汽車車身外覆蓋件表面麻點(diǎn)的控制

文／鐘浩軍，廖端，熊升，況翔·廣汽乘用車有限公司宜昌分公司

伴隨著汽車工業(yè)的日益現(xiàn)代化、科技化，人們對(duì)汽車的外觀造型、顏色、科技智能、安全性、駕駛品質(zhì)等均提出了更高的要求。沖壓對(duì)車身外觀的品質(zhì)要求是“零不良”，盡量消除品質(zhì)不良產(chǎn)生的成本浪費(fèi)，從而讓消費(fèi)者能夠享受到高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品。但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，車身外覆蓋件的品質(zhì)很難達(dá)到“零不良”的理想狀態(tài)，其中阻礙“零不良”目標(biāo)達(dá)成的最大障礙是麻點(diǎn)(細(xì)小凹凸點(diǎn))不良問題。

麻點(diǎn)(圖1)是指在沖壓過程中，外覆蓋件的表面產(chǎn)生的一種小凸點(diǎn)，經(jīng)過車身噴涂工藝之后，肉眼視覺效果會(huì)更加明顯，極大影響整車外觀質(zhì)量。因此防止車身外覆蓋件麻點(diǎn)(細(xì)小凹凸點(diǎn))不良，早已成為各大車企在沖壓領(lǐng)域持續(xù)推進(jìn)的一項(xiàng)課題。

圖1 車身外覆蓋件麻點(diǎn)

麻點(diǎn)產(chǎn)生的原因

麻點(diǎn)是指異物被粘在沖壓零件的表面，或吸附在模具第一道拉延工序的型腔上，生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的微小凹點(diǎn)、凸點(diǎn)(圖2)。根據(jù)日本豐田的理論資料顯示，當(dāng)異物直徑為25μm 時(shí)，就可以導(dǎo)致一個(gè)麻點(diǎn)的產(chǎn)生，如果異物的直徑增加一倍，板件上的麻點(diǎn)范圍將至少擴(kuò)大3 倍以上。在實(shí)際沖壓生產(chǎn)過程中，異物的來源有很多種，例如：鍍鋅材料本身的鋅粉、材料切邊的碎屑、空氣中大的粉塵顆粒、模具內(nèi)部的油污等。目前大部分主機(jī)廠為控制汽車外覆蓋件的麻點(diǎn)不良問題采取了很多方法，例如：首先根據(jù)麻點(diǎn)的流出源，由品質(zhì)人員在沖壓線上使用軟油石(圖3)、紗網(wǎng)、砂紙等材料對(duì)零件表面來回打磨作業(yè)，實(shí)時(shí)進(jìn)行檢查控制；線下進(jìn)行隨機(jī)抽查，采取對(duì)光檢查的方法進(jìn)行質(zhì)量管控。

圖2 麻點(diǎn)產(chǎn)生原理

圖3 油石檢查

在生產(chǎn)過程中，當(dāng)零件表面的麻點(diǎn)連續(xù)被檢出時(shí)，就必須要停止連續(xù)生產(chǎn)，并對(duì)生產(chǎn)線體內(nèi)第1 序模具型腔表面進(jìn)行抹模處理，在抹模過程中確認(rèn)是否有異物，并根據(jù)異物的成分來分析調(diào)查異物的來源，從而進(jìn)行源流改善。整改過程一般用時(shí)3 ～5 分鐘，嚴(yán)重時(shí)會(huì)不斷的造成整線的生產(chǎn)停機(jī)。這樣的生產(chǎn)過程不僅降低了生產(chǎn)效率、也造成額外的成本浪費(fèi)和時(shí)間浪費(fèi)。

調(diào)查異物的來源

前面提到零件表面麻點(diǎn)產(chǎn)生的主要原因是異物帶入，唯有控制好異物來源才能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中麻點(diǎn)率的有效降低。通過對(duì)零件背面留下的異物，以及對(duì)模具OP10 型腔里的異物進(jìn)行放大，觀察異物的材質(zhì)并進(jìn)行分析，總結(jié)出帶入異物的路徑主要包括：①卷材或板材本身被污染；②模具本身潔凈度不足；③生產(chǎn)線體內(nèi)被污染，其中包括將清洗機(jī)內(nèi)異物帶到卷材或板材。

卷材或板材本身被污染

⑴來料表面存在異物顆粒，裸手觸摸存在顆粒感，過清洗機(jī)后顆粒感依然存在，有一種粘黏的感覺。產(chǎn)生的原因主要有3 個(gè)方面：①鋼材出庫前后有包裝破損，存放環(huán)境中存在粉塵等較多異物并污染卷料；②鋼卷生產(chǎn)過程被產(chǎn)線上的輥輪、傳送皮帶等磨損的異物粘附，過清洗機(jī)后清洗效果不佳；③材料尺寸寬度較寬，縱切后再卷取過程中，因產(chǎn)生碎屑或把環(huán)境中的異物夾雜在卷料中。

⑵卷料邊緣掛有碎屑、毛絮等不易清洗掉的異物。卷材來料邊緣毛刺超過板厚的10%，在后續(xù)工藝存在毛刺受力脫落，或被刮蹭后掉落并被帶入模具型腔的風(fēng)險(xiǎn)；卷材在開卷生產(chǎn)過程當(dāng)中，邊緣與皮帶機(jī)或其他設(shè)備產(chǎn)生刮蹭并產(chǎn)生碎屑。因此，卷料邊緣毛刺、碎屑、毛絮是影響麻點(diǎn)改善的重要因素。

⑶板材托盤表面臟污也會(huì)導(dǎo)致異物附著在板材表面，并被帶入到清洗機(jī)或皮帶，最后被帶入到模具型腔表面產(chǎn)生麻點(diǎn)。

⑷關(guān)于鍍鋅板料本身的鋅層附著力：一般材料的鋅層附著力為3 級(jí)(黑度判斷標(biāo)準(zhǔn)分為5 級(jí))，當(dāng)零件型面特殊時(shí)會(huì)對(duì)鋅層附著力要求更高，此時(shí)可以將其提升至(9.5 ～10.5)g/mm2進(jìn)行管控，而且材料脫鋅(圖4)是否嚴(yán)重也是影響麻點(diǎn)產(chǎn)生的一項(xiàng)重要因素。

圖4 鍍鋅板彎曲試驗(yàn)檢查材料的鋅層附著力情況

圖5 為某車型外板零件提升板料潔凈度后麻點(diǎn)率波動(dòng)情況，板料潔凈度提升后，零件的麻點(diǎn)不良率被控制在3%左右。

圖5 某車型外板零件提升板料潔凈度后麻點(diǎn)率波動(dòng)情況

模具本身潔凈度不足

⑴落料模表面異物：如圖6 所示，模具長(zhǎng)期暴露于存放有打磨粉塵的車間后，慢慢會(huì)有粉塵等異物飄落到模具型腔，因此需要使用薄膜對(duì)模具進(jìn)行覆蓋，防止模具被污染；同時(shí)制定模具清潔保養(yǎng)計(jì)劃，定期對(duì)外板模具進(jìn)行清潔保養(yǎng)。

圖6 落料模表面異物

⑵拉延模具特殊型面、拉延筋(槽)磨損：模具回廠研合到滿足要求后，一般會(huì)進(jìn)行鍍鉻處理來增加表面光潔度，通過減少摩擦阻力讓成形時(shí)走料順暢。模具型面特殊或存在強(qiáng)壓面時(shí)，走料摩擦阻力增大，容易使鍍鋅材料表面的鋅層脫落，導(dǎo)致鋅粉堆積和造成零件表面麻點(diǎn)(圖7)。一般大型面的模具，比如頂蓋、門外板等都可以進(jìn)行網(wǎng)格加工處理。

圖7 拉延筋、槽磨損導(dǎo)致板材脫鋅嚴(yán)重

通常也會(huì)針對(duì)模具型面、拉延筋(槽)制訂定期保養(yǎng)清潔計(jì)劃，對(duì)拉延筋(槽)進(jìn)行砂紙拋光和清潔處理；根據(jù)模具沖次數(shù)、生產(chǎn)批次數(shù)等評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立模具拉傷線下點(diǎn)檢計(jì)劃，同時(shí)結(jié)合線上拉延工序件的拉傷情況綜合制定維保計(jì)劃；模具發(fā)生維修作業(yè)后，需要建立修模后潔凈度管理流程，通過加強(qiáng)管理預(yù)防修模粉塵等異物進(jìn)入而再次引起麻點(diǎn)不良的風(fēng)險(xiǎn)；模具線下存放方式應(yīng)考慮增加遮蔽措施，可通過打包膜封閉存放，或安裝防塵罩等來減少異物的沉積。

⑶模具排氣孔的異物吸入。對(duì)模具排氣孔增加空氣過濾措施(圖8)，并制訂型腔結(jié)構(gòu)的清潔計(jì)劃。因?yàn)槟＞吲艢饪自诶訒r(shí)存在負(fù)壓，將會(huì)通過強(qiáng)大的氣流，存在氣流帶動(dòng)異物進(jìn)入模具型腔的風(fēng)險(xiǎn)。

圖8 模具排氣孔增加過濾措施

⑷模具型腔內(nèi)結(jié)構(gòu)件磨損(圖9)，導(dǎo)致拉延過程中產(chǎn)生細(xì)小碎屑造成麻點(diǎn)，此時(shí)需要對(duì)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行維修或更換，或者經(jīng)過評(píng)審確認(rèn)后把結(jié)構(gòu)拆除。

圖9 結(jié)構(gòu)件磨損后產(chǎn)生碎屑

圖10 為某車型外板零件在改善模具潔凈度后麻點(diǎn)率波動(dòng)情況，可以看出模具本體的清潔對(duì)零件麻點(diǎn)的影響最直接。

圖10 某車型外板零件改善模具潔凈度后麻點(diǎn)率波動(dòng)情況

生產(chǎn)線體內(nèi)被污染

⑴沖壓生產(chǎn)主線線體多為封閉式壓力機(jī)結(jié)構(gòu)，線體內(nèi)的清潔管理工作除日常頻次的5S 活動(dòng)外，可以考慮開展月度、季度、年度等形式的專項(xiàng)線體內(nèi)潔凈度管理計(jì)劃。

⑵設(shè)備重點(diǎn)環(huán)節(jié)管控如圖11 所示，線體相關(guān)的重點(diǎn)管理設(shè)施設(shè)備包含材料小車、材料分張器、端拾器及吸盤、皮帶機(jī)、清洗機(jī)出口、壓機(jī)滑塊等。

圖11 設(shè)備重點(diǎn)環(huán)節(jié)管控

拆垛小車：裝載板材的運(yùn)載設(shè)備，為保持小車上表面的潔凈度，在線體外材料上線區(qū)應(yīng)該進(jìn)行薄膜覆蓋。

材料分張器：防止機(jī)械手抓雙件、與板材緊密貼合的分離工具，若材料分張器表面臟污或破損，會(huì)導(dǎo)致分張器刮蹭板材邊緣，可能導(dǎo)致板料毛刺脫落。

端拾器及吸盤：機(jī)械手是傳輸板材、零件工序件的載體，由于吸盤是通過氣流來控制板件抓取，吸盤吸附面的潔凈度一般會(huì)較差。

壓機(jī)滑塊：滑塊牽引模具上模做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與上模接觸的滑塊接觸面潔凈度需制定定期清潔計(jì)劃。若壓機(jī)滑塊存在漏油情況，要及時(shí)進(jìn)行漏油改善措施。

清洗機(jī)：對(duì)清洗效果的評(píng)測(cè)及清洗油污染度的送檢分析，清洗機(jī)出口的清潔等，清洗機(jī)出口異物見圖12，清洗油污染指標(biāo)送檢分析結(jié)果見圖13。

圖12 清洗機(jī)出口異物

圖13 清洗油污染指標(biāo)送檢分析

新車型調(diào)試：新車型調(diào)試過程中，難免會(huì)需要在線對(duì)模具進(jìn)行打磨處理，打磨處理前必須進(jìn)行嚴(yán)格的防塵處理，否則禁止進(jìn)行線體內(nèi)打磨。

結(jié)束語

麻點(diǎn)率是衡量沖壓零件好壞的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，也是體現(xiàn)其行業(yè)內(nèi)水平的一個(gè)重要控制指標(biāo)。沖壓外覆蓋件麻點(diǎn)削減是一個(gè)需要長(zhǎng)期和持續(xù)進(jìn)行改善的項(xiàng)目，需要建立完善的體制及流程措施，唯有不斷的完善麻點(diǎn)控制的良品條件，同時(shí)需要現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員持續(xù)的遵守良好的作業(yè)習(xí)慣。