汽車(chē)前蓋沖壓缺陷問(wèn)題分析

方葉來(lái)

摘 要：汽車(chē)前蓋屬于大型外覆蓋件，其形狀復(fù)雜，表面質(zhì)量要求高，成形工藝難度大，是汽車(chē)車(chē)身制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。沖壓生產(chǎn)過(guò)程中，前蓋容易產(chǎn)生表面塌陷、局部起皺、剛度差、表面波浪或壓印等質(zhì)量缺陷，影響成形零件的精度和外觀。近年來(lái)，隨著車(chē)企競(jìng)爭(zhēng)壓力的增大，新車(chē)型研發(fā)和汽車(chē)更新?lián)Q代速度日益加快，這些都對(duì)沖壓工藝提出新的挑戰(zhàn)，如何正確有效地分析和處理各種沖壓缺陷，減少?zèng)_壓零件的后續(xù)返修和報(bào)廢，對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本起著重要的作用。現(xiàn)對(duì)前蓋生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷進(jìn)行分析和處理，并對(duì)缺陷問(wèn)題處理過(guò)程進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)前蓋;沖壓缺陷;問(wèn)題分析

0 引言

零件是組成設(shè)備的最基礎(chǔ)部件，其質(zhì)量會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)備造成直接影響。因此，在零件生產(chǎn)加工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷產(chǎn)品，避免不合格產(chǎn)品出廠。沖壓成形生產(chǎn)效率高、成本低且可用于復(fù)雜成形，但該方法對(duì)板材的成形性能要求高。本文對(duì)汽車(chē)前蓋沖壓缺陷問(wèn)題進(jìn)行研究，以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

1 前蓋常見(jiàn)沖壓缺陷

第一，單件與總成平面度超差。前蓋拉深成形過(guò)程中有時(shí)會(huì)導(dǎo)致輪廓平面度超差，影響總成及其與翼子板匹配后的平面度。該缺陷不僅會(huì)影響零件外觀質(zhì)量，還會(huì)影響風(fēng)噪，且車(chē)型越大，這種影響越突出。通過(guò)抬高前蓋內(nèi)板的咬邊面進(jìn)一步縮小該偏差，為了獲得尺寸的補(bǔ)償規(guī)律，一方面手動(dòng)對(duì)內(nèi)板返工件進(jìn)行校正;另一方面修模時(shí)利用樣板提供的校正數(shù)據(jù)，對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行整改。第二，外板型面塌陷。前蓋在拉深過(guò)程中有時(shí)會(huì)導(dǎo)致表面塌陷，影響前蓋內(nèi)外板涂膠間隙。涂膠間隙過(guò)小，膠水收縮會(huì)在引擎蓋上呈現(xiàn)膠水印;涂膠間隙過(guò)大，會(huì)增大脫膠風(fēng)險(xiǎn)。為了補(bǔ)償因外板塌陷而減小的涂膠間隙，將加工好總成的前蓋涂膠面處進(jìn)行分區(qū)、鑿洞、測(cè)量間隙，然后對(duì)比理論間隙得到前蓋涂膠面的優(yōu)化量，基于該優(yōu)化量對(duì)前蓋內(nèi)板模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行整形、補(bǔ)焊、加工、研配。通過(guò)采取一系列措施后，使前蓋內(nèi)板涂膠面降低。第三，內(nèi)外板涂膠面間隙偏差。前蓋總成風(fēng)窗處表面尺寸缺陷、水箱密封條匹配面間隙超差、外板型面塌陷等多種原因都會(huì)引起涂膠間隙偏差。工藝設(shè)計(jì)前期對(duì)內(nèi)板型面進(jìn)行補(bǔ)償以獲得合理的涂膠間隙，補(bǔ)償數(shù)據(jù)應(yīng)考慮模擬結(jié)果并結(jié)合以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。模具制造后期因風(fēng)窗平面度、外板型面塌陷等原因?qū)е碌耐磕z面間隙偏差問(wèn)題，其缺陷現(xiàn)象可進(jìn)行整改。第四，外板logo定位超差。前蓋logo與匹配輪廓間隙不均勻會(huì)影響外觀質(zhì)量。

2 缺陷形成原因

當(dāng)沖壓成形過(guò)程實(shí)施時(shí)，在成形初期凸模先接觸覆蓋件底部，這時(shí)底部斜面處于自由表面狀態(tài)。凸模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，直到底部斜面最終成形。底部與凸模接觸后，由于沖壓過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，此時(shí)板材仍承受雙向拉應(yīng)力，并存在多處拉伸筋，使拉應(yīng)力增大，避免起皺發(fā)生。底部斜面在沖壓的最后階段成形，在沖壓過(guò)程一直是自由表面。首先對(duì)起皺部位進(jìn)行受力分析，簡(jiǎn)化薄板受力為平面應(yīng)力狀態(tài)，由于起皺部位在底部斜面靠近圓角位置，按錐形零件側(cè)壁受力進(jìn)行分析。結(jié)合沖壓原理和金相分析，推斷壓邊力設(shè)定偏大或者凸模圓弧過(guò)渡半徑R設(shè)計(jì)偏小導(dǎo)致材料的流動(dòng)補(bǔ)充不足，這樣使圓角臺(tái)階存在較大的拉應(yīng)力，厚度減薄，這是出現(xiàn)頸縮的模具原因。而減小壓邊力和增加圓弧過(guò)渡半徑R則又可能導(dǎo)致起皺發(fā)生。

3 汽車(chē)前蓋沖壓缺陷改善措施

3.1 成形性?xún)?yōu)化

影響覆蓋件沖壓成形性的主要工藝因素包括拉延深度、補(bǔ)充面造型、壓邊力與拉延筋系數(shù)等。根據(jù)成形模擬結(jié)果，抬高壓料面以降低拉延深度，增大工藝補(bǔ)充面?zhèn)缺诎文＝嵌扰c入模圓角半徑，同時(shí)減小壓邊力與各區(qū)域拉延筋系數(shù)以增加材料流入。產(chǎn)品造型是影響零件成形性的另一重要因素。分析鋁合金前蓋內(nèi)板沖壓模擬結(jié)果可知，大部分開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域位于零件內(nèi)部，主要由于產(chǎn)品造型較深、側(cè)壁拔模角度以及圓角半徑過(guò)小導(dǎo)致，單純優(yōu)化沖壓工藝參數(shù)并不足以完全消除開(kāi)裂，必須對(duì)產(chǎn)品造型進(jìn)行優(yōu)化?？紤]到零件匹配需求，在保持匹配面位置與尺寸不變的前提下，對(duì)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域拔模角度與圓角半徑進(jìn)行了放大處理，對(duì)于產(chǎn)品優(yōu)化造成的零件剛度損失，通過(guò)更改加強(qiáng)筋布局與寬度進(jìn)行彌補(bǔ)，保證最終產(chǎn)品滿(mǎn)足剛度及碰撞模擬需求。分析模擬結(jié)果可知，零件成形性得到顯著優(yōu)化，局部存在成形不足現(xiàn)象，部分側(cè)壁仍有輕微開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，零件整體滿(mǎn)足沖壓生產(chǎn)要求。

3.2 沖壓過(guò)程質(zhì)量控制措施

沖壓加工過(guò)程中形成的缺陷，是因?yàn)橄冗M(jìn)汽車(chē)前蓋質(zhì)地過(guò)軟、沖壓模具刀塊使用方法和質(zhì)量問(wèn)題、沖壓模具之間存在間隙等問(wèn)題。在制作需要的零件過(guò)程中，需要先對(duì)先進(jìn)汽車(chē)前蓋塑型，經(jīng)過(guò)彈性形變作用和塑性形變作用后，致使先進(jìn)汽車(chē)前蓋質(zhì)地過(guò)軟，導(dǎo)致先進(jìn)汽車(chē)前蓋接受沖壓加工過(guò)程中斷裂，在斷口形成缺陷，致使這部分材料損毀。是以需要根據(jù)加工成的零件，選擇參數(shù)合適的先進(jìn)汽車(chē)前蓋，考慮彈性形變作用和塑性形變作用對(duì)先進(jìn)汽車(chē)前蓋質(zhì)地的影響，控制彈性形變和塑性形變作用力。沖壓模具刀塊使用方法和質(zhì)量問(wèn)題、沖壓模具之間存在間隙都是因?yàn)槭褂梅椒ㄥe(cuò)誤導(dǎo)致。用沖壓模具刀塊加工先進(jìn)汽車(chē)前蓋不同面需要使用不同的安裝方法。加工過(guò)程中，沖壓模具刀塊積蓄的熱量，需要進(jìn)行冷處理。沖壓模具刀塊刃口經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用出現(xiàn)磨損情況，需要及時(shí)更換刀塊。加工前，必須隨時(shí)對(duì)沖壓模具進(jìn)行檢查，沖壓模具中的凹模和凸模位置是否正確，使用模具切割時(shí)，上下裂紋是否會(huì)重合，只有上下裂紋重合時(shí)，沖壓模具加工過(guò)程中才不會(huì)產(chǎn)生缺陷。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，沖壓加工汽車(chē)前蓋批量生產(chǎn)零部件是當(dāng)前最重要的加工方法，但是沖壓加工的過(guò)程中，會(huì)形成各種缺陷，影響零件二次加工，產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題和安全問(wèn)題，影響生產(chǎn)出的產(chǎn)品美觀度，甚至導(dǎo)致生產(chǎn)出報(bào)廢品，浪費(fèi)時(shí)間和生產(chǎn)力。是以本文提出的汽車(chē)前蓋沖壓成形的缺陷分析與質(zhì)量控制措施這一課題具有十分重要的意義。本文對(duì)汽車(chē)前蓋沖壓加工過(guò)程中形成的各類(lèi)缺陷，尋找引起的原因，提出改進(jìn)辦法。沖壓加工過(guò)程中形成的缺陷還有許多，并不完善，還需要不斷尋找沖壓加工汽車(chē)前蓋過(guò)程中存在的缺陷并加以解決。

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