【HAIGEI推荐】钣金加工的落料工序品质管理技术研究

摘要：金属薄板钣金加工中，落料需借助技术手段来强化品质管理的工序，以确保落料不出现批量报废情况，降低人力投入，提高工作效率。本文首先简谈钣金加工的落料工艺特点，提出采用网络试验技术思想来优化落料工序，以期达到品质管理的目的。关键词：钣金加工；落料工序 ；品质管理技术

钣金加工强调最终产品从规格、性能等各方面都要有较高标准，因此在钣金加工工序方面要求严格。典型的钣金加工工序包括下料、弯曲、拉伸、激光切割等，最终要完成落料工序实现料件分离。在落料工序，确定好上下模具后，在其中及时固定板料，驱动上模完成冲压，在上模的应力作用下将板料分离，得到所需要的轮廓、形态和设计尺寸。

随着数控冲床的技术改进，规模化产出的落料件往往具有鲜明特性：一是分离断面毛刺较小，具有流线型外观美感 ；二是以落料工艺完成的钣金加工件具有较小尺寸，因此单品成型用时少，适合于批量生产 ；三是数控冲床平台上的落料操作简便易行，操作人员并不需要有更专业高深的技术或知识；四是数控冲床以自动工况完成落料冲裁，规模化量产中可大幅提升材料利用率，因而成本控制更为有效。

（一）网格试验概念及原理

网格试验是基于网格测试与成形极限曲线联合判别的应变分析思路，即是使用成形极限曲线来展开检测，具体参照国家制定的 GB/T24171.12009 标准。冲压落料现场的成形极限曲线测定采用离线网格应变分析方法来绘制图形，并有效充当快速评析落料件的成型效果。典型原理为：通过计算机辅助技术中的 CAE 处理，绘制好钣金加工件的成形极限图，积极收集经网格试验的板件信息，还原相关数据参数组建模型，不断梳理应力，探讨应力应变分布情况，合理掌握不同部位的实际变形状况，并掌握材料流动，将理论化的成形极限图与之作对比，从而判断完成落料分离的钣金件是否出现不合理的塑形变形，并可进一步确定落料分离钣金件冲压成形的安全裕度并评级破裂风险。

网格试验的基础在于能够寻求到一种更合理的网格模型，使得板件接受应力测量时可以在任意方向上组织，因此，圆形网格形状体现出了优势：无论在何方向形成主应力，都会在对应方向上测得主应变。

（二）具体网格试验方法

备好试验所需要的室内场地，要求平整、开阔、空间富余，并要准备好足量的接头，同时配好擦布以清洁之用;首先对待测钢板进行清洁，要使用擦布有效擦拭钢板上的灰尘，将油脂清除 ；接好网格仪的各种线缆后，用红色电极紧紧夹附钢板，并调整滚压轮，要求轮间独立且分开放置以确保整个装置不出现通电短路的情况；根据一定的平整标准和要求，从底到上依次放置钢板、网格纸、毛毡，而后将电解液添加在毛毡中，添加抹涂的过程应均匀 ；启动开关后确保电源红色指示灯发亮，整体上的通电性能要良好平顺；在毛毡上运行滚压轮，呈匀速运行状态，往复5次左右。滚压过程中毛毡下方的网格纸要求不出现移动或变位情况，滚压轮的运行速度不能强制变更或生硬拖拽；网格仪断电停止运行后，将网格纸一角翻掀，合适是否在钢板上清晰印制网格，是否有出现断连情况 ；重新接好网格仪器的不同线缆后，重复以上3至7的步骤，有序完成不同印制区的印制任务，整体上完成钢板网格印制，为达到最后的清洁效果，使用适量的清洗液完成钢板整面清洗；印制完成的网格钢板应及时在数控冲床进行成形落料，若未及时开展冲压测量则应上油防锈 [1]。

（三）冲压注意事项

平整光滑的板材面出现网格印制图线后，事实上增加了冲压中的摩擦阻力，为达到最理想效果，应注意完成网格面涂油起到润滑推进的作用；单动拉延部件要注意朝上放置印制网格面，这样在冲床的上下面接触过程中，减少网格与凸模的过多接触。

文中以某零件的侧围外板作为网格试验对象。通常在冲压件的钣金落料成形过程对比中，侧围外板部件往往较难实现成形控制。整个成形控制过程，涉及到内外圈流料平衡及大抽深性能指标。在冲压过程中侧围外板部件很容易因外观面达不到美观质量要求而成为残缺品，甚至出现明显的局部破裂或缩颈等严重缺陷，直接增加部件报废率，还会使机床停机故障时间延长，这样既费时间又费材料。从传统工艺经验来看，一旦出现以上缺陷问题才进行必要的处理，增加了反复修正的时间成本与资金成本。

对侧围外板而言，基本工艺流程即为“落料一成形一修边整形一翻边整形一翻边整形冲冲压”。在具体的冲压生产工艺中，大量工业操作检测结果反馈可知，侧围外板生产会因材料拉延变形不均或某局段位置薄度过低等而致产品缺陷。即使材料材质相同，钢材供货企业也只是提供材料牌号性能范围，不同批次材料将显现出不同特性，毫无疑问会影响到钣金加工的品质管理。

在应用基于网格试验方法进行板件试验后，能够在采集数据的分析基础上稳定得到围外板部品的成形特性，包括 ：材料流动、变薄特性、应变特性等。可具体看其等效厚度减薄率这一指标。从网格应变力与厚度减薄率的对应分析看，板件上不同区域均有临界状态的测量取值，而多数区域测量点的减薄率是安全可控的。试验中的板料曾有落料成形破裂的情况，分析原因主要与材料自身塑形变形能力有关。

根据试验各类数据采集来实施成形极限曲线的计算与绘制。在零部件的风险测量点处取得数据反馈可知，其在成形极限曲线的投射区域更符合拉压变形的变形特性，安全裕度低。

因此，对于常规工况下的钣金加工落料工序，若仍采用上述提到的性能较弱的材料进行配件冲压制作，只能达到7%的安全裕度，显然是其单点成形率影响到了整体的安全裕度。要有效提升钣金加工落料品质管理水平，就要提升单点区域的安全裕度，可参考模具调试方向灵活变动的思想，合理实施拉延筋打磨，或是利用局域静推增加光整度，或通过降低区域压边力或增大造型R角等措施，可合理解决破裂缩颈等品质问题，增加整体钣金加工生产的稳定性。

钣金加工的落料工序品质管理具有严格的要求，只有在技术上转换思想，积极采用网格试验与成形极限图等技术优势，让落料工序中的板件冲压分离达到应有的特性效果，确保冲压生产的稳定性，才能更好地展现生产质量优势，做好生产品质管理。