降低鋁外觀覆蓋件沖壓生產(chǎn)返修率的優(yōu)化與實(shí)施措施

文／趙繼鑫·廣汽本田汽車有限公司

隨著節(jié)能減排及環(huán)保要求的提升，目前汽車正朝著輕量化、低成本、低排放與節(jié)能的方向發(fā)展。使用輕量化材料作為節(jié)能減排的有效措施，已成各車企采取的主要手段。研究表明，汽車每減輕10%的質(zhì)量，相當(dāng)于提高8%～10%的燃油效率。鋁合金板材具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好的特點(diǎn)，被廣泛用于汽車輕量化制造，但鋁材外觀覆蓋件生產(chǎn)過(guò)程中存在諸多難題。本文將介紹降低鋁材外觀覆蓋件沖壓生產(chǎn)返修率的優(yōu)化工藝，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提高，員工勞動(dòng)負(fù)荷降低。

目前鋁材外觀覆蓋件沖壓生產(chǎn)問(wèn)題與對(duì)策探討

鋁材外觀覆蓋件沖壓生產(chǎn)問(wèn)題分布分析

經(jīng)過(guò)沖壓生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)及國(guó)內(nèi)外調(diào)研，鋁材外觀覆蓋件的返修率一般在30%以上，量產(chǎn)初期甚至在50%～100%之間，其主要受零件造型、模具工藝結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)設(shè)備的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)過(guò)程中有麻點(diǎn)、鐵凹、毛刺、劃痕等多種缺陷，其中麻點(diǎn)、鐵凹、毛刺發(fā)生率占總體生產(chǎn)問(wèn)題95%以上，是主要生產(chǎn)缺陷，如圖1 所示。

圖1 某鋁材外觀覆蓋件生產(chǎn)問(wèn)題點(diǎn)占比圖

這些缺陷不僅影響生產(chǎn)效率，且需要返修處理。往往生產(chǎn)線的人員配置上只有品質(zhì)檢查及裝箱人員，無(wú)專門的鈑金人員，只能利用個(gè)別零件生產(chǎn)布崗剩余的1 ～2 人來(lái)應(yīng)對(duì)，高返修率會(huì)加大員工勞動(dòng)負(fù)荷，亟待針對(duì)返修率高的鋁材外觀覆蓋件提出有效對(duì)策。

沖壓生產(chǎn)不良形成原因分析

當(dāng)板材粘有鋁粉附在模具表面，在拉延成形壓力下形成麻點(diǎn)，如圖2 所示。修邊凸凹模間隙過(guò)大或過(guò)小，刃口不良等形成毛刺及鋁屑，鋁屑帶到翻邊整形工序模面上沖壓會(huì)造成鐵凹，如圖3 所示。

圖2 麻點(diǎn)形成原因分析

圖3 鐵凹形成原因分析

沖壓工藝流程分析

通過(guò)沖壓生產(chǎn)工藝流程(圖4)分析，識(shí)別出鋁材外觀覆蓋件在坯料運(yùn)輸、拆垛清洗、成形階段(拉延、修邊、翻邊)過(guò)程易產(chǎn)生問(wèn)題。

圖4 鋁材外觀覆蓋件沖壓工藝流程圖

FTA 要因分析及對(duì)策方向確立

結(jié)合鋁材外觀覆蓋件生產(chǎn)流程和生產(chǎn)中產(chǎn)生的麻點(diǎn)、鐵凹、毛刺和劃傷等問(wèn)題點(diǎn)形成原因，進(jìn)行FTA 要 因 分 析( 圖5)，得出坯料包裝不良、坯料運(yùn)輸不良、模具光潔度不良等11 項(xiàng)可能的末端因素。設(shè)定確認(rèn)方法，逐一確認(rèn)，如表1 所示。明確出坯料包裝不良、刀口光潔度不良、修邊工藝不良是造成鋁材外觀覆蓋件返修率高的主要因素。通過(guò)聯(lián)合貿(mào)易商包裝檢證，紅丹拋光確認(rèn)，修邊工藝成形原理及過(guò)往實(shí)績(jī)分析等方法確認(rèn)，明確通過(guò)坯料工裝優(yōu)化、刀塊表面圖層工藝處理和修邊模工藝優(yōu)化作為對(duì)策方向。

表1 要因確認(rèn)及對(duì)策方向

圖5 鋁材外觀覆蓋件返修率高FTA 要因分析

對(duì)策實(shí)施推進(jìn)

坯料工裝優(yōu)化

⑴難點(diǎn)分析。

鋁材坯料包裝和運(yùn)輸過(guò)程中，木質(zhì)坯料架首末兩張甚至多張坯料存在壓傷，需要從源頭消除，如何實(shí)現(xiàn)坯料轉(zhuǎn)包是關(guān)鍵。

⑵對(duì)策實(shí)施。

如表2 所示，為實(shí)現(xiàn)削減坯料本身不良，聯(lián)合貿(mào)易商包裝檢證，對(duì)坯料工裝優(yōu)化及包裝運(yùn)輸步驟細(xì)化，確保首件、末件品質(zhì)，有效消除首末坯料缺陷，從而削減生產(chǎn)缺陷。

表2 坯料包裝運(yùn)輸過(guò)程

優(yōu)化沖壓模具工藝

⑴難點(diǎn)分析。

由前期分析可知，修邊凸凹模間隙過(guò)大或過(guò)小，刃口不良等會(huì)形成毛刺及鋁屑，修邊接刀位毛刺及鋁屑的問(wèn)題更為嚴(yán)重，如圖6 所示。

圖6 修邊鋁屑

⑵對(duì)策實(shí)施。

修邊工藝優(yōu)先采用二次切斷方式，盡可能削減廢料刀，并通過(guò)工藝優(yōu)化，將必須的廢料刀交接處的刃口根部由直角變?yōu)閳A弧過(guò)渡，即由“T 形刀”變更為“凸緣刀”。切口數(shù)量由7 處優(yōu)化為2 處，有效削減切屑產(chǎn)生，如圖7 所示。

圖7 修邊工藝優(yōu)化

修邊刀塊表面涂層工藝處理

⑴難點(diǎn)分析。

鋁材覆蓋件修邊切粉嚴(yán)重，而且容易粘附在刀尖切過(guò)的截面上，產(chǎn)生磨損和積瘤，如圖8 所示，惡化刀口間隙，沖壓后易產(chǎn)生毛刺及鋁屑。通過(guò)在同行企業(yè)進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，普遍認(rèn)為是刀口硬度和光滑度不足導(dǎo)致，采用常規(guī)鍍鉻的工藝，短期內(nèi)會(huì)有改善，但刀口處鍍鉻層極易磨損，因此刀口鍍鉻提高硬度和光滑度并不是一個(gè)很好的方法，找到既能提高刀口硬度又能提升光滑度的表面處理工藝是難點(diǎn)和推進(jìn)方向。

圖8 刀口面積瘤

⑵對(duì)策實(shí)施。

對(duì)刀口進(jìn)行特殊涂層處理(類金剛石處理)，因該涂層處理溫度為200℃，模具修邊刀塊不會(huì)產(chǎn)生相變，基體硬度和形狀也都不會(huì)發(fā)生變化，而且表面2 ～3mm 的硬度可以上升到3000HV，粗糙度也小于Ra0.1μm，如圖9 所示。通過(guò)刀塊涂層處理實(shí)施，既保證金剛石的硬度，又具有石墨般的光滑度。對(duì)策實(shí)施后修邊廢屑顯著減少，刀口的維護(hù)也只需要用抹模擦拭即可。

圖9 涂層處理后刀口面

結(jié)束語(yǔ)

本次探討以降低鋁材外觀覆蓋件沖壓生產(chǎn)返修率為目標(biāo)，在降低鋼板沖壓返修率對(duì)策基礎(chǔ)上，對(duì)鋁材外觀覆蓋件沖壓生產(chǎn)進(jìn)行工藝優(yōu)化，通過(guò)FTA 現(xiàn)狀分析及確認(rèn)，企劃和實(shí)施了一系列有效對(duì)策，大幅減少修邊廢屑，零件返修率下降50%。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提高，同時(shí)降低員工勞動(dòng)負(fù)荷?？偨Y(jié)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)日后車型導(dǎo)入在提高生產(chǎn)效率方面起到寶貴的借鑒作用，可推廣應(yīng)用。