汽車前蓋沖壓缺陷問題分析

方葉來

摘 要：汽車前蓋屬于大型外覆蓋件，其形狀復雜，表面質(zhì)量要求高，成形工藝難度大，是汽車車身制造的關鍵環(huán)節(jié)。沖壓生產(chǎn)過程中，前蓋容易產(chǎn)生表面塌陷、局部起皺、剛度差、表面波浪或壓印等質(zhì)量缺陷，影響成形零件的精度和外觀。近年來，隨著車企競爭壓力的增大，新車型研發(fā)和汽車更新?lián)Q代速度日益加快，這些都對沖壓工藝提出新的挑戰(zhàn)，如何正確有效地分析和處理各種沖壓缺陷，減少沖壓零件的后續(xù)返修和報廢，對提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本起著重要的作用。現(xiàn)對前蓋生產(chǎn)過程中常見的質(zhì)量缺陷進行分析和處理，并對缺陷問題處理過程進行總結(jié)。

關鍵詞：汽車前蓋;沖壓缺陷;問題分析

0 引言

零件是組成設備的最基礎部件，其質(zhì)量會對整個設備造成直接影響。因此，在零件生產(chǎn)加工過程中，應當及時發(fā)現(xiàn)缺陷產(chǎn)品，避免不合格產(chǎn)品出廠。沖壓成形生產(chǎn)效率高、成本低且可用于復雜成形，但該方法對板材的成形性能要求高。本文對汽車前蓋沖壓缺陷問題進行研究，以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

1 前蓋常見沖壓缺陷

第一，單件與總成平面度超差。前蓋拉深成形過程中有時會導致輪廓平面度超差，影響總成及其與翼子板匹配后的平面度。該缺陷不僅會影響零件外觀質(zhì)量，還會影響風噪，且車型越大，這種影響越突出。通過抬高前蓋內(nèi)板的咬邊面進一步縮小該偏差，為了獲得尺寸的補償規(guī)律，一方面手動對內(nèi)板返工件進行校正;另一方面修模時利用樣板提供的校正數(shù)據(jù)，對模具結(jié)構(gòu)進行整改。第二，外板型面塌陷。前蓋在拉深過程中有時會導致表面塌陷，影響前蓋內(nèi)外板涂膠間隙。涂膠間隙過小，膠水收縮會在引擎蓋上呈現(xiàn)膠水印;涂膠間隙過大，會增大脫膠風險。為了補償因外板塌陷而減小的涂膠間隙，將加工好總成的前蓋涂膠面處進行分區(qū)、鑿洞、測量間隙，然后對比理論間隙得到前蓋涂膠面的優(yōu)化量，基于該優(yōu)化量對前蓋內(nèi)板模具結(jié)構(gòu)進行整形、補焊、加工、研配。通過采取一系列措施后，使前蓋內(nèi)板涂膠面降低。第三，內(nèi)外板涂膠面間隙偏差。前蓋總成風窗處表面尺寸缺陷、水箱密封條匹配面間隙超差、外板型面塌陷等多種原因都會引起涂膠間隙偏差。工藝設計前期對內(nèi)板型面進行補償以獲得合理的涂膠間隙，補償數(shù)據(jù)應考慮模擬結(jié)果并結(jié)合以往項目經(jīng)驗。模具制造后期因風窗平面度、外板型面塌陷等原因?qū)е碌耐磕z面間隙偏差問題，其缺陷現(xiàn)象可進行整改。第四，外板logo定位超差。前蓋logo與匹配輪廓間隙不均勻會影響外觀質(zhì)量。

2 缺陷形成原因

當沖壓成形過程實施時，在成形初期凸模先接觸覆蓋件底部，這時底部斜面處于自由表面狀態(tài)。凸模繼續(xù)向下運動，直到底部斜面最終成形。底部與凸模接觸后，由于沖壓過程繼續(xù)進行，此時板材仍承受雙向拉應力，并存在多處拉伸筋，使拉應力增大，避免起皺發(fā)生。底部斜面在沖壓的最后階段成形，在沖壓過程一直是自由表面。首先對起皺部位進行受力分析，簡化薄板受力為平面應力狀態(tài)，由于起皺部位在底部斜面靠近圓角位置，按錐形零件側(cè)壁受力進行分析。結(jié)合沖壓原理和金相分析，推斷壓邊力設定偏大或者凸模圓弧過渡半徑R設計偏小導致材料的流動補充不足，這樣使圓角臺階存在較大的拉應力，厚度減薄，這是出現(xiàn)頸縮的模具原因。而減小壓邊力和增加圓弧過渡半徑R則又可能導致起皺發(fā)生。

3 汽車前蓋沖壓缺陷改善措施

3.1 成形性優(yōu)化

影響覆蓋件沖壓成形性的主要工藝因素包括拉延深度、補充面造型、壓邊力與拉延筋系數(shù)等。根據(jù)成形模擬結(jié)果，抬高壓料面以降低拉延深度，增大工藝補充面?zhèn)缺诎文＝嵌扰c入模圓角半徑，同時減小壓邊力與各區(qū)域拉延筋系數(shù)以增加材料流入。產(chǎn)品造型是影響零件成形性的另一重要因素。分析鋁合金前蓋內(nèi)板沖壓模擬結(jié)果可知，大部分開裂風險區(qū)域位于零件內(nèi)部，主要由于產(chǎn)品造型較深、側(cè)壁拔模角度以及圓角半徑過小導致，單純優(yōu)化沖壓工藝參數(shù)并不足以完全消除開裂，必須對產(chǎn)品造型進行優(yōu)化。考慮到零件匹配需求，在保持匹配面位置與尺寸不變的前提下，對開裂風險區(qū)域拔模角度與圓角半徑進行了放大處理，對于產(chǎn)品優(yōu)化造成的零件剛度損失，通過更改加強筋布局與寬度進行彌補，保證最終產(chǎn)品滿足剛度及碰撞模擬需求。分析模擬結(jié)果可知，零件成形性得到顯著優(yōu)化，局部存在成形不足現(xiàn)象，部分側(cè)壁仍有輕微開裂風險，零件整體滿足沖壓生產(chǎn)要求。

3.2 沖壓過程質(zhì)量控制措施

沖壓加工過程中形成的缺陷，是因為先進汽車前蓋質(zhì)地過軟、沖壓模具刀塊使用方法和質(zhì)量問題、沖壓模具之間存在間隙等問題。在制作需要的零件過程中，需要先對先進汽車前蓋塑型，經(jīng)過彈性形變作用和塑性形變作用后，致使先進汽車前蓋質(zhì)地過軟，導致先進汽車前蓋接受沖壓加工過程中斷裂，在斷口形成缺陷，致使這部分材料損毀。是以需要根據(jù)加工成的零件，選擇參數(shù)合適的先進汽車前蓋，考慮彈性形變作用和塑性形變作用對先進汽車前蓋質(zhì)地的影響，控制彈性形變和塑性形變作用力。沖壓模具刀塊使用方法和質(zhì)量問題、沖壓模具之間存在間隙都是因為使用方法錯誤導致。用沖壓模具刀塊加工先進汽車前蓋不同面需要使用不同的安裝方法。加工過程中，沖壓模具刀塊積蓄的熱量，需要進行冷處理。沖壓模具刀塊刃口經(jīng)過長時間使用出現(xiàn)磨損情況，需要及時更換刀塊。加工前，必須隨時對沖壓模具進行檢查，沖壓模具中的凹模和凸模位置是否正確，使用模具切割時，上下裂紋是否會重合，只有上下裂紋重合時，沖壓模具加工過程中才不會產(chǎn)生缺陷。

4 結(jié)束語

綜上所述，沖壓加工汽車前蓋批量生產(chǎn)零部件是當前最重要的加工方法，但是沖壓加工的過程中，會形成各種缺陷，影響零件二次加工，產(chǎn)生質(zhì)量問題和安全問題，影響生產(chǎn)出的產(chǎn)品美觀度，甚至導致生產(chǎn)出報廢品，浪費時間和生產(chǎn)力。是以本文提出的汽車前蓋沖壓成形的缺陷分析與質(zhì)量控制措施這一課題具有十分重要的意義。本文對汽車前蓋沖壓加工過程中形成的各類缺陷，尋找引起的原因，提出改進辦法。沖壓加工過程中形成的缺陷還有許多，并不完善，還需要不斷尋找沖壓加工汽車前蓋過程中存在的缺陷并加以解決。

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