产生的原因后，就需要对预折刀型面进行优化。
图4 预折过程中瘪塘产生的示意图
为改善预折后的零件表面状态，决定在预折刀上开槽，如图5(a）所示。开槽后预折工序件的表面状态有了明显改善，如图5(b）所示。开槽的原理是：将原先预折刀与翻边面之间的碰撞式的“硬接触”，转变为滑动式的“软接触”，翻边面不容易被F1卷起，因此也不会出现瘪塘，如图6所示。
图5 预折刀型面开槽后对预折后表面状态的影响
尽管预折后表面状态明显改善，终折后还是有瘪塘，如图7(a）所示。终折的压应力很大，且终折刀与翻边面的接触位置集中在总成的外轮廓线上，如图7(b）所示。集中的压应力使得零件的表面发生变形，从而形成瘪塘。
图6 开槽后预折过程示意图
图7 终折后的瘪塘表面状态
为了改变终折过程中翻边面上的受力分布，在终折刀型面上进行相应的补偿。即在工作面上与外轮廓接触的位置打磨让位，减少终折刀在该处对外板的压应力分布；与翻边面内侧接触的位置堆焊，以增加该处的压力分布，如图8(a）所示。最终零件表面状态改善且状态稳定，如图8(b）所示。终折刀型面堆焊补偿的作用在于：让终折的压力尽可能向翻边面的内侧集中，使得零件边缘在终折过程中微微上翘，如图9所示。
图8 终折刀型面补偿对零件表面的影响
图9 终折刀补偿示意图
零件的圆弧段，特别是在带框门板的C柱区域，较容易出现瘪塘，如图10所示。对于这类缺陷可以通过在胎模上堆焊边口并将边口型面做高，但是圆弧段的零件强度较高，想要通过胎模补偿的话，补偿量会比直边段更大，更容易引起平整度波动，因此通过折边刀补偿的方法来优化缺陷才是更优的方案。
与直边段的瘪塘一样，该缺陷也是预折后就出现的，初步方案同样是预折刀开槽，如图11所示，但优化后零件的表面状态并不理想，预折后的瘪塘还是很严重。
图10 圆弧段的表面瘪塘
图11 预折刀开槽
考虑到圆弧段零件的刚性比较强，开槽的方法并不适用于此类缺陷，因此改成预折刀烧焊，并且将预折角度增大，如图12所示。
除了预折刀，终折刀也需要进行补偿，如图13(a）所示。但与直边段的补偿不同的是：圆弧段的终折刀靠近零件外轮廓处不需要开槽让位，只在翻边面内侧堆焊，如图13(b）所示。这样可以使得终折刀的压力不至于全部集中在终折刀的外口，压力过于集中会导致刀口磨损过快，影响生产的稳定性。最终零件表面状态明显改善，如图13(c）所示。
图12 预折刀堆焊补偿
图13 终折刀型面补偿后对零件表面的优化作用
特征线附近瘪塘也是新折边模调试过程中常见的缺陷，如图14所示。如果用胎模烧焊的方法一般可以消除瘪塘，但往往也会造成角部塌陷。特征线附近区域的零件强度是最大的，因此直边段和圆弧段的优化方式都不适用于该处。根据以往的经验，即使在瘪塘处堆焊胎模型面，也很难完全消除该缺陷。
通过分步试验后确定该处缺陷是在预折过程中产生的，因此主要通过预折刀的型面补偿来优化缺陷，如图15(a）所示。该型面补偿的最大特点是：将特征线处的型面做尖，使得预折过程中该部位的预折刀与翻边面先接触，翻边面上的料向特征线方向收缩，如图15(b）所示。
如此补偿的预折刀，会让特征线处的外板翻边面绷得很紧，使其没有多余的料堆积在外表面，避免形成瘪塘，零件的型面与胎模型面更贴合，在此后的终折过程中，外板型面也不容易再发生变形，零件的表面质量也可以得到明显改善，优化后的状态如图16所示。
图14 特征线附近瘪塘
图15 预折刀上所做的补偿及效果
图16 优化后的状态
通过折边刀补偿来优化零件表面，在实际生产过程中具有很强的实用性。如果出现质量波动，一般只需要分析折边刀的磨损情况即可，而胎模由于激光硬化层的保留，磨损量很小，这就大大降低了分析问题的难度。在条件允许的情况下，可以选择几把关键的折边刀，按照调试后的型面做备刀。若质量发生波动可以直接用备刀替换上去，在线下维修原刀，这样可以大大减少对生产的影响。而胎模采用整体铸造，重量大，内部导柱、导套、导板的装配精度高，车间吊装、更换的成本非常高，因此通常情况下在整个产品生命周期内，胎模不会轻易去更换。
此外，对于折边刀的补偿优化，需注意以下几点：
⑴优化直边段的瘪塘，预折刀的型面需要开槽；终折刀除了在轮廓线处要烧焊补偿，内侧还要开槽让位，终折刀与翻边面的接触区域要尽可能窄一些。
⑵优化圆弧段的瘪塘，预折刀型面可以不开槽；终折刀在轮廓线处要烧焊补偿，不需要开槽，终折刀与翻边面的接触区域有一定的宽度。
⑶优化特征线附近的瘪塘，预折刀的特征线附近要烧焊补偿，并在不破坏翻边面的情况下将堆焊处尽可能做尖。
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