一種改善B 柱修邊工藝結(jié)構(gòu)的方法

文/李鵬宇，尹永波，牛晟力·中國第一汽車股份有限公司

于佳· 吉林省一汽四環(huán)非標(biāo)設(shè)備制造有限責(zé)任公司

潘遠(yuǎn)安·長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程學(xué)院

某車型采用一體式全封閉側(cè)圍加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)，OP20 修邊模具出現(xiàn)廢料下滑不暢及制件局部修邊毛刺過長等問題。綜合整體工藝考慮，通過調(diào)整OP20 修邊模具的部分修邊工作至OP40 沖孔模具中，更改B 柱上部修邊順序和工藝結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：制件毛刺消除，廢料下滑順暢，達(dá)到了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量合格率的目的。

伴隨著汽車產(chǎn)品的豐富和新材料的應(yīng)用，消費(fèi)者對汽車整車的安全性越來越重視，側(cè)圍加強(qiáng)板是車身側(cè)圍總成中的關(guān)鍵零件，是側(cè)圍外板的加強(qiáng)及支撐零件，其產(chǎn)品質(zhì)量的好壞直接影響到整車的制造精度和安全性。側(cè)圍加強(qiáng)板具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)度高、成形難、修邊沖裁力大等特點(diǎn)，所以對模具的材料及修邊工藝提出了更高的要求。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更是重中之重，直接影響制件質(zhì)量。對于側(cè)圍加強(qiáng)板這類制件，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理，將直接導(dǎo)致一個(gè)重要的質(zhì)量缺陷——修邊毛刺大，這是汽車沖壓件常見的一種缺陷，也是影響沖壓件尺寸和精度的重要問題之一，對焊裝的焊接精度乃至整車精度都有嚴(yán)重的影響，也成為影響車身制造質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素。本文通過某車型加強(qiáng)板修邊工藝結(jié)構(gòu)的更改，對廢料下滑不暢以及所產(chǎn)生的制件毛刺問題，進(jìn)行優(yōu)化整改，為后續(xù)車型同類問題的解決提供了參考方法。

工藝與材料介紹

側(cè)圍加強(qiáng)板生產(chǎn)方式為封閉式自動(dòng)化生產(chǎn)，節(jié)拍是10 次/分，沖壓工藝過程為：OP10 拉延成形工序，OP20 為修邊工序，OP30 為整形工序，OP40 為沖孔工序，如圖1 所示。通過四道工序的沖壓，實(shí)現(xiàn)了由板料到成品件的過程。

OP20 修邊模具的局部鑲塊為SKD11(合金鋼)材質(zhì)，制件板材為590R/TRIP800/TRIP600 的拼焊板材，拼焊板材質(zhì)分布圖及拼焊板材質(zhì)明細(xì)如圖2 所示。

問題描述

在某車型側(cè)圍加強(qiáng)板生產(chǎn)過程中，制件OP20 修邊工序經(jīng)常在B 柱上部出現(xiàn)廢料下滑不暢的情況，如圖3 所示。致使模具的月停機(jī)率達(dá)到20%和制件的廢品率達(dá)到10%。

修邊模具B 柱上部的鑲塊損壞嚴(yán)重，局部伴有 “掉渣”的情況，必須反復(fù)維修燒焊，才能繼續(xù)使用。前文提到修邊鑲塊材質(zhì)為SKD11，維修時(shí)需要特殊方式進(jìn)行燒焊：鑲塊需整體保溫6 小時(shí)左右，選用SKD11 材料專用焊條(NH610 型號)進(jìn)行燒焊，邊焊邊錘擊以消除焊接應(yīng)力，焊接結(jié)束后需要隨爐冷卻到室溫。在不具備保溫?zé)富蛘邿覆僮鞑划?dāng)?shù)那闆r下，鑲塊會出現(xiàn)裂紋甚至開裂，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致停止生產(chǎn)。

鑲塊損壞的另一個(gè)問題就是制件毛刺問題。經(jīng)測量修邊毛刺約為0.75mm，而毛刺正常長度為板料厚度的7%～12%，此板料厚度為1.5mm，超過了毛刺的極限值0.57mm，嚴(yán)重影響后續(xù)焊接質(zhì)量和操作工人安全。

原因分析

制件B 柱端面修邊，采用的是吊楔刺破剪切修邊結(jié)構(gòu)，剪切修邊后“刺破刀”位置的廢料呈半圓窩狀，包裹在刺破刀上，下一制件再次剪切修邊時(shí)，就形成了疊料修邊，造成刃口“啃傷”，如圖5 所示。

以往的堵廢料經(jīng)驗(yàn)無法從根本上解決窩狀廢料問題，需另辟蹊徑。通觀整體工藝，可將修邊工序分化至OP40 沖孔工序。因?yàn)閮HOP40 沖孔工序有空間可以布置修邊鑲塊，不易包裹廢料，且無不良影響。

綜合上述分析：取消OP20 修邊工序局部上下模具修邊工藝，更改OP40 沖孔工序?yàn)镺P40 修邊沖孔工序，增加修邊鑲塊和反側(cè)機(jī)構(gòu)。這樣既可以使廢料下滑順暢，又可消除制件毛刺缺陷。

解決方案

按照沖壓工藝順序逐步對模具開展整改工作。將原OP20 修邊工序“問題”廢料拆分至兩工序中。OP20 修邊工序保留一部分，剩余部分調(diào)整至OP40 沖孔工序。可以簡單表示為廢料A 拆分成廢料B 和廢料C，即A=B+C。具體實(shí)施步驟如下：

⑴OP20 對模具修邊工藝進(jìn)行以下整改（圖6）：1)上模取消“刺破刀”，改為修邊結(jié)構(gòu)，即由原來的吊楔修邊更改為普通的直修邊結(jié)構(gòu)。2)下模取消銳角的刺破尖角，增加下模的直修邊鑲塊。3)制作新的B柱修邊鑲塊，替換“啃壞”嚴(yán)重且反復(fù)維修的鑲塊?？梢曰謴?fù)修邊基準(zhǔn)，解決此處修邊毛刺大的缺陷。

⑵對OP40 沖孔工藝進(jìn)行以下整改(圖7)：1)增加端部修邊鑲塊，把更改后OP20 修邊工序取消“刺破刀”處留有的窩狀廢料修掉。2)增加反側(cè)機(jī)構(gòu)，抵消剪切窩狀廢料時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力，增加廢料滑道保證窩狀廢料順利下滑。

實(shí)施的效果

經(jīng)過對側(cè)圍加強(qiáng)板模具結(jié)構(gòu)和沖壓工藝的更改，OP20 修邊工藝堵料問題成功解決，杜絕由于廢料下滑困難造成的修邊斜楔刃口“啃壞”，降低了模具維修頻次，提高了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。按照每年4萬件計(jì)算，廢品率由10%降低到零，側(cè)圍加強(qiáng)板成本300 元/件，共節(jié)省材料費(fèi)用1200000 元；模具停機(jī)率由原來的20%下降到2.5%，按照設(shè)備停機(jī)產(chǎn)生的費(fèi)用7500 元/小時(shí)，共節(jié)省設(shè)備調(diào)試成本費(fèi)用87500 元。在忽略維修費(fèi)用和人工成本的情況下，車型的生命周期內(nèi)每年共節(jié)省約120 萬+8.75 萬=128.75 萬元。問題整改效果如圖8 所示。

結(jié)束語

本文以某車型側(cè)圍加強(qiáng)板修邊工藝的整改為例，通過改變修邊工藝的順序和對修邊鑲塊維修的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，成功地改善了修邊廢料下滑不暢、模具停機(jī)及產(chǎn)品合格率等一系列影響生產(chǎn)效率的問題，對后期新車型側(cè)圍加強(qiáng)板模具設(shè)計(jì)及維修提供了解決思路，也為國產(chǎn)車型的壯大和發(fā)展貢獻(xiàn)了一份力量。