拉延模新冷却装置的技术开发
李珊珊， 崔江浩·北京奔驰汽车有限公司
背景及意义
冲压模具在批量化生产时，板料与模具上、下表面接触不断摩擦产生热量，热量不能够及时排出致使模具表面温度不断增高，模具产生变形，上下模间隙变小，零件成形时材料流动阻力变大，产品易发生减薄开裂情况(图1)。
图1 零件开裂
为此一套拉延模具冷却装置应运而生，此装置的应用消除了上述安全风险，能够有效的将模具表面温度稳定在常温状态，保证模具在批量化生产时成形更加稳定。基本信息
以某车型行李厢内板零件为例，零件单批次生产数量1000 件，零件成形过程中材料流动最大的区域集中在后保杠位置。板料与模具上模及下模压边圈接触，随着批量生产的进行，模具表面温度变化情况如图2 所示。
图2 模具表面温度变化情况
当生产至200件左右时，后保杠区域开始减薄(图3)。通过增大压边圈与上模之间的间隙0.05mm，零件减薄缺陷消除。当生产至600 件左右时，零件减薄情况重现，再增大压边圈与上模之间的间隙0.05mm，零件缺陷消除，生产至结束。
图3 零件减薄
问题分析
零件成形过程中，板料与模具上表面以及下模压边圈接触(图4)，随着摩擦热量的不断积累，模具变形造成模具间隙变小，材料流动阻力加大，零件减薄。
图4 板料与模具接触
解决方案
通过在模具上加装冷却系统，及时排出摩擦热量， 控制模具间隙变化情况，保证批量化生产更加稳定。装置原理
此装置利用冲压设备的气源做动力，通过涡流管冷却的原理将常温气体转换成冷却气体，增强模具冷却效果，并通过一定的气路系统设计，将气体引导至模具上模及下模压边圈型面，从而实现模具冷却。装置组成
本装置共分四个部分：动力单元、转化单元、传输单元、执行单元。⑴动力单元：通过气路接头(图5)的连接将冲压设备中的低压气体作为整个装置的动力来源；
图5 气路接头(连接设备气源)
⑵转化单元：通过涡流管冷却原理，将常温气体转化成冷却气体(图6)；
图6 气温转化装置
⑶传输单元：通过设计特定的气路系统实现上下模具的全覆盖，将冷却气体输送到指定位置(图7)；
图7 带自导向的气路连接
⑷执行单元：在模具中预埋冷却管路，冷却气体在管路中与模具实现热交换，达到降温效果(图8)。
图8 预埋冷却管路
项目创新与效益
项目创新
此项目装置结合了冲压设备、模具、流体装置及空气冷却等多方面专业技术。与传统模具降温装置相比较，有以下三方面优点：⑴应用涡流管相关原理，实现常温气体的冷却；
⑵采用自导向气路接头装置，实现冷却气体的上下模全覆盖；
⑶预埋冷却管，冷却气体与目标位置更近，冷却效果更突出。
经济效益
本项目装置的应用可减少因零件开裂而造成的模具停机、零件报废等成本浪费。其中，模具停机减少15 分钟/批次，全年发生120 批次，停机费用8000 元/小时，共计15÷60×120×8000=240000 元/年；零件报废减少5 件/批次，全年发生120 批次，零件平均成本200 元，共计5×120×200=12000 元/年；综上，每年可为公司节省240000+120000=360000 元/年。结束语
目前新装置已在冲压模具中应用，经验证达到预期效果。随着产品要求的不断提高，零件造型越来越复杂，批量化生产稳定性要求越来越高。期望未来有更多的技术创新保证冲压批量生产的稳定。
