轎車鋁件后蓋內(nèi)板生產(chǎn)問題優(yōu)化

文/牟少志·一汽-大眾汽車有限公司

隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高檔轎車在國內(nèi)已是街頭巷尾到處可見，國家也逐漸提高了對(duì)轎車燃油經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性的要求。目前，針對(duì)國家對(duì)汽車燃油節(jié)能、環(huán)保的要求，汽車廠商主要從兩個(gè)方面進(jìn)行突破，一是新能源的開發(fā)，二是汽車輕量化的發(fā)展。由于新能源的探索應(yīng)用還未普及，在北方寒冷地區(qū)電池使用時(shí)間上還有所欠缺，電池充電時(shí)間上還有待突破。目前最快的充電時(shí)間也需要二十分鐘才能充80%的電，在北方充電轎車的普及還需一定時(shí)日。

目前，汽車輕量化發(fā)展在高檔轎車上得到了普及，有全鋁車身、分總成結(jié)構(gòu)鋁件等，它不受溫度、氣候、地域等限制，在節(jié)能環(huán)保上有較大優(yōu)勢(shì)，汽車每減重10%，油耗下降8%，排放減少4%。但是鋁件在生產(chǎn)過程中卻因?yàn)殇X板材料的機(jī)械性能較鋼板成形差，而且鋁件模具在調(diào)試過程中還需要技術(shù)探索，所以鋁件模具調(diào)試一直制約著生產(chǎn)效率的提升，例如高檔SUV某車型的后蓋內(nèi)板，就是一個(gè)典型的鋁件生產(chǎn)難題。

生產(chǎn)過程中凸顯的問題

問題一：某車型鋁件后蓋內(nèi)板OP20拉延模具在25000kN壓機(jī)上，以14次/分的速度生產(chǎn)，板料受上模氮?dú)飧资桨寄＜跋鹿ぷ髋_(tái)下拖桿雙向壓料成形的影響，6%的制件會(huì)出現(xiàn)拉裂（圖1、圖2）的缺陷，對(duì)生產(chǎn)效率的提升、生產(chǎn)中的廢品率、生產(chǎn)質(zhì)量的監(jiān)控等造成了很大影響。

圖1 后蓋內(nèi)板拉裂

圖2 后蓋內(nèi)板拉裂

問題二：該鋁件后蓋內(nèi)板在生產(chǎn)過程中，設(shè)計(jì)節(jié)拍為10次/分鐘，由于現(xiàn)場(chǎng)壓機(jī)的更新?lián)Q代，速度提升了4次之多，沖孔過程中不穩(wěn)定因素增多，造成沖孔掉料屑、沖孔毛刺（圖3、圖4）等問題頻繁產(chǎn)生，單班次生產(chǎn)停臺(tái)超過40分鐘。

圖3 后蓋內(nèi)板毛刺

圖4 后蓋內(nèi)板毛刺

拉裂原因分析

拉裂成因較為復(fù)雜，通過正常的分析，從材料層面得出四點(diǎn)原因：⑴受鋁板料表面潤(rùn)滑脂的影響。鋁板料在生產(chǎn)過程中需要有拉延油進(jìn)行潤(rùn)滑，鋁板料需要固態(tài)的潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑脂由于板料堆積的時(shí)間長(zhǎng)短、板料層數(shù)的多少、溫度的差異等，都會(huì)對(duì)生產(chǎn)有一定的影響。⑵板料機(jī)械性能的影響。板料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等機(jī)械性能指標(biāo)是否與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一致。⑶板料的厚度是否在生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)公差范圍之內(nèi)。⑷落料邊緣斷面的情況，接刀是否平順，是否有毛刺等。

壓機(jī)層面的原因主要有：⑴拉延成形力是否滿足生產(chǎn)要求。⑵成形速度是否滿足生產(chǎn)工藝要求。⑶拉延壓邊力是否滿足走料控制的要求。⑷制件穩(wěn)定性是否滿足模具壓料偏載的要求等。

模具層面的原因主要有：⑴內(nèi)外壓料面及筋槽控制板料流動(dòng)平衡是否滿足要求。⑵模具上模氮?dú)鈴椈蓧毫κ欠襁^大或過小，造成壓料力偏載產(chǎn)生走料不均勻的現(xiàn)象。⑶模具成形R角過小，造成走料嚴(yán)重受制約等。

拉裂解決措施

通過對(duì)拉裂原因進(jìn)行分析與驗(yàn)證，拉裂的解決措施有三個(gè)：⑴拉延速度的變化，設(shè)計(jì)節(jié)拍是10次/分鐘，現(xiàn)生產(chǎn)速度為14次/分鐘，造成模具成形過程中走料速度不均，在內(nèi)側(cè)拐角處產(chǎn)生拉裂；對(duì)壓機(jī)速度進(jìn)行優(yōu)化，將壓機(jī)曲線進(jìn)行更改，讓接觸速度滿足慢速要求（圖5）。⑵壓機(jī)壓料力受速度的影響，產(chǎn)生了微量的變化，無法準(zhǔn)確的控制兩側(cè)的走料。對(duì)壓機(jī)下拉伸墊的壓力進(jìn)行分級(jí)控制，讓每一個(gè)高度都有不同的壓力，保證板料充分的流入。⑶內(nèi)側(cè)筋槽R角較大，造成內(nèi)側(cè)走料較多，外側(cè)走料較少，產(chǎn)生走料不均的現(xiàn)象；對(duì)拉延模具內(nèi)側(cè)筋槽R角較大處進(jìn)行燒焊（圖6），控制好內(nèi)側(cè)與外側(cè)走料的平衡以及拐角處垂直兩個(gè)方向的走料速度。通過以上三點(diǎn)措施的制定，鋁件生產(chǎn)過程中拉裂現(xiàn)象消除，并將此經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于下一個(gè)車型鋁件后蓋內(nèi)板的調(diào)試生產(chǎn)當(dāng)中。

沖孔毛刺、墊料屑原因分析

分析沖孔毛刺、墊料屑的產(chǎn)生原因，主要有：⑴鋁件材料偏軟，沖裁斷面與鋼件截然不同，塌角帶較鋼件大，斷裂帶較鋼件寬，光亮帶較少，毛刺受間隙的影響有所不同；⑵鋁件模具沖裁過程中，沖頭由于與板料瞬間剪切產(chǎn)生摩擦熱而造成凝聚效應(yīng)，板料在沖頭表面產(chǎn)生細(xì)小的積攢，逐漸增多，而產(chǎn)生積屑瘤現(xiàn)象，沖頭積屑瘤硬度較高，沖裁過程中極易因積屑瘤而產(chǎn)生毛刺；⑶受模具沖裁角度的影響，沖頭與制件表面不是垂直沖孔，造成沖頭受偏載力而產(chǎn)生毛刺；壓料板非功能區(qū)空開不足，造成積屑瘤產(chǎn)生料屑以后，壓料板與板料之間沒有任何空隙，進(jìn)而產(chǎn)生墊料屑。

圖5 壓機(jī)速度曲線

圖6 內(nèi)側(cè)拉延筋燒焊

沖孔毛刺、墊料屑解決措施

毛刺、墊料屑的解決措施有三個(gè)：⑴沖孔斜器沖裁角度與制件型面不垂直，造成斜器受側(cè)向力嚴(yán)重，導(dǎo)向難以將側(cè)向力克服；對(duì)斜器結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改，由原有導(dǎo)向桿結(jié)構(gòu)更改為兩側(cè)夾緊結(jié)構(gòu)，消除了導(dǎo)向桿受力磨損嚴(yán)重的問題；⑵原有沖頭型面與制件型面不垂直且型面不服貼（圖7），對(duì)沖頭型面進(jìn)行研修，與制件型面服貼，并且對(duì)沖頭中間進(jìn)行研修（圖8），兩端先刺破制件起到定位作用再中間進(jìn)行切削（圖9），避免了受側(cè)向力較大問題；⑶對(duì)壓料板非功能區(qū)空開研修（圖10），保證有一個(gè)料厚的間隙，避免產(chǎn)生墊料屑現(xiàn)象。通過以上三種措施的實(shí)施，制件毛刺消除，墊料屑現(xiàn)象從單班次停工40分鐘以上降為單班次停工15分鐘以內(nèi)，大大提升了鋁件后蓋內(nèi)板生產(chǎn)的穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率。

圖7 沖頭不垂直制件

圖8 對(duì)斜器導(dǎo)向結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改

圖9 沖頭沖裁型面更改

圖10 非功能區(qū)進(jìn)行優(yōu)化

結(jié)束語

鋁件生產(chǎn)過程中制件拉裂與板料表面固態(tài)潤(rùn)滑脂的多少、鋁件板料放置時(shí)效性、板料機(jī)械性能關(guān)系較大?，F(xiàn)在伺服壓機(jī)速度較快，生產(chǎn)過程中對(duì)制件走料影響較大，在調(diào)試過程中要充分對(duì)伺服壓機(jī)曲線進(jìn)行優(yōu)化，使接觸速度達(dá)到提速最低值，并盡可能的使用壓機(jī)分段壓力設(shè)定值，滿足不同高度對(duì)壓料力的不同要求。

鋁件墊料屑是制約鋁件生產(chǎn)效率的一大難題，在模具機(jī)械加工過程中，模具設(shè)計(jì)非功能區(qū)空開一定要滿足一個(gè)料厚以上，以滿足日常生產(chǎn)過程中墊料屑空開要求，在提升制件質(zhì)量的同時(shí)，也提升了生產(chǎn)效率。