汽車外覆蓋件模具調試問題識別及解決方法探討

陳望 張忠海 趙岳 牛西濱 姜志佳

摘 要：近年來，我國汽車制造業得到了飛速發展，汽車屬于我國的支柱型產業，汽車內車身覆蓋屬于重要組成部分。車身覆蓋件直接關系著車身的使用壽命，也影響著汽車企業市場競爭力、品牌形象。良好汽車覆蓋件可實現汽車整體壽命的提升，增加車身的美觀性，車內的舒適性等。本文主要研究汽車外覆蓋件模具調試，從問題識別、解決方式入手開展分析，所得結論僅供參考。

關鍵詞：汽車外覆蓋 模具調試 問題識別 解決方法

Abstract：In recent years， China's automobile manufacturing industry has developed rapidly， and automobiles belong to China's pillar industry， and the body coverage of automobiles is an important part. Body cover parts are directly related to the service life of the body， and also affect the market competitiveness and brand image of automobile enterprises. Good car cover parts can improve the overall life of the car， and increase the aesthetics of the body， and the comfort inside the car. This paper mainly studies the mold debugging of automotive exterior cover parts， and analyzes the problem identification and solution methods， and the conclusions obtained are for reference only.

Key words：automobile outer covering， mold debugging， problem identification， solution

1 引言

汽車車身內汽車覆蓋件屬于重要部件，其直接關系著汽車的美觀度，進而在汽車生產制造中對汽車覆蓋件有較高的要求。只有精準的控制汽車覆蓋件的尺寸、形狀、表面質量，能夠確保車身設計與初期設計契合。同時，車身覆蓋件生產可將汽車生產成本、開發周期解決。通過確保覆蓋件生產質量及效率，加強環節入手，可全面落實管控。現代車身覆蓋件自動化生產中，上料及下料工序屬于關鍵環節，會影響精度、效率及覆蓋件質量。

2 汽車覆蓋件分析

汽車覆蓋件為發動機覆蓋、底盤覆蓋，構建車身、駕駛室，屬于金屬薄層，由顯著的空間形態，屬于汽車重要內部零件。汽車覆蓋件質量較高，零件材料較薄，結構尺寸較大，空間形態較為復雜，且剛度較大，具有較好的工藝性。依照分類標準實施，其分類措施不同，按照覆蓋件功能、位置分類，可劃分為外部、內部及骨架三類覆蓋件。按照加工工藝分類，可劃分為對稱、非對稱、雙沖壓、凸緣、壓彎成型幾類。按照大小與質量，可劃分為大型、中型及小型覆蓋件。

不管何類覆蓋件分類，在加重期間，會經過多項工藝，包括：落料、拉延、翻邊、整形、沖孔及修邊，為更好的節省空間，需要合并相應的工序，比如：落料+拉延， 翻邊+修整，沖孔+修邊等。一般需要借助3-6臺壓力機，選擇雙動壓力機布局，單動壓力機、其他設備為輔等組成，其他設備為上料、下料、傳遞、檢測機構等。覆蓋件加工工藝流程能夠為沖壓線設備布置奠定基礎，為熟悉布置情況，需要了解覆蓋件加工流程。為實現覆蓋件加工流程的深入了解，本文對某汽車覆蓋件沖壓生產進行調查。結果表明，將板材分離后，進給裝置會以此將板材送入到沖壓基床A當中，并在其中成型，以此完成落料工序。上料與下料機械借助端拾器加工，將機床A工件完成，依照特定軌跡，傳輸工件到機床B內，經過機床B沖壓成型，以此完成拉伸。上料、下料機械手借助端拾器完成機床B工作，依照軌跡輸送到機床C內，經過機床C修邊、沖壓成型后，上料、下料機械手借助端拾器在機床C內加工完成工件，依照原本規定傳輸到機床D內，在其中實施翻邊、沖壓成型之后，上料、下料機械手借助端拾器將機床D內加工的工件依照特定的軌跡，傳輸到機床E內的。經過沖壓成型、沖孔及修邊工序之后，依照特定的軌跡，傳輸到成品檢測裝置內，檢測合格之后，借助成品碼垛機器人實施碼垛處理。

3 汽車外覆蓋件模具調試現存問題

目前，汽車外覆蓋件模具調試存在著很多的問題，本文從生產質量不達標、調試效率低、間隙調試不足等方面入手，分析汽車外覆蓋件模具調試問題，主要如下。

3.1 生產質量難以達標

生產質量與既定標準不契合，會制約整車質量。汽車生產領域內，外覆蓋件強度、抗疲勞性及剛度要求較高。實際生產期間，外覆蓋件彎曲回彈較大，會導致覆蓋件變薄、開裂，對整車質量造成影響。其次，若是私自、盲目處理調試問題，會增加成本，提高外覆蓋件、模具制造周期、成本。基于此，優化外覆蓋工藝、外覆蓋調試可將上述問題解決，能夠確保生產質量的提升，可達既定目標，確保生產質量。

3.2 場調試效率低下

現場調試效率較低會對整車造成影響，通常情況下，現場調試效率低，在調試期間拉伸模開裂、起皺問題普遍存在，很難及時解決，會影響調試問題。其次，在拉伸調試期間，工作人員未能對制件受力狀態進行分析，只有在此基礎上，按照制件狀態，科學使用塑性變形理論，才可促使人員達到要求。工作人員需要針對性分析這一問題，制定針對性的解決方案，進而模具調試效果較差。

3.3 折邊反彈存在

一般情況下，實施剪邊工序之后，會進行折邊、翻邊等作業，折彎輪廓為非直線，折邊會導致產品產生伸縮變形，產品材料內部出現不均勻回彈，很難恢復應力。若折彎輪廓線屬于直線，線條兩端彎曲應力非連續，一次成形會導致工件過硬，使得彎曲周邊板面不均勻回彈，很難恢復應力，導致產品面外部變形。增加缺口或殘肉形狀，吸收或補償彈性變形，可確保彈性變形均勻，將產品回彈減少。調整翻邊刀塊的高度，可促使翻邊時間差變化，改變彈性應力分布，從而改變產品的回彈量。汽車覆蓋件的折疊一般需要2～3道工序完成。每道工序完成后，釋放回彈恢復應力，不同工序能夠將應力釋放順序改變，調整工序折疊工藝布局，可將產品回彈量減少。

3.4 間隙調整有待優化

汽車外覆蓋件模具調試內問題較多，需要注意間隙調整與優化。間隙調整優化指的是，首次調試期間，無法將間隙控制到均勻狀態內。所以在這個前提下，工作人員只能做好上下模具間隙的研究匹配工作，并根據受力狀態進行整改，否則無法做好模具調試工作。而在這個過程中，外覆蓋件尺寸具有一定的公差范圍，在設計期間，設計師需要矯正間隙，科學合理設計。只有設計人員解決間隙問題，才可確保板拉伸順利開展，更好的控制工件起皺情況。

4 汽車外覆蓋件模具調試的控制

汽車外覆蓋件模具調試控制要全面。以下從減少外覆蓋件開裂現象、提高生產穩定性、優化凹模進風口設計等方面對汽車外覆蓋件模具調試控制進行分析。

4.1 減少外覆蓋件拉裂現象

汽車外覆蓋件模具調試的第一步是減少外覆蓋件的拉裂。如果工人在工件調試過程中選擇增大徑向拉應力以消除皺紋，則會增加工件開裂的風險。但在此過程中，如果工作人員注重保證減少裂紋，往往有可能降低徑向拉應力，增加切向壓應力，導致工件成形不足，甚至起皺。其次，工作人員在減少工件拉伸開裂的同時，要保證板材彎曲處于穩定的應力狀態，從而提高模具調試的整體控制水平。

4.2 增強生產穩定性

汽車覆蓋件模具調試的關鍵是提高生產的穩定性。在開始模具調試時，工作人員要考慮到板材的規格和尺寸往往比實際需要大很多。因此針對這種情況，在提高生產穩定性的過程中，工作人員應在每一輪調試中逐步減小板材的尺寸，以最大限度地提高材料的利用率。在這個過程中需要注意的是，在生產過程中購買的鋼卷只是針對某一個零件的規格和尺寸，這樣會導致調試后期由于板材尺寸的減小而造成卷的浪費。因此，為了降低采購成本和損耗，就必須做好模具調試工作，提高生產的穩定性。

4.3 優化凹模入口設計

汽車外覆蓋件模具調試的控制還體現在模具進氣道設計的優化上。在優化模具入口設計的過程中，工作人員首先要避免模具沖擊鈑金造成工件表面的沖擊線和滑移線，這樣會影響車身外觀。其次，在優化模具進料口設計時，工作人員可以根據板材厚度采用不同尺寸的進料口。而設計人員在設計時應合理調整壓緊力大小，調整拉伸間隙，以保證物料流動順暢，進一步提高拉延筋的實際效果。

4.4 加強CAE技術應用

科學技術迅速發展，產品朝著多元化、復雜化及智能化的發展。若項目復雜，人們可借助計算機輔助技術即CAE（Computer Aided Engineering），精準設計、分析與測試產品。計算機技術、工程分析技術結合物為CAE分析技術，在三維建模基礎上，產品設計之初九結合實際實施結構仿真分析、設計及評價，從多方案內甄選最佳方案。工程應用期間，CAE分析技術需要CAE軟件的支持，其為技術載體，CAE軟件為專用及通用軟件。專用軟件能夠分析、預測與優化特定對象性能軟件，通用軟件指的是分析、預測與評價各類物體的物理力學性能，屬于優化型軟件。一般用于CAE的大型通用商業化軟件有HYPERWORKS、SYSNOISE、FLUENT、ADAMS以及ANSYS等。

5 實際案例分析

5.1 門外覆蓋件作為白車身的一部分，其表面質量要求更為嚴格，其屬于淺拉延脹形模具

現以某車型后門外覆蓋件為例進行具體闡述。在將外覆蓋件的生產速度從7倍提高到15倍的過程中，用油石檢出外覆蓋件表面有許多平池鈑金波缺陷。如果超過封樣，則單道評定為B類缺陷，嚴重影響零件的質量和生產能力。加速后，逐步分析板料缺陷產生的原因：（1）未更換模具；（2）未更換鈑金廠家：（3）提速前已設定設備氣墊壓力；（4）新設備。綜合考慮后，首先對設備的成形速度進行優化，這是伺服壓力機的優勢所在。通過充分利用，可以減少和減少癟塘的數量，但還不能滿足目前的生產要求。其次，考慮模具排氣問題，速度快導致排氣不良，導致收縮缺陷。為了遵循不移動模具的前提，將原來直徑6mm的排氣孔擴大到直徑10mm。生產驗證后，收縮率缺陷的消除相當于密封樣品的質量。通過改進，提高了零件的表面質量，提高了生產能力。

5.2 發動機蓋外覆蓋件作為整車的前臉部分對其質量的要求極其嚴格，在當前提速大形勢下也逃脫不了被提速命運

下面介紹一下發動機蓋外覆蓋件加速時出現的問題。外附件沖孔次數由9次逐漸增加到15次后，修整工藝后的油石檢查表面出現凸條缺陷。修邊順序模具結構分析：（1）壓邊器非功能區藍油著色；（2）機械手爪；（3）打孔排氣。逐步排除故障后針對以上分析，消除1點和2點。檢查機械手吸盤的布置，

得出抓取力分布不均勻的結論。建議廠家人員重新安排吸盤的分布。此時生產節拍為12次。改進后，缺陷被消除。當生產節拍提高到14倍時，零件出現不規則的波狀缺陷。無法生產。經測試確認，是切邊順序排氣不良導致工件出現凸條缺陷。在沖床的非功能區增加開啟方式，以消除氣體。通過該措施，生產周期提高到15倍，無邊緣缺陷，達到了預期目標。

5.3 折邊解決措施

5.3.1 調整折邊時間差

通過調節折刀塊的高度，可將刀塊、產品的接觸時間錯開，形成專業時間差。折疊時間差會加速產品材料內部彈性回彈，導致應力產生變化，使得回彈量變化。針對這類問題，可在后折邊刀兩側增加10mm。或者是在中間位置增加10mm。兩種方案對比，調整之后的第二個方案回彈量可減少，前回彈量增加。

5.3.2 增加余肉造型

產品后方的折疊線為弧形，折疊時的材料是拉伸的過程。通過添加多余的肉形來補充物料的不足，使物料變形更加均勻，減少回彈量。方案1為添加殘肉建模，方案3為不添加殘肉建模。由于添加了補充造型，產品在折疊過程中補償了材料的拉伸。材料折疊應力降低，折疊后回彈量大大降低。

5.3.3 增加法蘭邊缺口

引擎蓋前后折疊輪廓線屬于弧形，折疊期間，前面材料被壓縮，后邊材料被拉伸，材料塑性變性之后，彎曲應力較大。產品法蘭邊添加缺口形狀，可將材料的塑性變形難度降低，將殘余應力減少，降低零件回彈。第一個方案，在前法蘭、后法蘭中間增加缺口，方案二為不增加缺口，對比之后發現缺口尺寸為100mm，高度為3mm，對比回彈結果可得知，增加缺口后，零件回彈量明顯減少。通過在弧形下擺位置增加缺口、增加切割邊線，可將下擺反彈減少。

6 結語

綜上所述，汽車外覆蓋件模具調試的研究與控制是一項系統的工作，所以工作人員只有通過合理的模具調試方法，才能提高控制的實際效果，達到提高外覆蓋件質量的目的，并在此基礎上完成汽車外覆蓋件模具的開發。在調試汽車外覆蓋件模具時，應注意以下幾個條件：（1）拉拔模具應有足夠的排氣，并增加排氣孔直徑或數量，以滿足高速生產的要求。（2）膨化件和拉深件應配備帶回料功能的彈簧銷，防止真空帶件因高速運轉而造成。（3）提速過程中，應考慮零件的形成接觸速度。成型速度過快會導致壓緊力、成型速度和物料流動速度的變化，因此需要對壓緊曲線進行優化。（4）凸出式大切邊沖床應做成中空，以保證排氣。（5）壓板的非功能區空開，避免速度增加后產生壓痕。（6）在考慮坯料壓板的藍油著色時，還應考慮對尾翻邊結構的影響。（7）對于有精準定位銷的模具，應適當減小定位銷的錐度，以消除高速生產過程中機械手位置偏差造成的精準定位碰撞。（8）在保證整線速度的同時，壓下速度和機械手抓放速度要降到最低。（9）抬拍子和放置部件的機械手碰撞定位時，盡量調整機械手的位置。

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