V253 機(jī)蓋FTC 問題解決及FTC 提升“雙控制理論”

文/陳文貴，吳盼·北京奔馳汽車有限公司

陳文貴

沖壓工廠高級經(jīng)理，主要負(fù)責(zé)后驅(qū)車生產(chǎn)及工藝技術(shù)管理，模具維護(hù)及維修管理，MRA 新車型模具爬坡投產(chǎn)，沖壓新工藝、新技術(shù)開發(fā)等工作。主導(dǎo)建立沖壓工廠差異化模具維護(hù)體系及數(shù)字化模具維護(hù)體系。

隨著國內(nèi)消費(fèi)水平的逐漸提高，豪華車市場成為乘用車市場中增長最快的領(lǐng)域，市場進(jìn)入到白熱化競爭階段，只有不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高利潤，企業(yè)才能立于不敗之地。

北京奔馳沖壓工廠外覆蓋件平均FTC(一次合格率)超過95%，而V253 車型發(fā)動機(jī)蓋外板FTC 卻只有85%左右，是生產(chǎn)瓶頸，不僅導(dǎo)致停機(jī)降低生產(chǎn)效率，而且零件需要大量返修，影響產(chǎn)品質(zhì)量，增加制造成本。

本文以V253發(fā)動機(jī)蓋外板FTC問題為研究對象，經(jīng)過大量實踐探索，發(fā)現(xiàn)此問題根本原因為：模具自身敏感度過高。并且首次在戴姆勒系統(tǒng)內(nèi)引入“網(wǎng)格模技術(shù)”，對V253 發(fā)動機(jī)蓋外板的拉延模具進(jìn)行了加工改造，取得了突破性成功。

然而，本論文并未僅僅停留在解決V253 機(jī)蓋FTC 問題，而是結(jié)合大量實驗和模具技術(shù)理論，對于“模具敏感度”影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)性的總結(jié)，創(chuàng)新性的提出了FTC 提升“雙控制理論”，是沖壓行業(yè)內(nèi)FTC 理論方面的首創(chuàng)，對行業(yè)內(nèi)解決沖壓外覆蓋件硌傷問題提供了思路。

外覆蓋件硌傷理論基礎(chǔ)

FTC 計算方法

沖壓FTC，即沖壓件一次下線合格率。計算方法為：FTC=一次下線合格零件數(shù)量/零件生產(chǎn)總數(shù)。

因此在生產(chǎn)總數(shù)不變的情況下，合格品占比越高，則FTC 越高，而一般造成不合格品的原因主要以零件表面硌傷為主。因此FTC 工作重點就是：減少和消除零件硌傷。

硌傷理論基礎(chǔ)

一般沖壓生產(chǎn)過程中，從板料開始，經(jīng)過模具加工，才能得到相應(yīng)形狀的零件，而模具沖壓加工主要分為拉延、切邊、沖孔、翻整等工序，圖1 展示了常見的側(cè)圍零件從板料開始到最終零件成形的整個工藝過程。

圖1 零件從板料開始到最終零件的整個工藝

但是，零件在工藝成形中，如果有異物出現(xiàn)在凸凹模和板料之間，侵占了成形的空間，由于板料硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于模具型面，板料就會被擠壓損傷，俗稱“硌傷”。出現(xiàn)在板料上表面的異物會在板料表面造成凹坑缺陷，相反，板料下表面的異物會在板料表面造成凸包缺陷，如2 圖所示。

圖2 板料下表面的異物會在板料表面造成凸包缺陷

V253 機(jī)蓋FTC 問題分析和解決

V253 車型的發(fā)動機(jī)蓋外板是沖壓工廠零件品種中最易發(fā)生硌傷的零件。以單批次1200 件生產(chǎn)數(shù)量為例，平均不合格品數(shù)180 件左右，平均需要擦模停機(jī)30min，成為生產(chǎn)瓶頸，亟待解決。

V253 機(jī)蓋FTC 問題“魚骨圖”分析

V253 機(jī)蓋在E 線生產(chǎn)，而在另一條A 線生產(chǎn)的V205 機(jī)蓋FTC 可以穩(wěn)定在95%左右。兩個零件造型基本相同，但FTC 表現(xiàn)出巨大差異，也引起了我們的興趣。所以本文在結(jié)合V205 機(jī)蓋生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，使用魚骨圖對導(dǎo)致V253 機(jī)蓋FTC 低的根本原因進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，總結(jié)出18 條潛在導(dǎo)致問題發(fā)生的原因，如圖3 所示。

圖3 V253 機(jī)蓋FTC 問題“魚骨圖”分析圖

隨后我們制定了多項措施，將這些因素進(jìn)行了逐一驗證分析，見表1。最后發(fā)現(xiàn)“模具自身條件差異”是導(dǎo)致問題發(fā)生的最主要原因。

表1 人機(jī)料法環(huán)測分析驗證

通過具體分析，V253 機(jī)蓋拉延模具的特點為：⑴研合率高，凸凹模90%以上均壓實，異物都無處可躲，極易造成硌傷。⑵板料流過拉延筋時，容易造成鋅皮被剮掉，造成硌傷。⑶鑄件質(zhì)量差，凸模表面縮孔，砂眼多。

以上特點決定了V253 機(jī)蓋拉延模具對于異物極其敏感，同樣的生產(chǎn)條件下，此模具遇到非常小的異物，也極易產(chǎn)生硌傷，導(dǎo)致FTC 低，而V205 機(jī)蓋因為自身狀態(tài)好，所以FTC 表現(xiàn)極佳。至此我們從理論上，解釋了為什么在相同的生產(chǎn)條件下，V253 機(jī)蓋的FTC 問題會成為制約FTC 提升的瓶頸。

“自制凸?！薄熬W(wǎng)格?！苯鉀QV253 機(jī)蓋FTC 問題

V253 機(jī)蓋拉延模具敏感度非常高，因此需要制定方案降低模具敏感度。經(jīng)過技術(shù)評估，我們選擇了“自制凸模”“網(wǎng)格?！狈桨?，通過制作新凸模，并根據(jù)機(jī)蓋造型，選擇網(wǎng)格模加工區(qū)域(圖4 中淺藍(lán)色區(qū)域)，在區(qū)域表面上，使用數(shù)控機(jī)床加工出2.5mm×2.5mm 的網(wǎng)格，見圖5，從而人為在凸模表面給異物增加了“躲避場所”，從而避免異物硌傷零件。同時在調(diào)試中，重點規(guī)避了材料流過拉延筋的問題，使板料留在筋外。

FTC“雙控制理論”

綜合北京奔馳近些年來對于FTC所開展的工作，雖然取得了很多成果，F(xiàn)TC 也在逐年提升，但之前的工作思路基本是“污染源控制”，我們進(jìn)行了大量的現(xiàn)場清潔提升工作。但2020 年，通過V253 機(jī)蓋的案例，擴(kuò)展了工作思路，第一次從改造模具，“降低模具敏感度”的角度，解決了FTC 難題，同時網(wǎng)格模技術(shù)也是戴姆勒系統(tǒng)沖壓工廠內(nèi)首次嘗試，也取得了成功。我們將多年經(jīng)驗，進(jìn)行提煉，得出了FTC“雙控制理論”：“模具敏感度控制”和“污染源控制”。

“雙控制理論”解釋了FTC 提升的重要因素和他們之間的作用，是FTC 工作的指導(dǎo)思想和方法論，基本原則如下：

⑴模具敏感度控制是控制模具自身條件，是影響FTC 的內(nèi)因，有決定性的作用，如果模具狀態(tài)好，會表現(xiàn)出較好的抗污染能力，即使環(huán)境清潔度一般，F(xiàn)TC 依然能有保障。但是模具敏感度多在模具投產(chǎn)時已經(jīng)固化，因此對于模具敏感度的控制應(yīng)該提前在模具的制作和調(diào)試階段進(jìn)行關(guān)注和控制，往往事半功倍，“一次做好，終生受益”。

⑵污染源控制是影響FTC 的外因，對于清潔度不佳的生產(chǎn)環(huán)境，往往影響巨大，這種生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)該首先將工作重點聚焦在“污染源控制”，系統(tǒng)性的從設(shè)備、模具、生產(chǎn)線、材料等四個方面進(jìn)行管控，減少和阻隔污染源，減少其硌傷零件的概率，起到事半功倍的效果。

⑶對于清潔度較好的生產(chǎn)環(huán)境，如果繼續(xù)投入成本控制污染源，可能收效甚微。這時可將FTC 提升的工作重點放在“模具敏感度控制”。降低研合率、優(yōu)化鑄件質(zhì)量、材料流動性控制、材料最大受力區(qū)域分析和控制、網(wǎng)格模技術(shù)、精細(xì)化模具設(shè)計等手段，均能降低模具敏感度，從而改善模具自身條件，達(dá)到減少硌傷發(fā)生的目的。

⑷“污染源控制”和“模具敏感度控制”相互作用，不可單獨(dú)分開對待，他們是影響FTC 的兩個矛盾，隨著外在條件變化，影響的主次可能會發(fā)生變化。在不同環(huán)境下，哪個是主要矛盾需要具體問題具體分析。

結(jié)束語

通過“制作新凸?！薄熬W(wǎng)格模技術(shù)”，大幅度降低了模具敏感度，將V253 機(jī)蓋FTC 從85%大幅度提升至95%，解決了生產(chǎn)瓶頸，每年節(jié)省5000 件左右的返修成本。

V253 機(jī)蓋應(yīng)用網(wǎng)格模技術(shù)，是戴姆勒體系內(nèi)沖壓工廠首次嘗試此技術(shù)，為以后戴姆勒系統(tǒng)積累了實踐經(jīng)驗。

業(yè)內(nèi)首創(chuàng)性總結(jié)了FTC“雙控制理論”， 將“模具敏感度控制”“污染源控制”的相互作用和應(yīng)用條件理論化，豐富了FTC 提升工作的理論基礎(chǔ)，為同行解決FTC 難題提供了工作思路。