文／楊茂華，段江，齊康寧·長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司天津哈弗分公司沖壓車(chē)間

制件翻邊開(kāi)裂問(wèn)題的分析研究

文／楊茂華，段江，齊康寧·長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司天津哈弗分公司沖壓車(chē)間

通過(guò)對(duì)模具翻邊成形工藝的研究和分析，探討翻邊開(kāi)裂問(wèn)題的原因及影響因素。通過(guò)調(diào)整翻邊部位切邊毛刺，更改制件翻邊順序以及對(duì)翻邊部位增加工藝包等方法消除制件翻邊開(kāi)裂問(wèn)題，總結(jié)了解決翻邊開(kāi)裂問(wèn)題的主要思路，通過(guò)對(duì)前道工序模具采取有效措施的方法來(lái)彌補(bǔ)翻邊工序開(kāi)裂的缺陷。

隨著汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代人不僅對(duì)汽車(chē)的外觀提出較高的要求，對(duì)汽車(chē)內(nèi)部的沖壓件也提出了較高的要求?，F(xiàn)在沖壓模具的制造水平，會(huì)導(dǎo)致沖壓件在生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)各種缺陷和問(wèn)題，而沖壓制件翻邊時(shí)產(chǎn)生的缺陷和問(wèn)題占所有缺陷和問(wèn)題的30%左右。沖壓制件翻邊時(shí)主要缺陷為開(kāi)裂、變形、褶皺等。研究這些缺陷產(chǎn)生的原因并及時(shí)改進(jìn)可有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。汽車(chē)覆蓋件成形的基本工序是拉延、修邊、翻邊與沖孔。為了保證制件合格安裝到位,大部分汽車(chē)車(chē)身制件經(jīng)過(guò)拉延修邊后，都需要進(jìn)行翻邊工藝。修邊后坯料的形狀及尺寸設(shè)計(jì)是影響翻邊成形性和成形精度的一個(gè)重要因素,也是目前板材沖壓成形問(wèn)題中的一大技術(shù)難題，同時(shí)修邊質(zhì)量的好壞將影響翻邊質(zhì)量。因此，研究翻邊缺陷需要重點(diǎn)研究前道工序?qū)Ψ吂ば虻挠绊憽?/p>

翻邊開(kāi)裂問(wèn)題分析及對(duì)策控制

何為翻邊工藝

翻邊模是汽車(chē)覆蓋件沖壓的關(guān)鍵工序之一。覆蓋件上的翻邊除焊接和裝配的要求以外，還增加覆蓋件的剛性強(qiáng)度，使覆蓋件邊緣光滑、整齊和美觀。由于覆蓋件輪廓有裝配要求，因此對(duì)覆蓋件翻邊模凸模輪廓要求準(zhǔn)確，拉伸件修邊后的變形也應(yīng)在翻邊模中調(diào)整，這就需要在翻邊前使壓料板有足夠的力量迫使翻邊件的表面與翻邊凸模貼合。覆蓋件翻邊表面上的翻邊輪廓一般都是異形的，各部分翻邊的變形因翻邊輪廓形狀而異，直線輪廓時(shí)，材料厚度不變化；圓弧和曲線的凸形翻邊材料因受壓而變厚，如果該處凸模與凹模間隙大，就產(chǎn)生波紋，如果間隙過(guò)小則又會(huì)拉斷。

翻邊是將工序件的外邊緣或孔邊緣在模具的作用下沖制成豎直邊或傾斜邊的成形方法。根據(jù)工序件的邊緣狀態(tài)和應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的不同,翻邊可以分為外緣翻邊和內(nèi)孔翻邊,也可以分為伸長(zhǎng)類(lèi)翻邊和壓縮類(lèi)翻邊。外緣翻邊又分為外凸的外緣翻邊和內(nèi)凹的外緣翻邊。此外根據(jù)翻邊壁厚的變化情況,又分為變薄翻邊和不變薄翻邊。

翻邊的主要缺陷

翻邊主要存在變形、回彈和開(kāi)裂等問(wèn)題,嚴(yán)重影響沖壓件質(zhì)量。而其中翻邊開(kāi)裂問(wèn)題易造成制件大批量報(bào)廢，嚴(yán)重影響制件合格率和整車(chē)裝配質(zhì)量，因此解決翻邊開(kāi)裂問(wèn)題是解決翻邊類(lèi)問(wèn)題的首要任務(wù)。此類(lèi)問(wèn)題多數(shù)發(fā)生在帶有弧度的外圓翻邊,造成開(kāi)裂的原因是材料來(lái)不及補(bǔ)償進(jìn)料；另一種是由于模具間隙不均,導(dǎo)致在某部位急劇走料而發(fā)生開(kāi)裂。

翻邊開(kāi)裂問(wèn)題產(chǎn)生原因分析及對(duì)策

圖1為某車(chē)型梁類(lèi)件，在大批量生產(chǎn)過(guò)程中，制件邊緣翻邊部位極易出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，造成大量制件報(bào)廢，對(duì)翻邊開(kāi)裂問(wèn)題分析如下。

圖1 某車(chē)型梁類(lèi)件出現(xiàn)的翻邊開(kāi)裂問(wèn)題

⑴修邊毛刺導(dǎo)致翻邊開(kāi)裂。

毛刺產(chǎn)生的主要原因?yàn)殍倝K刀口崩刃、修邊間隙不合適和工藝排布不合適（立切修邊）。其中最主要的還是切邊刃口間隙不均造成修邊邊緣出現(xiàn)毛刺，因此調(diào)整好修邊間隙對(duì)消除毛刺起著重要作用，間隙選取原則見(jiàn)表1。

當(dāng)制件邊緣因修邊間隙不均產(chǎn)生毛刺后，放大100倍后觀察如圖2所示。從圖2中可以看出，毛刺邊緣部位為不規(guī)則鋸齒形狀，當(dāng)翻邊部位存在毛刺時(shí)，鋸齒根部應(yīng)力易發(fā)生集中，為翻邊開(kāi)裂創(chuàng)造了條件，如圖3所示。

圖2 修邊間隙不均產(chǎn)生毛刺

圖3 應(yīng)力集中產(chǎn)生開(kāi)裂

表1 間隙值選取原則（單位/mm）

從圖3中可以看出，毛刺的根部在拉應(yīng)力作用下極易發(fā)生開(kāi)裂，成為受力薄弱區(qū)。因此為消除翻邊開(kāi)裂問(wèn)題，消除制件修邊毛刺，是首先要做的工作。特別是制件批量生產(chǎn)后，突然出現(xiàn)制件翻邊開(kāi)裂，那極有可能是因?yàn)槿锌谠陂L(zhǎng)期生產(chǎn)中磨損導(dǎo)致其間隙不均勻而產(chǎn)生毛刺，最終導(dǎo)致制件翻邊開(kāi)裂。因此，在維修毛刺類(lèi)引起的翻邊開(kāi)裂問(wèn)題時(shí)，主要是把修邊毛刺控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，保證修邊光順平整，則會(huì)減少翻邊開(kāi)裂問(wèn)題的發(fā)生。

⑵翻邊順序不一致導(dǎo)致翻邊開(kāi)裂。

對(duì)于不同類(lèi)型和形狀各異的翻邊，如果不考慮翻邊順序問(wèn)題，翻邊過(guò)快或過(guò)慢都會(huì)引起制件翻邊開(kāi)裂的現(xiàn)象出現(xiàn)。

如圖4所示，制件邊緣部分翻邊長(zhǎng)短不一，如果上述位置長(zhǎng)短邊同時(shí)進(jìn)行翻邊，則容易造成長(zhǎng)邊先進(jìn)行翻邊，會(huì)提前帶動(dòng)長(zhǎng)邊與短邊連接部位出現(xiàn)一部分先進(jìn)行翻邊，而另一部分后翻邊的情況，在兩部分交界的地方發(fā)生撕扯，造成翻邊開(kāi)裂。

針對(duì)這種情況，主要采取的對(duì)策如圖5所示，在翻邊鑲塊上進(jìn)行焊接，將短翻邊部位焊高，保證制件長(zhǎng)短料邊同時(shí)進(jìn)入翻邊鑲塊內(nèi)，完成翻邊工藝，由于長(zhǎng)短邊同時(shí)進(jìn)行翻邊，消除了交界部分的撕扯，從而保證了翻邊部位的平滑性，消除了翻邊開(kāi)裂問(wèn)題。

圖4 長(zhǎng)短邊同時(shí)翻邊造成的開(kāi)裂

圖5 翻邊鑲塊上進(jìn)行焊接

⑶翻邊部位余料不足導(dǎo)致翻邊開(kāi)裂。

如圖6所示，制件在修邊完畢后，直接在工藝包部位進(jìn)行部分翻邊，由于翻邊角度為90°，故翻邊部位與未翻邊部位發(fā)生翻邊走料，使連接部位變薄，當(dāng)翻邊量大于變薄率時(shí)，制件邊緣部分就出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。此類(lèi)問(wèn)題多數(shù)發(fā)生在帶有弧度的外圓翻邊,造成開(kāi)裂的原因是材料來(lái)不及補(bǔ)償進(jìn)料或走料急劇而發(fā)生開(kāi)裂。

圖6 材料來(lái)不及補(bǔ)償進(jìn)料或走料急劇而發(fā)生開(kāi)裂

針對(duì)這種情況，最有效的措施是在翻邊時(shí)提供足夠的余料，保證制件在翻邊過(guò)程中邊緣部分有很小的變薄率，從而消除此類(lèi)翻邊開(kāi)裂問(wèn)題。通常采用的方法為在拉延工序?qū)Ψ呴_(kāi)裂部位加焊一個(gè)工藝包，工藝包大小視翻邊走料多少而定，同時(shí)，要滿足制件產(chǎn)品要求，必須保證制件在翻邊完畢后不能有余料，避免影響制件裝車(chē)質(zhì)量。通過(guò)采取這種方法，在制件局部發(fā)生翻邊時(shí)，所需要的余料來(lái)自工藝包補(bǔ)給，消除了翻邊時(shí)制件邊緣走料，從而保證翻邊合格。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述三種方法，可以解決90%以上的翻邊開(kāi)裂問(wèn)題，為解決翻邊開(kāi)裂問(wèn)題提供了有效方法。工藝方案的優(yōu)劣直接影響制件品質(zhì)及后期模具整改的難易，甚至影響整車(chē)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)進(jìn)度，好的工藝思路加上有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)把制件品質(zhì)推上了一個(gè)新的高度，使車(chē)型開(kāi)發(fā)有了里程碑的跨越。新工藝、新產(chǎn)品正逐步彰顯劃時(shí)代意義。

楊茂華，模具維修班班長(zhǎng)，助理工程師，主要從事汽車(chē)外覆蓋件沖壓模具維修、保養(yǎng)，設(shè)計(jì)變更以及模具全生命周期管理。主持完成了側(cè)圍外板加油口部位緩坑和上邊梁部位交刀凹坑問(wèn)題消除，門(mén)內(nèi)板開(kāi)裂和起皺問(wèn)題消除的工作。