馬金勝，孫繼軍

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000）

1 引言

目前，顧客對(duì)汽車外觀質(zhì)量的要求越來越高，而沖壓外覆蓋件的外觀質(zhì)量直接決定了整車的美觀，因此嚴(yán)格控制汽車外覆蓋件質(zhì)量十分重要。大部分外覆蓋件在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的表面缺陷，在前一道工序中并不能通過肉眼發(fā)現(xiàn)，這些微小的表面缺陷，有時(shí)甚至要到噴漆工序全部完成后才能被肉眼察覺。屆時(shí)，就只能采取非常昂貴且耗時(shí)的修復(fù)方法來修復(fù)挽救了，因?yàn)樵降胶蟮拦ば颍_壓、車身、噴漆及總裝），去除表面缺陷的成本就越高。

本文旨在通過質(zhì)量管理方法，將沖壓外覆蓋件表面缺陷控制在沖壓工序，杜絕問題件流入后工序。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從制件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)制造以及生產(chǎn)過程等幾個(gè)階段，論述汽車沖壓外覆蓋件生產(chǎn)的制件質(zhì)量管理問題，列舉質(zhì)量管理各階段存在的典型問題及解決辦法，共同探討汽車沖壓外覆蓋件質(zhì)量管理的新方法、新途徑。

2 制件設(shè)計(jì)

眾所周知，單一光順的A級(jí)曲面最高階一般在5～6階，最高不超過8階，此時(shí)A級(jí)曲面在延伸后不會(huì)出現(xiàn)自交卷曲現(xiàn)象。而對(duì)于整體的A級(jí)曲面則要求為：相關(guān)特征流動(dòng)方向均勻一致，且整體高斯曲率分布沒有突變。對(duì)于汽車外表面而言，高可見區(qū)（即大的特征面）95%以上的面積須達(dá)到3階或是3階以上的曲率連續(xù)，5%的少可見區(qū)（即小的特征面）須達(dá)到2階或是2階以上的曲率連續(xù)，只有這樣的曲面才能使汽車整體造型既美觀又大方。以汽車加油口部位外覆蓋件為例進(jìn)行說明，如圖1所示。

圖1 外覆蓋件光影分析

因此，在制件設(shè)計(jì)階段可采用以下管理模式：

（1）針對(duì)前期車型外覆蓋件的缺陷及SE分析進(jìn)行整理，并根據(jù)設(shè)計(jì)FEMA，充分識(shí)別在研車型外覆蓋件的潛在問題。

（2）對(duì)在研車型外覆蓋件數(shù)模進(jìn)行SE全工序的模擬分析，確保在整車開發(fā)前期將制件問題予以解決。

（3）將前期的設(shè)計(jì)方案與資深專家進(jìn)行交流論證，確保方案的可行性。

（4）在制件的工藝設(shè)計(jì)階段按制件進(jìn)行分工，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段按工序進(jìn)行分工，同時(shí)結(jié)合編程和調(diào)試人員，形成專人專項(xiàng)合作小組，這樣既有利于提高品質(zhì)，又能保證在面對(duì)問題時(shí)快速有效的解決問題。

（5）制作外覆蓋件特殊性清單，在設(shè)計(jì)階段就對(duì)制件的特殊性予以重點(diǎn)監(jiān)控。

通過對(duì)外覆蓋件潛在問題的充分識(shí)別，全工序模擬，專家論證，專人負(fù)責(zé)，形成一套完整的體系，將潛在問題扼殺在制件的設(shè)計(jì)階段。

3 模具設(shè)計(jì)與制造

汽車外覆蓋件的沖壓成形是靠模具來實(shí)現(xiàn)的，因此模具設(shè)計(jì)的是否合理，模具制造是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是決定汽車外覆蓋件質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)汽車外覆蓋件的模具工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析計(jì)算等工作主要靠CAE軟件以及工作經(jīng)驗(yàn)來完成，然而軟件分析與實(shí)際存在一定差異，人員技能水平也同樣參差不齊，造成模具結(jié)構(gòu)及交付狀態(tài)均存在著較多不足，這是制約制件質(zhì)量最重要的因素，也是沖壓外覆蓋件管控的源頭。

由模具因素造成的車身外覆蓋件質(zhì)量缺陷主要有破裂、起皺、滑移線、沖擊線、面畸形、凹坑、凸起、拉伸痕等缺陷。而前7種缺陷都可以在沖壓工藝設(shè)計(jì)初期階段借助CAE分析軟件進(jìn)行解決，也可以在模具調(diào)試階段通過改善和優(yōu)化模具進(jìn)行解決。然而拉伸痕缺陷則會(huì)伴隨模具的整個(gè)生命周期，對(duì)于這一缺陷只能依靠現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的清潔、板料的清洗，和模具表面的油污清理等方法才能改善。下面將以凹坑和拉伸痕為例進(jìn)行說明。

3.1 凹坑缺陷管控方案

對(duì)于外覆蓋件的凹坑缺陷來說，可從以下幾方面進(jìn)行管理：

（1）組織有經(jīng)驗(yàn)的專家在模具結(jié)構(gòu)會(huì)簽之前針對(duì)模具有可能產(chǎn)生凹坑缺陷的潛在部位進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。

（2）嚴(yán)格管控由于設(shè)備原因?qū)е轮萍a(chǎn)生凹坑缺陷的重要因素。例如：氣墊壓力不穩(wěn)、頂桿高度誤差大、滑塊平行度誤差大等。

（3）突破傳統(tǒng)思維限制，采用創(chuàng)新工藝，改進(jìn)工藝補(bǔ)充方案。

解決凹坑缺陷的傳統(tǒng)方法就是增大壓邊力，將凹坑“拉平”，例如某車型側(cè)圍D柱出現(xiàn)凹坑，模具整改思路就是OP30、OP40模具在整形工序壓芯加強(qiáng)壓0.3mm，通過強(qiáng)壓研合將凹坑拍平，如圖2所示。

圖2 強(qiáng)壓解決凹坑問題

但有時(shí)候該方法并不適用，往往會(huì)出現(xiàn)由于壓邊力過大而導(dǎo)致制件拉裂的情況。此時(shí)，就必須突破傳統(tǒng)的思維方式——采用局部“送料”的方案。一方面修改拉伸筋，放大拉伸筋的R角，以減小進(jìn)料阻力；另一方面根據(jù)制件的形狀方向，分析控制走料方式，通過調(diào)整工藝補(bǔ)充的R角，微調(diào)進(jìn)料阻力。如圖3所示。

圖3 局部“送料”的方案

（4）結(jié)合汽車外覆蓋件的特點(diǎn)，綜合比較板料的加工硬化指數(shù)和拉伸性能，選取材料性能最合適的沖壓板料。

3.2 拉伸缺陷管控方案

拉伸缺陷會(huì)伴隨模具的整個(gè)生命周期，這一缺陷只能通過現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的清潔、板料的清洗以及模具表面油污的清理等措施才能改善。因此，要解決由于模具因素帶來的質(zhì)量問題，就需做好整個(gè)模具生命周期中各個(gè)階段潛在失效模式的識(shí)別和日常維護(hù)，管控因素如圖4所示。

圖4 魚骨圖

因此，可以從以下幾方面進(jìn)行管理：

（1）結(jié)構(gòu)會(huì)簽階段。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，充分識(shí)別制件的公差要求及特殊特性，充分運(yùn)用資深專家的經(jīng)驗(yàn)和前期車型的DFMEA，規(guī)避設(shè)計(jì)異常及做好模具結(jié)構(gòu)策劃。使用模具設(shè)計(jì)檢查表，對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐項(xiàng)檢查，多方評(píng)審優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。例如拉伸模及非標(biāo)斜楔上的導(dǎo)板選擇銅導(dǎo)板，外覆蓋件模具采用氮?dú)鈴椈勺鳛閴毫狭υ吹鹊取?/p>

（2）鑄件階段。側(cè)圍、翼子板等關(guān)鍵外覆蓋的拉伸模鑄件材質(zhì)采用GGG70L（QT700），拉伸模型面光潔度達(dá)到Ra0.8以上，表面硬度54～56HRC，通過表面處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，如TD、PVD、鍍鉻等。由于鑄件自然失效時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)延長(zhǎng)模具開發(fā)周期，否則模具存在較高的開裂風(fēng)險(xiǎn)。

（3）NC加工階段。按照工藝數(shù)模指示細(xì)化強(qiáng)壓區(qū)域的加工數(shù)模數(shù)，同一模具最好安排在同一臺(tái)機(jī)床上精加工，以保證型面加工精度。

（4）調(diào)試驗(yàn)收階段?，F(xiàn)場(chǎng)模具調(diào)試，由資深模具專家負(fù)責(zé)指導(dǎo)，模具調(diào)試遵循專人專件制度，嚴(yán)格的按照模具作業(yè)調(diào)試指導(dǎo)書進(jìn)行裝配及研合，模具驗(yàn)收過程中嚴(yán)格按照《模具動(dòng)、靜態(tài)驗(yàn)收表》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，調(diào)試出件必檢測(cè)，同時(shí)做好檢測(cè)記錄。

4 生產(chǎn)過程

在整個(gè)外覆蓋件質(zhì)量管理的過程中，生產(chǎn)過程管理是最后一個(gè)質(zhì)量管控環(huán)節(jié)，也是最重要的一個(gè)管控環(huán)節(jié)。其過程包括兩部分，其一是沖壓生產(chǎn)過程，其中典型問題包括模具擦拭不到位、模具保養(yǎng)不到位、皮帶機(jī)臟、端拾器臟、人員檢驗(yàn)不到位、人員裝筐作業(yè)不到位等問題；其二是搬運(yùn)存儲(chǔ)過程，其中典型問題包括叉車搬運(yùn)/防護(hù)不到位、制件存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、工位器具缺陷、工裝碼放層數(shù)、制件存儲(chǔ)不到位等問題。

這對(duì)以上可能出現(xiàn)的問題，可以從以下幾方面進(jìn)行管理：

（1）在制件生產(chǎn)階段要做好日常維護(hù)工作：①板料的在線清洗；②在模具生產(chǎn)一定量的制件后進(jìn)行模具清洗（大約2,000～3,000件）；③模具表面油污定期清理。如表1所示。

表1 模具維護(hù)保養(yǎng)要求

（2）明確生產(chǎn)線、品質(zhì)、技術(shù)人員的管理定位；劃分生產(chǎn)、品質(zhì)人員在線的職責(zé)，制定檢驗(yàn)的頻次；建立外覆蓋件的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)化外覆蓋件的手修流程及方法。

（3）人員技能培養(yǎng)提升：初級(jí)培訓(xùn)階段，強(qiáng)化技能訓(xùn)練；中級(jí)培養(yǎng)階段，標(biāo)準(zhǔn)化過程規(guī)范；高級(jí)提升階段，靈活運(yùn)用工具方法，解決各種問題。

（4）定期擦拭傳送皮帶，保證傳送皮帶清潔度；定期更換清潔油，保證清洗機(jī)衛(wèi)生維護(hù)及清洗油效果；在生產(chǎn)過程中，保證整線封閉；有效的控制整個(gè)沖壓車間的粉塵濃度。

5 結(jié)束語

沖壓外覆蓋件是整個(gè)汽車白車身的“臉面”，其表面任何細(xì)小的缺陷都會(huì)在涂裝后引起光線的漫反射而損壞外形的美觀,因此外覆蓋件的質(zhì)量是質(zhì)量控制的重中之重。上面介紹的過程管控方法，是最基本最有效的方法，但并不是唯一的，具體情況要根據(jù)實(shí)際遇到的問題進(jìn)行靈活的運(yùn)用。只有不斷的解決問題，積累工作經(jīng)驗(yàn)，才能在最合適階段找出最有效的解決方案，只有形成體系標(biāo)準(zhǔn)，問題會(huì)解決在初期階段，避免問題流入下一道工序。