某車前門內板開裂或起皺的綜合治理方案

摘要：以某車型前門內板沖壓模具調試過程為依據，在CAE分析排除制件基因問題后，通過“人機料法環”系統分析門內板沖壓制件生產過程中開裂或褶皺的形成原因，針對分析中出現的模具狀態問題、壓機參數問題、板料問題進行一一整改，總結出一套門內板消除開裂或褶皺的綜合治理方案：調整平衡塊間隙、恢復標準設備壓力、重新制作拉延筋及拉延筋槽、研磨壓料面、研磨管里面著色、提升表面質量和硬度以及提高材料表面殘油量，各項指標均達到或超出行業標準。試驗表明：通過綜合治理方案，可以有效提升門內板質量，提高生產效率，節約生產成本。是值得在行業內推廣的綜合治理開裂或褶皺的方案。

關鍵詞：門內板；開裂；褶皺；解決方法

汽車零件中門內板的形狀較為復雜，為滿足產品的需求，需要安裝內護板、音響、氛圍燈等部件[1-6]，通常造型為立體曲面，因此拉延模具的結構較為復雜，且成型較深易出現開裂和褶皺等問題[7-12]。

章爽濱等[13]通過同步工程排除、中期實驗分析和統計、量產后質量監控，解決四門內板及其他深沖零件在成形過程中出現的開裂問題；代建文等[14]采用四象限分析法，增大R角、調整廢料刺破區域、加高工藝補充、控制板料油膜厚度及調整氣墊壓力等方法，有效控制了后門內板開裂和起皺問題，提高了模具的生產穩定性；韋榮發等[15]通過調整壓邊間隙和控制構造變截面拉伸筋，使得制件FTQ（一次送檢合格率）提升8.6%，顯著改善缺陷問題。但門板開裂或褶皺綜合治理的分析過程和總結暫無，需要結合實際產品進行整理分析并總結。

本文以某車型前門內板為例，通過多方位綜合分析和全過程總結，形成了一系列的有效方法綜合治理方法，為行業內門內板的開裂或褶皺缺陷整改提供參考。

制件問題描述

1.前門內板參數及工作環境

前門內板制件產品為冷軋板，板材牌號為ST17，單一材料（有的車型為拼焊雙材料），板材厚度0.7mm，其拉延深度較深，可達到約170mm，制件四周為立壁，成型形狀結構面過渡急劇（見圖1）。成型較深部分區域的模具應設置兩條拉延筋，以提升控料力。模具的壓料圈、凸模、凹模材料均采用GGG70L的球墨鑄鐵材料，設備使用目前國內最先進的濟南二機床（最大壓力2500t）壓力機一次拉延成型。

2.制件現狀

某車型的前門內板制件在模具調試過程中成型狀態極其不穩定，生產過程頻繁出現開裂或褶皺現象，開裂制件即為報廢件，必須停機調試，線上調試方法通常是降低開裂部位拉伸墊壓力，或是增加開裂部位對應平衡塊下面墊片厚度，但一段時間后又會出現褶皺。褶皺的線上調試方法與開裂剛好相反，增加開裂部位拉伸墊壓力，或是降低開裂部位對應平衡塊下面墊片的厚度，但一段時間后又會出現開裂，如此往復。以上措施不能穩定生產，每次生產700件，用時125min，其中換模時間5min，廢品約25件，廢品率約36‰，遠超廢品指標3‰。需要調整模具時間約為50min，停機率為50/（70+50+5）=40%，該制件標準停機率為10%以下，以上指標造成生產成本浪費和生產效率的降低。開裂件數及褶皺件數見表1。

在質量方面，開裂制件是廢品，不能繼續使用。對于褶皺制件，不符合奧迪特（奧迪汽車整車評價體系）質量評審體系的基本要求，也為后工序抱怨項，整車評審歸屬于C1項（用戶抱怨的質量項目），嚴重影響整車質量。經排查制件各生產工序，開裂或褶皺均發生在OP10拉延工序，開裂或褶皺位置如圖2、圖3所示。

原因分析

1.同步工程分析

依據現有的制件結構及成形工藝進行CAE模擬分析（見圖4），確認拉延過程是否存在開裂或褶皺問題，模具的工藝設計是否存在缺陷。通過CAE成形性分析及制件拉伸工序板料走料情況，可以看出，產品設計階段模具雖然有開裂褶皺趨勢，但卻不明顯，模具“基因”不好的因素排除。

2.五位系統分析

從生產過程中的人、機、料、法、環五個方面進行系統分析（見圖5），確定制件開裂或褶皺的主要原因。

人：生產線采用全自動沖壓線，拉延工序無人員參與作業，且板料位置定位全部使用銷釘定位，位置固定，無人員因素。

機：這里影響因素較多，主要分兩個方面。模具方面：制件雙面刷紅丹粉，上壓機試壓，對模具凹模和壓料圈的管理面（拉延筋內側20mm范圍）著色率進行確認。通過目視查看，凹模和壓料圈的管理面著色率為60%不滿足要求；拉延筋及拉延筋槽不光順，有砂眼；壓料圈平衡塊著色不均。壓機方面：經排查，設備維修人員每個月對壓機檢查一次，近6個月的檢查結果為壓機上墊板與工作臺的平行度和滑塊與工作臺垂直度都是在國標范圍內；生產過程中OP拉延工序壓機下氣墊壓力穩定，壓力變化值在±0.02MPa，符合設備以及工藝公差要求。工藝要求的拉伸墊壓力、拉伸墊高度、閉合高度及沖程次數等參數進行確認，其中拉伸墊壓力參數與工藝要求不符，可能造成生產過程中制件開裂或褶皺。

料：通過第三方檢測機構，使用拉伸試驗機對板料拉伸性能測量，包括屈服強度、抗拉強度、延伸率等板料性能滿足工藝使用要求；板料殘油量為0.5g/m2，殘油量小于行業標準。同時將ST17板料替換為ST16板料進行拉延測試驗證，局部開裂或起皺問題依然存在。因此，板料材質不是造成制件起皺的主要因素。

法：依據工藝控制計劃檢查成型過程，在成型過程種，未發現不符合控制計劃項。

環：板料進入車間會提前8h進入板料立體庫，板料在生產前會與室溫相等。拉延成型過程在封閉壓機內，溫度濕度固定。環境影響不是制件開裂褶皺的原因。

通過以上分析，模具狀態、壓機參數、板料殘油量都會對開裂褶皺產生影響，以上三點為制件開裂褶皺的主要原因。

措施制定及實施

1.恢復平衡塊著色

將平衡塊上面放置重載感壓紙，壓料圈上升到生產高度，壓料圈上放置200mm×80mm的料片，上模滑塊緩慢向下運動，當上模與壓料圈接觸后繼續向下運動10mm后，停止運動，查看平衡塊上重載感壓紙的著色，將不著色的平衡塊添加0.05mm墊片，往復以上操作，直至滿足所有平衡塊上感壓紙著色均勻為止。如圖6、圖7所示。

2.設備參數恢復

對照工藝參數標準值，動態生產線上對門內板OP10拉延模具拉伸墊壓力恢復至設計階段工藝要求值，見表2。

3.拉延筋及拉延筋槽修復

檢查發現拉延筋及拉延筋槽局部不光順，有砂眼和裂紋，如圖8所示。這些缺陷在制件生產過程會阻礙板料成型流動，產生拉毛甚至積屑瘤。需要將原有的拉延筋及拉延筋槽打磨鏟除，凹模重新燒焊制作拉延筋。研磨至光順、無砂眼無裂紋，并在調試壓機重新研配拉延筋及拉延筋槽間隙，間隙標準在1.2倍的料厚，即0.7mm×1.2=0.84mm。如圖9所示。

4.壓料面研配（拉延筋外側）

拉延筋外側壓料面間隙研配，行業內通常在拉延筋外側刷藍丹粉，試壓查看對應制件的著色，如圖10所示，制件與模具接觸較實，使藍丹顏色黏附到模具上，模具著色多，而制件著色少。著色處需使用砂輪機打磨。打磨至拉延筋外側壓料面在制件無褶皺的情況下少著色或者不著色，表現上是制件藍丹顏色較多，則模具著色少，如圖11所示。

5.研磨管里面著色（拉延筋內側）

拉延筋內側管理面間隙研配是對拉延筋外側研配的補充和加強，管理面需要實著色，著色要求是比拉延筋外側壓料面高0.05mm，著色需達到95%，研配前后對比如圖12所示。

6.提升模具硬度和光潔度

以上措施整改完成后，模具凸凹模及壓料圈使用油石整體拋光，油石使用順序為180#→400#→800#→1200#，拋光完成后壓料圈、凹模、凸模整體鍍鉻，以提升表面質量和表面硬度。標準為：光潔度達到Ra0.2μm，硬度HRC55以上，前后對比如圖13所示。

7.調整材料表面殘油量

目前，材料表面殘油量為0.5g/m2，相較于行業內材料表面殘油量為0.9～1.5g/m2，需增大涂油機噴油量，經過反復整改，板料殘油量達到1.3g/m2。

效果驗證

經過調試研配壓機出試驗件5輛份，無開裂或褶皺問題發生。連續5批次不同時間生產，每批次700件驗證，開裂或褶皺產生的廢品和調試時間均在指標范圍內。

結語

汽車前門內板拉延模具的開裂和褶皺問題是生產中經常遇到的問題，也是在模具制造生產過程中一項綜合性的問題，通過調整平衡塊間隙、恢復標準設備壓力、重新制作拉延筋及拉延筋槽、研磨壓料面（拉延筋外側）、研磨管里面著色（拉延筋內側）、提升光潔度及硬度、提高材料表面殘油量至1.3g/m2以上等一系列整改，最終解決了開裂或褶皺問題，形成一套綜合治理方案。

隨著設計及制造工藝的不斷進步，未來對于門內板拉延模具開裂褶皺的治理將更加注重預防和智能化，降低開裂或褶皺的風險。同時，新材料和新工藝的不斷應用也將為解決開裂褶皺問題提供更多可能性。

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基金項目：吉林省教育科學院“十四五”規劃2023年度一般課題“市域產教聯合體下機械類人才培養模式研究與實踐”（項目編號：GH23828）；2023年度吉林省職業教育科研課題“區域下汽車類產教聯合體建設研究與實踐（2023XHY179）”；2024年度長春汽車職業技術大學校級課題“聚氨酯壓料在修邊模具中的應用及修復研究（XJKY202412）”。