基于鋁件生產(chǎn)的兩個重點問題分析

文/石寬·一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司

基于鋁件生產(chǎn)的兩個重點問題分析

文/石寬·一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司

汽車工業(yè)隨著社會與法律法規(guī)對環(huán)保和節(jié)能更加嚴格的要求，廠商在輕量化方面的投入越來越大。鋁合金作為輕量化材料，是汽車減重的有效方法之一。本文針對鋁件日常生產(chǎn)過程常見的兩個重點問題進行分析。

鋁件總成壓合和鉚接開裂問題

壓合開裂問題

以某車型的鋁件發(fā)罩外板為例，鋁件總成在鉚接以及壓合時，都出現(xiàn)過裂紋問題（鉚接TOX點開裂以及壓合R角開裂）。圖1為壓合開裂問題照片。針對壓合開裂潛在的影響因素做了對應的檢測、測量和分析，評價見表1。

對總成進行局部切片后，在顯微鏡下觀察的測量狀態(tài)圖如圖2、圖3所示，對比發(fā)現(xiàn)，開裂總成處壓合厚度要小于不開裂位置的厚度。

圖1 鋁件總成壓合后R角開裂

表1 可能影響因素和驗證狀態(tài)

圖2 壓合無問題時壓合厚度圖

圖3 壓合開裂時壓合厚度

圖4 發(fā)罩沖壓件R角尺寸測量

圖5 鋁件鉚接示意圖及裂紋形態(tài)

圖4為發(fā)罩沖壓件R角尺寸測量的結(jié)果，對比發(fā)現(xiàn)開裂位置沖壓件R角（右側(cè)）小于合格位置沖壓件R角（左側(cè)）。

除了上述的兩大方面的因素分析，同時我們也測量了發(fā)罩沖壓件開裂處的零件減薄程度要大于非開裂位置。基于以上三點因素，我們分別在沖壓和焊裝范圍內(nèi)對模具進行了優(yōu)化和調(diào)整。

⑴沖壓模具的優(yōu)化措施為，適當放開壓邊圈筋槽R角以及降低壓機拉伸墊壓力，使發(fā)罩外板的右側(cè)板料更多的流入拉延模具，減小沖壓件的減薄。調(diào)整模具翻邊工序的翻邊間隙以及凸模R角的大小。

⑵壓合模具優(yōu)化措施為，著重研修凸模和壓料板的著色，調(diào)整壓合間隙及壓料力。通過對沖壓和焊裝車間模具的調(diào)整優(yōu)化，使發(fā)罩外板總成的壓合開裂問題得到了最終的解決。

鋁件總成鉚接開裂問題

圖5為鋁件鉚接示意圖和裂紋形態(tài)。通過分析，我們發(fā)現(xiàn)影響鉚接開裂問題的主要因素為，鉚接開裂處的沖壓零件的板料減薄會大于合格區(qū)域的減??；同時開裂區(qū)域在鉚接過程中，鉚接槍不處于對中的位置，這樣鉚接后，不同位置受擠壓的力不同，如圖6所示。在顯微狀態(tài)下，可以發(fā)現(xiàn)此問題。沖壓零件的減薄問題，我們和壓合開裂問題一起調(diào)整了沖壓模具，鉚接槍不對中問題，通過焊裝車間重新調(diào)整鉚接設(shè)備，使鉚接槍處于對中狀態(tài)。此問題，采取上述措施后，得到了有效解決。

圖6 鉚接槍不對中狀態(tài)

鋁件模具生產(chǎn)過程墊料屑問題

鋁板料由于拉延、整形過程回彈大，成形序零件在修邊序與模具服貼性差，同時鋁板料相對于鋼料更加軟，修邊剪切過程相對于鋼件更易產(chǎn)生料屑。大量的料屑會導致大量零件返修、報廢，以及生產(chǎn)過程中清擦模具導致設(shè)備停線的時間過長。

圖7 沖壓鋁件修邊料屑問題

修邊斷面的質(zhì)量狀態(tài)可以分為三級：圖8為剪切質(zhì)量好、缺陷少；圖9為剪切區(qū)域過大；圖10為斷裂區(qū)域過大，且有毛刺。

為控制修邊的斷面狀態(tài)，減少料屑，從模具設(shè)計、模具維護方面，可以采取以下措施：

⑴前期結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以采取如下幾點措施。

①上修邊刃口進行負2°空開處理，空開處理后可有效防止修邊刃口合入和回程時刮切割斷面產(chǎn)生料屑和鋁粉末，如圖11所示；

圖8 剪切質(zhì)量好

圖9 剪切區(qū)域過大

圖10 斷裂區(qū)域過大

圖11 修邊負2°角設(shè)計

②壓料板與修邊刃口保持0.4～0.6mm的間隙，保證壓料板能夠壓住修邊線邊緣，防止修邊時竄動；

③修邊間隙控制為料厚的10%，稍大于鋼件的6%～8%，鋁件修邊間隙不易太?。?/p>

④上下修邊刃口的合入深度控制為2～4mm，比鋼件合入深度小；

⑤拉延筋或者拉延檻在修邊位置斷開處理，防止修邊線有太大高低差。

⑵模具批量生產(chǎn)維護時。

①鋁件對沖壓模具上下刃口的光潔度有更高的要求，每批量生產(chǎn)一批次后，建議使用裝有羊毛輪的砂輪機（配合專用拋光膏）拋光（該砂輪機材質(zhì)軟，使用效率高，不會對刃口造成破壞）；

②考慮成形時零件的回彈，模具調(diào)試時，需要實際零件回彈量，燒焊研修模具型面，保持模具各序零件與模具的服貼性；

③刃口需要保持鋒利，磨鈍的刃口需要及時燒焊研修修復；

④修邊刃口調(diào)試穩(wěn)定后，可以考慮進行PVD等涂層處理。

⑶端拾器增加吹氣裝置。

通過在機械上增加吹氣裝置，零件放置在下一道工序時，將工序上的料屑吹去，從而減少問題的發(fā)生。在機械端拾器上增加吹氣吸盤示意圖如圖12所示，實物照片如圖13所示。

圖12 端拾器吹氣吸盤示意圖

圖13 端拾器吹氣吸盤實物

采取上述措施后，生產(chǎn)某車型的鋁件翼子板每千件因墊料屑造成停臺時間從項目調(diào)試階段的60min下降至目前批量生產(chǎn)狀態(tài)下的10min以內(nèi)，極大地提高了生產(chǎn)效率。

結(jié)束語

隨著傳統(tǒng)燃油汽車更高燃油經(jīng)濟性的要求，新能源汽車的推廣、發(fā)展（續(xù)航能力要求），鋁件作為實現(xiàn)汽車輕量化的重要途徑，將在更多的車身上得到運用。本文結(jié)合實際和生產(chǎn)現(xiàn)場案例，對鋁件生產(chǎn)的兩大難點問題進行分析并給予對應的解決方案，具有一定的推廣和借鑒意義。

石寬，主要從事新車型模具技術(shù)任務(wù)書編制、模具工藝、結(jié)構(gòu)方案確認、模具預驗收；現(xiàn)場模具節(jié)拍優(yōu)化，質(zhì)量和效率問題方案制定等工作。