文/方向遠(yuǎn)，李芳憲·一汽解放汽車有限公司卡車廠

如何有效提高車身大型覆蓋件表面質(zhì)量

文/方向遠(yuǎn)，李芳憲·一汽解放汽車有限公司卡車廠

從解放J6卡車的車身現(xiàn)狀入手，在技術(shù)和維修調(diào)試兩個方面上探索工藝方法與手段，并對經(jīng)常發(fā)生的車身大型覆蓋件表面質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究，對改進(jìn)措施進(jìn)行論證、效果分析和經(jīng)驗(yàn)積累。

汽車工業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，正進(jìn)入全新發(fā)展時期。隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車市場競爭愈加激烈，車身覆蓋件表面質(zhì)量越來越受到汽車行業(yè)的關(guān)注。車身大型覆蓋件的模具制造、調(diào)試以及制件表面質(zhì)量缺陷的消除，都影響著企業(yè)的效益和發(fā)展。因此，車身模具的制造與調(diào)試是一門綜合的造型藝術(shù)，受到越來越多的企業(yè)重視。在現(xiàn)代汽車發(fā)展的階段中，國內(nèi)外汽車生產(chǎn)企業(yè)廣泛采用了新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)對模具進(jìn)行加工制造，從而大大降低模具制造成本、縮短制造周期，實(shí)現(xiàn)利潤最大化。

由于車身大型覆蓋件占整車成本30％～35％，如何消除表面質(zhì)量缺陷、降低廢品，是企業(yè)增產(chǎn)、增效的關(guān)鍵。車身覆蓋件材料在載荷的沖擊下，由于工藝、廠家的制造精度、零件的形狀等的不同，造成制件表面質(zhì)量缺陷多種多樣，其解決的方法也各有不同。本文以一汽解放卡車廠更新?lián)Q代卡車模具為例，對生產(chǎn)制造調(diào)試中遇到的凹坑、沖擊線表面缺陷進(jìn)行全面分析。

在模具實(shí)際生產(chǎn)調(diào)試中，維修技術(shù)人員總體技術(shù)水平差異較大，修磨的方法各式各樣。有很多制件表面質(zhì)量缺陷，在模具拉延、修邊、沖孔、翻邊、整形等工藝中找不到正確的原因及調(diào)試、修磨方法，造成制件廢品及生產(chǎn)輔助調(diào)整時間過長，生產(chǎn)效率低下。

圖1車門外板

車門外板的沖壓工藝

以車門外板為例（圖1），左前車門外板開卷落料板材的規(guī)格是1mm×850mm×1430mm，由4道工序完成，分別為：切角拉延→修邊沖孔→修邊沖孔→翻邊。

質(zhì)量缺陷

該零件的質(zhì)量缺陷主要反映在車門外板周邊上的凹坑，門口角部位置明顯增大。生產(chǎn)出現(xiàn)的不良品和廢品增多，有時需要依靠手修來保證生產(chǎn)。如果凹坑部位在棱線邊緣，即使修復(fù)也難以保證質(zhì)量。有的凹坑稍深一點(diǎn)，打磨修理后棱線不直，極易造成制件變薄、強(qiáng)度下降或腐蝕后使用年限減少，甚至出現(xiàn)零件報(bào)廢的情況。通過對制件表面質(zhì)量檢測，直觀顯示制件表面凹坑超差嚴(yán)重，質(zhì)量缺陷點(diǎn)數(shù)在850～955個，初評奧迪特等級3.8～4.3級。沖擊線缺陷是一種發(fā)生在成形型面上的線狀凸凹，是沖壓零件上凸模棱線或圓角在金屬材料上的位移或錯位線。

調(diào)試中制件導(dǎo)致產(chǎn)生凹坑的因素主要有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)、壓床精度與壓力值、材料、人工操作、機(jī)械手及輔助裝置，其中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理是凹坑、沖擊線產(chǎn)生的主要因素。

凹坑產(chǎn)生原因及分析

車門外板的凹坑缺陷主要取決于材料的塑性變形量和零件外形的不服帖程度大小，使零件缺陷位置剛性不足。凹坑在拉延中實(shí)際上是皺紋的不明顯形式，凹坑的產(chǎn)生與零件產(chǎn)品設(shè)計(jì)的外形尺寸有關(guān)，越是復(fù)雜的零件，在棱線、相關(guān)線、圓角高低差尺寸變化大的部位越容易發(fā)生（圖2a），與零件的壓料方式、沖壓方向有密切關(guān)系。產(chǎn)生的主要原因是局部內(nèi)應(yīng)力不均、拉應(yīng)力不足使得塑性變形不充分，金屬材料卸載時由回彈和殘余應(yīng)力的釋放引起（圖2b），使制件局部存在著剛性不足而產(chǎn)生凹坑。

沖擊線產(chǎn)生原因及分析

沖擊線質(zhì)量缺陷（圖3a）的形式，包括以下5種：車門外板表面上的位移或錯位；車門外板表面上拉延筋形成的沖擊線；車門外板表面上凸模圓角引起的沖擊線；車門外板表面上凹模圓角引起的沖擊線；車門外板表面上成形引起的沖擊線。

零件邊緣上的沖擊線，是材料拉延壓料沒有壓住，材料流動過快，或工藝補(bǔ)充、切角時間太早造成材料失穩(wěn)沖擊線（圖3b），可以在設(shè)計(jì)時適當(dāng)加大材料作為工藝補(bǔ)充以增加阻力，在后續(xù)修邊的工序中將這部分去掉。實(shí)際工作中，要根據(jù)制件特點(diǎn)采取相應(yīng)的解決方法，多數(shù)情況是多種解決方式并用。

圖2凹坑缺陷

圖3沖擊線缺陷

凹坑和沖擊線缺陷的解決

⑴根據(jù)制件局部成形的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使毛坯料拉延時控制在封閉下進(jìn)行。通過調(diào)整拉延定位，調(diào)整平衡塊，以及在壓料面進(jìn)行研修等手段來保證兩邊材料流動達(dá)到均衡。在這些工作中，研修壓料面取得了一定的效果。但由于設(shè)備等方面因素，如油壓氣壓只能穩(wěn)定在當(dāng)批生產(chǎn)中，或許百十來件會出現(xiàn)幾件廢品，在以后再裝模具時，零件的變化和不穩(wěn)定將造成調(diào)整時間過長，仍然不能滿足生產(chǎn)穩(wěn)定性的要求。

⑵調(diào)整壓床高度或凸、凹模高度，切角時間等。在壓床高度不一致的情況下，增減刃口墊片來調(diào)整進(jìn)料阻力，滿足質(zhì)量要求。對凸模刃口高度進(jìn)行調(diào)整，對拉延件初始材料的速度控制是非常必要的，可將凸模各部分磨成不同高度的波浪形狀，以控制不同位置材料流動的阻力。此外，車門外板拐角部位進(jìn)料阻力大，直邊進(jìn)料阻力小，從切開時間上進(jìn)行控制調(diào)整。

⑶在調(diào)試過程中，制件凹坑和沖擊線兩種缺陷會交替出現(xiàn)。要使拉延模具上的材料流過拉延筋時阻力增大，需要完成研修壓料面、改善進(jìn)料阻力的流動分布、提高工作表面的精度、調(diào)整平衡塊以及研修凸模表面等大量工作，也能取得一定效果。

⑷修邊沖孔模具主要從壓料板的服帖程度上考慮，修邊沖孔周邊要保留20mm足夠?qū)挼膲毫厦?，其余部分開空，效果明顯。

⑸翻邊模具主要從翻邊間隙及壓料的服帖程度、著色率上考慮，著色應(yīng)達(dá)到95％。

調(diào)試模具的技術(shù)要點(diǎn)

⑴調(diào)整拉延模具壓料力，使零件充分變形，增強(qiáng)剛性，滿足工藝要求后，沖出來過渡拉延件10～20件（一般在模具狀態(tài)不穩(wěn)定時，不應(yīng)沖太多的件）后，進(jìn)行沖壓件著色研磨，對凸凹模修邊刃口上下壓料面、工藝進(jìn)行補(bǔ)充，過低處進(jìn)行燒焊，研磨著色達(dá)95％以上（圖4），克服由于各工序不服帖造成零件沖壓變形產(chǎn)生的凹坑和修邊沖孔壓料力不足產(chǎn)生的局部變形。

⑵控制翻邊整形時，由于材料流動過快或局部過慢會產(chǎn)生微量變形，那么就需要克服側(cè)向力產(chǎn)生壓料力不足的問題。

圖4研磨著色達(dá)95％以上

模具凹坑修理的工藝

⑴用凸凹度測定法對零件模具凸凹模進(jìn)行檢測，對可能出現(xiàn)的凹坑部位畫線，選擇變形區(qū)域大的部位畫出坐標(biāo)線，根據(jù)零件和模具的相對位置分析變形部位的尺寸變化，找出模具中質(zhì)量缺陷的潛在位置，對凸模進(jìn)行修復(fù)。如模具和零件尺寸相同，可考慮其他因素并證明模具型面尺寸沒有缺陷。

圖5不銹鋼研板涂色

⑵對模具進(jìn)行缺陷檢查，用不銹鋼研板涂色（圖5），研板輕壓在凸模表面沿缺陷部位或修理過程中心輪廓曲面方向摩擦，周圍也可以橫向、斜向?qū)ρ?。根?jù)型面的不同，均可采用不同研板尺寸、大小和長短，可依靠經(jīng)驗(yàn)值判斷使用。多試幾次，或不同的人，不同手法進(jìn)行相互檢測，確定質(zhì)量缺陷的位置。

⑶根據(jù)缺陷發(fā)生區(qū)域?qū)?yīng)模具相應(yīng)位置，由區(qū)域產(chǎn)生面積的大小判斷凹坑的深淺，確定相應(yīng)的修理方法。低于凸凹模的工作表面0.05～0.48mm，φ25mm以內(nèi)的缺陷，用氣焊火焰對凹坑部位進(jìn)行烘烤（圖6），火焰加熱到450～550℃，藍(lán)火尖部距工作面5～10mm。由中間向外畫圓，從φ15mm范圍烘烤到φ13mm為宜，烘烤1～2min后，檢查分析或再次烤1～4次。采用的是熱脹冷縮原理，使低的部位受熱漲起，恢復(fù)原始狀態(tài)。

對于略不規(guī)則的凹坑，深度在0.18mm以下，面積介于φ（25～30）mm或長條形狀的缺陷。應(yīng)用氬弧焊進(jìn)行焊接，焊接前只露出缺陷部分，焊接電流為50～60A氬氣量適當(dāng)，焊炬與垂直面的夾角在20°～40°，填充焊絲的角度為15°～20°，熔池?zé)岷筇罱z向前均勻運(yùn)動。此方法對損傷比較嚴(yán)重的型面進(jìn)行焊接處理效果非常好，工作前非焊區(qū)要罩上，避免損壞其型面，在保證焊透的情況下盡可能地選用小電流25～35A，如條件允許可采用和母材相同的焊條，接合處不允許咬邊，型面需要完全接合，可用砂紙進(jìn)行表面拋光，研板進(jìn)行檢查著色情況。

圖7模具型面研磨

模具型面研磨

模具型面研磨的技術(shù)方法，見圖7。

⑴平面。油石研磨的軌跡，應(yīng)盡可能地沿著大的型面平行往復(fù)運(yùn)動，或交叉。

⑵曲面。油石運(yùn)動的軌跡方向是斜45°，盡可能沿著曲面斜向5～10次，再反斜向5～10次運(yùn)動。

⑶球面。油石研磨運(yùn)動軌跡選用環(huán)行螺旋式，旋轉(zhuǎn)半徑盡可能緊密排布，對于弧面可采用半圓油石和圓油石，沿弧面上下往復(fù)運(yùn)動。

結(jié)束語

通過對車門外板產(chǎn)生凹坑、沖擊線缺陷的調(diào)試分析，成功解決車門外板模具存在的問題，消除了手工修件勞動強(qiáng)度，降低企業(yè)成本，積累了許多解決凹坑、沖擊線的經(jīng)驗(yàn)。另一方面，需要引進(jìn)、消化、吸收國外的先進(jìn)修理方法和經(jīng)驗(yàn)。作為技術(shù)人員還需要的是一種自主創(chuàng)新精神，特別是一汽卡車廠全新?lián)Q代額度卡車，無論從板材上、結(jié)構(gòu)上，還是整車使用與維修上都與傳統(tǒng)卡車有著本質(zhì)的區(qū)別。作為技術(shù)人員，唯有自主創(chuàng)新，才能使得汽車的表面質(zhì)量達(dá)到更高的質(zhì)量要求。