汽車覆蓋件成形缺陷分析及控制措施

文/梁家春，楊賢軍，畢錫虎·奇瑞汽車股份有限公司制造中心設備動力部

汽車覆蓋件成形缺陷分析及控制措施

文/梁家春，楊賢軍，畢錫虎·奇瑞汽車股份有限公司制造中心設備動力部

沖壓成形技術在沖壓技術中是一門關鍵的技術，從產品設計、模具設計到模具開發制造完畢，最后在拉伸模調試時（產品成形過程），出現的拉伸件質量是多種多樣的。通過對汽車覆蓋件在拉延過程中的起皺和開裂現象進行分析，從產品、沖壓工藝、拉伸模結構設計、沖壓材料、模具調整技術及沖壓條件等幾個方面較詳細地說明解決零件拉延起皺、開裂的方法和控制措拖。

汽車覆蓋件（以下簡稱覆蓋件）是指構成汽車車身或駕駛室、覆蓋發動機和底盤的薄金屬板料制成的異形體表面和內部零件。覆蓋件的制造是汽車車身制造的關鍵環節，也是體現整個車身美觀和體現質量性能的零件，覆蓋件表面不可有波紋、皺紋、暗坑、邊緣拉痕、擦傷以及其他破壞表面完美的缺陷。車身表面質量的好壞取決于覆蓋件拉延的結果，而拉延模是拉出合格覆蓋件的關鍵。下面針對拉伸過程中容易出現制件起皺、開裂問題進行分析和研究，并得出相應的解決措施。

產品形狀設計是否合理

由于制件拉伸深度的不同以及制件形狀起伏較大，很容易在沖壓拉伸過程中產生開裂和起皺現象。例如：公司生產的某車型側圍外板產品由于制件成形復雜，導致該產品在生產中側圍三角區經常出現起皺和門檻開裂（圖1）。所以設計時要考慮一些相應措施，同時對模具結構進行優化設計，例如調整沖壓方向、修正合理的壓料面、在適當的位置布置拉延筋（圖2）、以及增加工藝補充或切口，使之生產出合格的產品。

圖1 門洞處開裂

圖2 更改雙拉延筋解決

拉延模設計工藝性是否合理

覆蓋件工藝性主要表現在沖壓性能、焊接裝配性能、操作安全性、材料消耗及性能的要求。覆蓋件的沖壓性能，在多數情況下是以拉伸件為先決條件的。拉伸過程中在設計拉延件時不但要考慮沖壓方向、壓料面形狀、拉延筋形狀及布置、工藝補充部分等設計，對于這些方面設計是相輔相成，也是成形技術的關鍵，所以覆蓋件的拉伸模具工藝設計是非常重要的，這不但能決定產品拉伸好壞，而且給下道修邊、翻邊工序創造有利條件，對于覆蓋件工藝設計一般應注意：⑴沖壓方向的確定；⑵合理增加工藝補充部分；⑶壓料面形狀的確定；⑷工藝切口和工藝孔的設置。增加工藝補充解決產品起皺問題如圖3所示。

模具結構設計是否合理

緩沖裝置設置

覆蓋件拉延是在雙動壓力機上進行，壓機工作時會產生較大的沖擊力，導致模具開始工作階段材料變形不均勻，局部起皺，因而模具設計應有緩沖裝置，在壓料面以外加聚氨酯，消除拉延開始時產生的過大沖擊力，以滿足工作時開始拉延變形，使拉延件不出現皺裂。例如公司S11車型后底板本體在模具下模頂料圈上，增加四個φ80mm×100mm的聚氨酯來消除沖擊力，起到很好效果。

工作限位塊設置

由于覆蓋件在拉延時受多方面因素的影響，如壓力機精度、模具制造誤差、壓邊力、員工涂油等，造成壓料面間隙不均勻，各點的壓力不均勻，導致拉延開裂、起皺（圖4）。限位塊的作用是調整壓料面的間隙，穩定進料阻力，使材料流動均勻。限位塊數量根據具體的模具進行布置，其間隙調整為最大不產生皺紋，最小不低于制件料厚。

圖3 產品問題和解決措施

模具調整合理性

調模作業對模具生產的時效性影響很大，正確有效的調模作業方法可以迅速排除模具故障，穩定產品質量，確保生產效率，減少浪費，節約成本。調模作業是一項技術要求很高的工作，作業人員應具有一定的沖壓工藝知識，熟悉掌握機床狀態、模具狀態、模具結構、產品成形過程和產品尺寸要求等生產要素，并有敏銳的觀察、分析、判斷能力和豐富的調模經驗。不分青紅皂白盲目對模具進行調整和修理，只會破壞模具狀態，惡化產品質量。不同的人，由于知識、技術和經驗等的不同，對于同一問題點，作出的調模對策和方法可能會有一些差異。但是，即使是殊途同歸，在調模作業時，也必須注意遵循以下原則。

圖4 覆蓋件在拉延時容易產生的問題

穩定性原則

如前所述，調模的目的就是快速恢復模具正常生產狀態，所以調模的對策和方法應該在確保模具生產（產品質量）穩定性的前提下進行，切忌“頭疼醫頭，腳疼醫腳”、治標不治本的做法。否則縱然一時能夠恢復生產，也會遺留模具事故或質量事故的隱患，一旦發生事故，反而得不償失。

相關性原則

相關性主要有以下兩種：一是產品尺寸的相關性，對產品而言，必然有形狀和位置尺寸來決定其空間形狀和位置的唯一性，也就是說，產品的任何空間尺寸都不會是完全獨立的，而是互相關聯的。二是產品成形的相關性，產品在模具中往往需要經過多個工序沖壓成形，其尺寸受模具各工序工作零件和輔助零件的制造精度和配合精度的影響,所以應將模具視為產品沖壓成形系統，既要保證同一工步的成形精度，又要兼顧相關工序的成形影響，維持系統的穩定平衡。所以在調模作業前，應先了解清楚相關尺寸的數值和相關成形工序（零件）的功能，充分考慮調模作業可能造成的相關尺寸變化趨勢和對產品成形穩定性的影響，否則就可能造成“撿了芝麻漏了西瓜”、顧此失彼的局面。

可逆性原則

所謂可逆性，是指模具的調整對策無效時，能夠在機臺上恢復原有狀態，重新對策調整。可逆性原則不僅有利于排除故障原因，還可防止調模時出現盲目損壞模具部件的無序狀況。作為生產中的模具，其零部件結構的設計制造，已經在實踐中證明了其合理性，只是因為某種原因出現故障而已。當然，調模時難免會改動零部件尺寸，正所謂“大膽假設，小心求證”，遇到尺寸改動不可逆（即需要重新加工而無法用墊片等恢復）時，就應該謹慎從事，考慮周到。若破壞了工件卻又調整無效，反而得不償失，徒增模具修理難度和修理費用。

可溯性原則

所謂可溯性，是指模具的調整應當在受控狀態下進行，為何調整，如何調整，都應記錄在案，作為追溯、總結和學習的依據。這是我們提高調模技術的重要途徑。

結束語

對于拉延模具調試，如果是拉延件工藝性較差導致，則要重新設計拉延件，以拉延出合格產品。其他因素導致的話，可以各自進行固化和調整，使其達到理想狀態確保制品的拉伸合格，以上僅是從工藝和拉延模設計以及調整幾個方面討論了如何防止或解決覆蓋件拉延皺裂問題，引起拉延件皺裂的原因很多，只要對發生的現象仔細研究和分析，不同情況用不同的方法去解決，就會拉伸出表面質量好的覆蓋件。