基于鋁件生產的兩個重點問題分析

文/石寬·一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司

基于鋁件生產的兩個重點問題分析

文/石寬·一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司

汽車工業隨著社會與法律法規對環保和節能更加嚴格的要求，廠商在輕量化方面的投入越來越大。鋁合金作為輕量化材料，是汽車減重的有效方法之一。本文針對鋁件日常生產過程常見的兩個重點問題進行分析。

鋁件總成壓合和鉚接開裂問題

壓合開裂問題

以某車型的鋁件發罩外板為例，鋁件總成在鉚接以及壓合時，都出現過裂紋問題（鉚接TOX點開裂以及壓合R角開裂）。圖1為壓合開裂問題照片。針對壓合開裂潛在的影響因素做了對應的檢測、測量和分析，評價見表1。

對總成進行局部切片后，在顯微鏡下觀察的測量狀態圖如圖2、圖3所示，對比發現，開裂總成處壓合厚度要小于不開裂位置的厚度。

圖1 鋁件總成壓合后R角開裂

表1 可能影響因素和驗證狀態

圖2 壓合無問題時壓合厚度圖

圖3 壓合開裂時壓合厚度

圖4 發罩沖壓件R角尺寸測量

圖5 鋁件鉚接示意圖及裂紋形態

圖4為發罩沖壓件R角尺寸測量的結果，對比發現開裂位置沖壓件R角（右側）小于合格位置沖壓件R角（左側）。

除了上述的兩大方面的因素分析，同時我們也測量了發罩沖壓件開裂處的零件減薄程度要大于非開裂位置。基于以上三點因素，我們分別在沖壓和焊裝范圍內對模具進行了優化和調整。

⑴沖壓模具的優化措施為，適當放開壓邊圈筋槽R角以及降低壓機拉伸墊壓力，使發罩外板的右側板料更多的流入拉延模具，減小沖壓件的減薄。調整模具翻邊工序的翻邊間隙以及凸模R角的大小。

⑵壓合模具優化措施為，著重研修凸模和壓料板的著色，調整壓合間隙及壓料力。通過對沖壓和焊裝車間模具的調整優化，使發罩外板總成的壓合開裂問題得到了最終的解決。

鋁件總成鉚接開裂問題

圖5為鋁件鉚接示意圖和裂紋形態。通過分析，我們發現影響鉚接開裂問題的主要因素為，鉚接開裂處的沖壓零件的板料減薄會大于合格區域的減薄；同時開裂區域在鉚接過程中，鉚接槍不處于對中的位置，這樣鉚接后，不同位置受擠壓的力不同，如圖6所示。在顯微狀態下，可以發現此問題。沖壓零件的減薄問題，我們和壓合開裂問題一起調整了沖壓模具，鉚接槍不對中問題，通過焊裝車間重新調整鉚接設備，使鉚接槍處于對中狀態。此問題，采取上述措施后，得到了有效解決。

圖6 鉚接槍不對中狀態

鋁件模具生產過程墊料屑問題

鋁板料由于拉延、整形過程回彈大，成形序零件在修邊序與模具服貼性差，同時鋁板料相對于鋼料更加軟，修邊剪切過程相對于鋼件更易產生料屑。大量的料屑會導致大量零件返修、報廢，以及生產過程中清擦模具導致設備停線的時間過長。

圖7 沖壓鋁件修邊料屑問題

修邊斷面的質量狀態可以分為三級：圖8為剪切質量好、缺陷少；圖9為剪切區域過大；圖10為斷裂區域過大，且有毛刺。

為控制修邊的斷面狀態，減少料屑，從模具設計、模具維護方面，可以采取以下措施：

⑴前期結構設計時，可以采取如下幾點措施。

①上修邊刃口進行負2°空開處理，空開處理后可有效防止修邊刃口合入和回程時刮切割斷面產生料屑和鋁粉末，如圖11所示；

圖8 剪切質量好

圖9 剪切區域過大

圖10 斷裂區域過大

圖11 修邊負2°角設計

②壓料板與修邊刃口保持0.4～0.6mm的間隙，保證壓料板能夠壓住修邊線邊緣，防止修邊時竄動；

③修邊間隙控制為料厚的10%，稍大于鋼件的6%～8%，鋁件修邊間隙不易太小；

④上下修邊刃口的合入深度控制為2～4mm，比鋼件合入深度小；

⑤拉延筋或者拉延檻在修邊位置斷開處理，防止修邊線有太大高低差。

⑵模具批量生產維護時。

①鋁件對沖壓模具上下刃口的光潔度有更高的要求，每批量生產一批次后，建議使用裝有羊毛輪的砂輪機（配合專用拋光膏）拋光（該砂輪機材質軟，使用效率高，不會對刃口造成破壞）；

②考慮成形時零件的回彈，模具調試時，需要實際零件回彈量，燒焊研修模具型面，保持模具各序零件與模具的服貼性；

③刃口需要保持鋒利，磨鈍的刃口需要及時燒焊研修修復；

④修邊刃口調試穩定后，可以考慮進行PVD等涂層處理。

⑶端拾器增加吹氣裝置。

通過在機械上增加吹氣裝置，零件放置在下一道工序時，將工序上的料屑吹去，從而減少問題的發生。在機械端拾器上增加吹氣吸盤示意圖如圖12所示，實物照片如圖13所示。

圖12 端拾器吹氣吸盤示意圖

圖13 端拾器吹氣吸盤實物

采取上述措施后，生產某車型的鋁件翼子板每千件因墊料屑造成停臺時間從項目調試階段的60min下降至目前批量生產狀態下的10min以內，極大地提高了生產效率。

結束語

隨著傳統燃油汽車更高燃油經濟性的要求，新能源汽車的推廣、發展（續航能力要求），鋁件作為實現汽車輕量化的重要途徑，將在更多的車身上得到運用。本文結合實際和生產現場案例，對鋁件生產的兩大難點問題進行分析并給予對應的解決方案，具有一定的推廣和借鑒意義。

石寬，主要從事新車型模具技術任務書編制、模具工藝、結構方案確認、模具預驗收；現場模具節拍優化，質量和效率問題方案制定等工作。