轎車車門內板沖壓成形暗裂缺陷的預防及對策

孫霞

摘 要：板材沖壓成形是汽車鈑金件技術含量最高的加工技術，尤其是轎車車門內板的沖壓成形技術要求非常高，加工成形比較困難，容易出現拉裂、暗裂缺陷，而且暗裂缺陷無法修復，會導致內板直接報廢，很多整車制造廠都面臨著這一技術難題，為了解決這一問題，有必要對轎車車門內板成形案例缺陷原因、影響因素進行全面分析，在此基礎上對各種沖壓車間一線解決方案進行實驗驗證，找尋一種無需改變模具結構，不會導致材料表面油污污染，也無需對加工工藝方法進行大規模改變的新工藝，徹底解決轎車車門內板成形暗裂缺陷問題，降低沖壓加工廢品率。

關鍵詞：沖壓成形；暗裂；缺陷；預防；對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.035

1 沖壓成形暗裂缺陷

1.1 汽車加工質量問題

近些年國家汽車工業快速發展，國產汽車品牌更加豐富，國際優秀汽車品牌也紛紛在國內投資建廠，消費者在購買汽車產品時可供選擇的車型更多，消費者在關注價格的同時，也更關心汽車的品質、品牌口碑和質量問題。車身鈑金件的質量以及沖壓產品質量直接影響汽車的整體質量和外觀表現，是汽車制造質量控制的關鍵內容，沖壓成形是汽車整車制造工藝的核心，沖壓缺陷不僅會導致現場操作人員勞動量增加，也會產生暗裂等不可修復質量問題，導致內板直接報廢，增加了制造成本，也影響了整車的外觀與內在質量。

1.2 鈑金沖壓加工

汽車車身鈑金件沖壓成形過程主要涉及到材料選擇、材料制備、工藝設計、模具設計制造、成形加工以及后續處理等幾個關鍵環節，成形工藝是其中的核心，轎車車門內板沖壓成形需要經過沖裁、彎曲、拉延、翻邊、剪切等多個環節，塑板成形非常復雜，生產實踐中要進行多次試驗，才能夠確定最優工序組合和最佳工藝參數。影響轎車車門內板沖壓成形質量的影響因素也非常復雜，沖壓件材質、成形工藝均會影響最終成形質量，材質選擇不當，加工工藝不當，模具設計不合理都有可能導致轎車車門內板出現拉裂、暗裂等缺陷，而且汽車車身鈑金件沖壓成形工藝流程非常復雜，多個不同的工序和參數之間相互影響互相約束，工序設計與控制難度都很高，導致沖壓成形過程中容易出現各種缺陷并且難以徹底糾正。

1.3 沖壓加工暗裂缺陷

轎車車門內板的暗裂缺陷一般在沖壓成形加工過程中出現，當內板結構某一部分因為結構設計需求，需要進行大的拉伸或彎曲時，可能導致該位置流動性下降，拉伸過程中在拉應力作用下，拉伸變形拉應力超過了開裂位置材料實際抗拉極限，就會導致材料厚度下降變薄失穩，當材料變薄率超過材料允許最大變薄率，就會發生斷裂。轎車是承載式車身結構，對鈑金件的強度以及剛度都提出了一定要求，如果轎車鈑金件強度和剛度不足，汽車行駛過程中就可能出現共振現象，發出很大的噪音，影響行車舒適性，也縮短了車身鈑金件的使用壽命。如果轎車車門內板上的暗裂不能及時發現，將會給整車留下嚴重的質量和安全隱患，轎車行駛過程中，受到顛簸、振動作用的影響，內板承受較大的拉應力，就可能導致暗裂區域開裂，導致內板強度和剛度的顯著下降，影響車輛外觀和行駛安全性。

2 轎車車門內板沖壓成形暗裂預防與處置對策

2.1 加工工藝與模具參數調整

轎車車門內板沖壓成形開裂與暗裂缺陷的主要原因是沖壓加工拉伸變形過程中，材料承受的實際拉應力超過了開裂位置材料的抗拉極限，出現這種情況，主要原因是加工工藝不當和模具結構不合理，導致轎車車門內板局部變形區材料塑性變形超限，因此轎車車門內板沖壓成形暗裂傷可以通過加工工藝和沖壓模具的調整來有效避免，通過改善板材成形過程中的應力狀態或者調整模具參數、選擇韌性與抗拉性能更好的材料來有效預防。可知轎車車門內板沖壓成形暗裂的預防可以從以下幾個方面入手：

（1）沖壓成形板料壓料力。降低沖壓成形板料壓料力，可以有效防止局部拉應力超過材料實際抗拉極限，防止發生暗裂。

（2）模具拉伸間隙調整。可以對模具凹模和凸模之間的拉伸間隙進行適當調整，增加間隙，并提高間隙的均勻度，從而有效防止模具間隙不均勻引起的局部拉應力過高。

（3）模具凹模圓角半徑調整。模具凹模圓角過大，會導致局部材料過分拉伸，可能導致材料暗裂，因此需要適當增加模具凹模的圓角半徑，避免材料過度彎曲。

（4）模具相對位置和毛坯尺寸形狀。要對模具凹模和凸模位置進行適當調整，同時改變毛坯尺寸形狀，尺寸不能太大，形狀不能過度尖銳。

2.2 沖壓成形流動性問題解決

（1）暗裂檢查與原因分析。拉裂可以直接用眼睛觀察，陰性暗裂無法直接肉眼觀測，油石推也只能檢查表面問題，因此生產車間普遍使用光照法檢查暗裂，使用光照照射可能出現暗裂的部位，并根據光的反射以及暗影情況確定是否有隱形暗裂。生產實踐證明，板材沖壓成形，拉裂現象比較嚴重，壓料力、模具拉伸間隙調整都不能有效解決，則可以明確拉裂是模具結構設計不合理導致的，應該從模具結構設計和參數修改調整等方面入手解決，一般需要修改調整的重要參數主要有拉伸間隙、凹模凸模圓角半徑等。而如果加工過程中沒有出現嚴重頻繁的拉裂，只有少量暗裂現象，則表明模具結構設計比較合理，沖壓成形方法也基本正確，材質選擇也符合要求，少量暗裂可能是沖壓成形流動性問題導致的，需要從調整壓料力和沖壓材料表面拉延油使用等方面入手解決。

（2）解決方法。壓料力過大，會影響板料沖壓成形的流動性，而在不會引起疊料缺陷的前提下適當降低壓料力，則能夠有效增加材料流動性，但是反復試驗發現效果并不明顯，不適于生產一線應用。相比之下，在沖壓材料表面涂抹拉延油，則能夠有效消除暗裂，涂抹拉延油能夠顯著增強材料的流動性，在有效消除暗裂的同時，還能夠改善工件表面質量，同時也增強了材料防銹能力，但是這種方法會導致內板表面出現油污問題，影響后續的焊接與涂裝操作。這種情況下，本次研究給出一種沖壓前在板材表面覆蓋塑料薄膜的方法，沖壓過程中塑料薄膜能夠發揮潤滑油的作用，而不會引起油污問題，綜合效果比較理想。

3 結語

分析了轎車車門內板沖壓成形加工暗裂缺陷的成因和危害，在此基礎上，提出了一種覆蓋塑料薄膜沖壓預防暗裂的可行方法，經過流水作業證明經濟可行。

參考文獻：

[1]包向軍，蔣宏范，何丹農，李從心，程驚雷，蔣鏡煜.轎車車門內板沖壓成形計算機仿真[J].金屬成形工藝，2000（04）.endprint