汽車沖壓覆蓋件常見質(zhì)量缺陷及解決措施

郭宇翔 呂榮佳 孫濱 吳剛 王飛

（奇瑞汽車股份有限公司鄂爾多斯分公司）

在汽車表面覆蓋件的成型過程中，制件質(zhì)量缺陷十分普遍，而汽車覆蓋件對表面質(zhì)量的要求又非常嚴格，因為任何微小的缺陷都會影響車身的美觀，另外，一些缺陷還可能降低制件的抗腐蝕性縮短產(chǎn)品的使用壽命。文章介紹了在現(xiàn)有的冷沖壓生產(chǎn)中，制件質(zhì)量缺陷及解決措施。

1 開裂縮頸

缺陷描述:主要是由于材料在拉伸過程中，應(yīng)變超過其極限失穩(wěn)。

沖壓件開裂、縮頸是制件在拉延、翻邊及翻孔等工序最容易出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，將影響制件的強度，降低制件使用壽命，所以當制件出現(xiàn)開裂及縮頸時，就會做報廢處理，這樣就會增加車間的生產(chǎn)成本。而且造成制件開裂及縮頸的因素較多，停線維修會極大地影響生產(chǎn)效率，所以合理的預防措施或出現(xiàn)質(zhì)量缺陷后盡快找到產(chǎn)生原因以及合理的維修工作都極具經(jīng)濟效益。預防和處理開裂及縮頸必須從模具、設(shè)備和板料等方面進行。圖1示出開裂缺陷示意圖。

1.1 模具影響

模具作為沖壓生產(chǎn)的主要載體，出現(xiàn)問題時會直接影響制件的質(zhì)量，當制件形狀較復雜時，往往模具結(jié)構(gòu)也較為復雜，隨之產(chǎn)生的質(zhì)量問題也較多[1]。

1）在沖壓件的生產(chǎn)過程中如果模具的型面太緊，會使板料被壓得太死，流動性差，導致制件縮頸或開裂。所以，在模具上線前，要定期對模具型面進行研配，以達到生產(chǎn)的要求。

2）較復雜的沖壓件都會有R角的設(shè)計，但是想要生產(chǎn)出合格的制件R角，對板料在模具中的流動性要求較高，當模具上對應(yīng)的R角不夠光滑時，R角就會在生產(chǎn)中產(chǎn)生縮頸或開裂，所以，在線下就要對模具的R角進行打磨保養(yǎng)。

3）模具型面間隙不均勻同樣會導致制件縮頸或開裂，所以定期的保養(yǎng)、研配是必不可少的[2]。

1.2 設(shè)備影響

壓力機是沖壓件生產(chǎn)的主要設(shè)備，壓力機參數(shù)的設(shè)定對沖壓件質(zhì)量的影響同樣不可忽視。在沖壓拉延工序，當生產(chǎn)所用的壓力太大時，會導致制件受力太大，板料流動性差，致使制件縮頸或開裂。所以在生產(chǎn)前必須保證壓力機參數(shù)設(shè)定的合理性，從而生產(chǎn)出合格的沖壓件。

1.3 鋼板性能不穩(wěn)定的影響

例如:普通冷軋鋼C110/260，國標中要求抗拉強度不小于260 MPa，實際使用通常為290～310 MPa，但是當某批次鋼板抗拉強度為270 MPa時，就會導致制件開裂。所以穩(wěn)定的鋼板性能對于沖壓件質(zhì)量的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

1.4 其他

沖壓生產(chǎn)中，產(chǎn)生開裂或縮頸還有可能是由于拉延油用量不合理或模具定位送點等因素造成，所以在生產(chǎn)前對設(shè)備及模具的保養(yǎng)，參數(shù)的設(shè)定及生產(chǎn)過程中輔材的用量都必須要有合理的要求，這樣才能保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性[3]。

2 麻點坑包壓痕

缺陷描述:制件產(chǎn)生麻點、坑包及壓痕主要是由于有雜質(zhì)依附于制件表面，在沖壓生產(chǎn)中通過壓力作用使制件產(chǎn)生表面缺陷。所以定期對模具型面進行清潔和使用清潔度較好的鋼板是預防產(chǎn)生麻點、坑包及壓痕的主要措施。根據(jù)顆粒物的大小及對制件產(chǎn)生的影響分為麻點、坑包和壓痕。圖2示出麻點、坑包缺陷示意圖。

制件表面產(chǎn)生麻點、坑包及壓痕等質(zhì)量缺陷是外觀沖壓件不能容忍的，嚴重影響制件的美觀及產(chǎn)品的品質(zhì)。輕微的缺陷可以通過返工等工藝方式進行修復，但嚴重的就會報廢，返工及報廢都會增加生產(chǎn)企業(yè)的成本，所以對缺陷的預防及產(chǎn)生后及時采取措施解決就至關(guān)重要了。

3 變形毛刺拉毛

3.1 變形缺陷

缺陷描述:變形缺陷是板料在沖壓成型后的制件狀態(tài)與要求的標準狀態(tài)不一致，輕微變形會使制件外觀發(fā)生變化，影響美觀，嚴重變形就會直接影響制件的裝配，而且大部分的沖壓變形是無法進行返工修復的，會造成制件的直接報廢。

制件變形缺陷的產(chǎn)生主要是由于模具狀態(tài)發(fā)生變化導致的，如:模具型面不順、間隙不均勻、壓邊圈壓料面不貼合、定位松動及拉延筋磨損等問題使板料在沖壓成型過程中不能按照標準的狀態(tài)成型，使生產(chǎn)后的制件與標準制件出現(xiàn)偏差，產(chǎn)生變形缺陷。當然設(shè)備壓力不足及生產(chǎn)時拉延油使用不當也同樣會導致制件變形，所以定期對模具進行檢修、保養(yǎng)及生產(chǎn)過程的有效控制是預防沖壓件變形的重要措施[4]。

3.2 毛刺缺陷

缺陷描述:毛刺是制件在進行修邊、切斷及沖孔等工序時產(chǎn)生的斷面不平整的缺陷，是沖裁過程中最常見的缺陷之一，沖壓件在加工過程中產(chǎn)生的毛刺不僅影響產(chǎn)品的外觀，還會影響產(chǎn)品的性能，增加設(shè)備運轉(zhuǎn)時的噪聲，成為設(shè)備故障的隱患。制件產(chǎn)生毛刺后大部分都可以通過返工的工藝方式進行修復，但是工作量很大，費用較高。有人曾做過統(tǒng)計，沖壓加工去毛刺的費用占到制件成本的2%～15%，可見預防毛刺產(chǎn)生的實際意義非常重大。圖3示出毛刺缺陷示意圖。

制件產(chǎn)生毛刺主要是由于:1）模具間隙太大、太小或不均勻；2）模具刃口變鈍或強度不夠；3）凸模和凹模由于長期的受振動沖擊而使中心線發(fā)生變化，軸線不重合。因此，應(yīng)根據(jù)這3方面制定預防毛刺產(chǎn)生的措施，措施如下:

1）保證凸凹模的加工精度和裝配質(zhì)量，保證凸模的垂直度和承受側(cè)壓力，以及保證整個沖模應(yīng)有的剛性。

2）安裝凸模時，一定要保證凸凹模的正確間隙，并使凸凹模在模具固定板上安裝牢固，上下模的端面要與壓力機的工作臺面保持相互平行。

3）要求壓力機的剛性要好，彈性變形??；對軌道的精度以及墊板與滑塊的平行度要求高。

4）要求壓力機有足夠的沖裁力。在汽車生產(chǎn)行業(yè)，一般剪切毛刺高度≤t/20（t為料厚）。測量方式:用游標卡尺測量板料邊緣厚度減去板料厚度所得的數(shù)值，即為毛刺高度。

3.3 拉毛缺陷

缺陷描述:沖壓成型時，當板料處于模具型面間進行滑動運動時，由于板料和模具間的強制接觸而發(fā)生粘著磨損，致使制件表面出現(xiàn)嚴重損傷，稱為拉毛。拉毛缺陷不僅降低了制件的性能，如碰撞安全性、抗腐蝕性和抗疲勞性等，也會降低模具壽命。拉毛現(xiàn)象還會降低沖壓工藝的穩(wěn)定性，致使廢品率上升，成為制造企業(yè)成本浪費的主要原因之一。圖4示出拉毛缺陷示意圖。

產(chǎn)生拉毛的主要原因有:模具拉伸部位硬度不夠，模具拉伸部位的硬度應(yīng)大于模具表面的硬度；模具間隙不均、表面光潔度差等。

針對以上分析得出:預防、處理拉毛必須從模具入手。解決措施如下:

1）提高模具的硬度。一般情況，模具采用淬火處理來提高模具硬度。以Cr12MoV為例，基本上采用整體淬火，可使鑲塊硬度達到58～62HRC。但由于采用人工操作，不穩(wěn)定因素太多，導致模具型面硬度不均而產(chǎn)生軟點，軟點導致板料進料速度不均而產(chǎn)生拉毛。除了淬火以外，還有幾種比較好的表面處理方法，如:鍍鉻、氮化、溶射和TD處理等，但價格比較高。

2）提高模具型面光潔度及研配模具型面間隙，降低模具和板料之間的摩擦，使材料流動更順暢。

4 起皺疊料尺寸精度差

4.1 起皺和疊料

缺陷描述:起皺的主要原因是局部板料受壓引起失穩(wěn)和材料流向不均引起局部材料堆積而產(chǎn)生起皺[5]。圖5示出起皺、疊料缺陷示意圖。

產(chǎn)生起皺有以下幾個方面:

1）制件的沖壓工藝性差，沖壓方向和壓料面形狀確定不當，很難控制材料的流動速度，引起皺紋。

2）壓料面的進料阻力太小，進料過多而起皺。這時可調(diào)節(jié)外滑塊壓力或改變拉深毛坯局部形狀，增加壓料面積來消除，或局部增加拉深筋來增大進料阻力。

3）壓料面接觸不好，嚴重時形成里松外緊。材料通過外緊區(qū)域后壓料圈就失去壓料作用，造成進料過多，產(chǎn)生起皺。這時要重新研磨壓料面，保證全面接觸，允許稍有里緊外松。

4）潤滑涂油過多。

5）外滑塊調(diào)整不當，造成傾斜，使各處壓料面壓力不均，松動的地方易起皺。

4.2 尺寸精度差

缺陷描述:引起尺寸精度差的主要原因是回彈和定位不當。

除采取措施以減少回彈的解決方法以外，提高毛坯定位的可靠性也是很重要的，采用以下2種措施提高毛坯定位可靠性。

1）壓緊毛坯。采用氣墊、橡皮或彈簧產(chǎn)生壓緊力，在彎曲開始前就把板料壓緊。為達到此目的，壓料板或壓料桿的頂出高度應(yīng)做得比凹模平面稍高一些。

2可靠的定位方法。毛坯的定位形式主要有以外形為基準和以孔為基準2種。外形定位操作方便，但定位準確性較差；孔定位方式操作不太方便，使用范圍較窄，但定位準確可靠。在特定的條件下，有時用外形初定位，使毛坯大致控制在一定范圍內(nèi)，最后以孔定位，吸取兩者的優(yōu)點，使之定位即準確又操作方便。

5 結(jié)語

沖壓生產(chǎn)效率和成本對模具、設(shè)備及板料都有很大的依賴性。對生產(chǎn)過程中模具、設(shè)備、板料出現(xiàn)的影響制件質(zhì)量的問題，應(yīng)具體問題具體分析，制定正確的解決方案。及時解決影響制件質(zhì)量的問題，做好模具、設(shè)備的保養(yǎng)工作及板料性能的監(jiān)測，才能減少停產(chǎn)修模具、設(shè)備的時間，縮短生產(chǎn)周期，保證沖壓生產(chǎn)的正常進行。