文/高秀峰，漆世澤·廣汽本田汽車(chē)有限公司

針對(duì)汽車(chē)沖壓外觀零件不良返修項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)不良項(xiàng)目發(fā)生原因進(jìn)行分析，總結(jié)汽車(chē)沖壓各個(gè)工序常發(fā)的不良，對(duì)常發(fā)不良在模具上制定相應(yīng)改善措施，降低汽車(chē)沖壓外觀零件的返修率。沖壓外觀零件返修率的降低，不僅提高沖壓生產(chǎn)效率、降低沖壓生產(chǎn)成本，同時(shí)塑造更高品質(zhì)的汽車(chē)外觀，提升品牌的競(jìng)爭(zhēng)力。

隨著用戶審美逐步提高及汽車(chē)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)白熱化，需要更高品質(zhì)的產(chǎn)品以滿足用戶與市場(chǎng)。輕微的品質(zhì)不良，特別是第一眼就映入用戶眼簾的外觀出現(xiàn)不良時(shí)，會(huì)引起用戶投訴抱怨，降低汽車(chē)商品性和品牌競(jìng)爭(zhēng)力，所以保證汽車(chē)的外觀品質(zhì)變得極為重要。

汽車(chē)的制造主要有沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大生產(chǎn)工藝。沖壓工序主要是利用模具把鋼板沖制成汽車(chē)的車(chē)身主體，即車(chē)身外觀件(或稱外覆蓋件)及結(jié)構(gòu)件。沖壓外觀件主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板、前翼子板、前車(chē)門(mén)外板、后車(chē)門(mén)外板、側(cè)圍外板、行李廂蓋外板、頂篷外板等。為了保證沖壓零件的強(qiáng)度及造型，往往需要千噸成形壓力使坯料達(dá)到塑性變形，在這么大的成形壓力下，即使小如頭發(fā)絲的異物粘附在模具型面上，都會(huì)造成沖壓外觀件品質(zhì)不良。沖壓作為汽車(chē)制造第一道工序，只有生產(chǎn)高品質(zhì)的零件，才能保證焊裝、涂裝、總裝的生產(chǎn)及整車(chē)的品質(zhì)。

沖壓模具工藝

汽車(chē)沖壓模具按成形工藝可以劃分為落料、拉延、修邊、翻邊等工藝。落料是通過(guò)落料模將鋼卷沖制成特定形狀、尺寸的平板坯料；拉延(或稱拉深)是利用拉延模具將平板坯料沖制成具有特定造型的開(kāi)口件，拉延確定零件的造型；修邊(或稱切邊)是利用修邊模具將拉延件的廢料切除，獲得一定輪廓的零件，修邊確定零件的尺寸輪廓；翻邊是利用翻邊模具將修邊件邊緣進(jìn)行折彎，獲得完整形狀及精度的零件。

沖壓工序經(jīng)過(guò)落料、拉延、修邊、翻邊后，合格的零件會(huì)投入到焊裝工序焊接汽車(chē)車(chē)身。若生產(chǎn)出的沖壓零件沒(méi)有達(dá)到品質(zhì)要求，需要對(duì)零件返修，達(dá)到品質(zhì)基準(zhǔn)才能投入到焊裝工序；零件問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)只能報(bào)廢，極大的增加了沖壓生產(chǎn)成本。降低沖壓零件的返修率，不僅可以降低沖壓生產(chǎn)成本，也可以提高品牌的競(jìng)爭(zhēng)力。

沖壓外覆蓋件不良返修項(xiàng)目

沖壓外覆蓋件主要的不良有：開(kāi)裂、暗裂、起皺、麻點(diǎn)、毛刺、反抽、鐵屑回彈等(圖1)。開(kāi)裂、暗裂是拉深變形抗力大于材料的有效抗拉強(qiáng)度，材料在某個(gè)地方突然開(kāi)裂、變薄的現(xiàn)象。零件出現(xiàn)開(kāi)裂或暗延工序麻點(diǎn)的返修。

圖1 沖壓不良項(xiàng)目

拉延工序

拉延工序主要的不良是麻點(diǎn)，坯料邊緣的毛刺、坯料表面的異物、空氣中游離的進(jìn)入模具內(nèi)的異物等都會(huì)造成麻點(diǎn)。主要通過(guò)模具鍍鉻及網(wǎng)格模降低拉延工序的返修率。

⑴模具鍍鉻(圖3)是使用電化學(xué)的方法，由化學(xué)反應(yīng)分解產(chǎn)生的活性鉻離子在模具表面沉積形成一層約5 ～15μm 牢固的鉻層。模具鍍鉻可增大模具型面硬度、降低表面粗糙度，可保持模具型面的精度，延長(zhǎng)模具使用壽命，主要適裂超出基準(zhǔn)時(shí)，零件必須報(bào)廢。起皺是坯料受壓縮變形時(shí)材料流動(dòng)不均勻而引起的，多出現(xiàn)在變形比較大的部位。開(kāi)裂、暗裂、起皺多發(fā)生在拉延工序，由于對(duì)零件返修率影響小，本文不做重點(diǎn)介紹。

圖3 模具鍍鉻示意

麻點(diǎn)是異物粘附在板件或模具型面上，沖制時(shí)壓出微小凹點(diǎn)或凸點(diǎn)，麻點(diǎn)在拉延、修邊、翻邊工序都會(huì)發(fā)生，麻點(diǎn)的返修時(shí)間一般約10 分鐘。毛刺是模具刀口不鋒利、刀口硬度低或刀口間隙過(guò)大過(guò)小，沖制時(shí)坯料、零件邊緣出現(xiàn)尖點(diǎn)，毛刺主要發(fā)生在落料、修邊工序，毛刺的返修時(shí)間一般約1 分鐘。反抽是局部壓料板壓不緊零件或局部刀口垂直度不良，沖制時(shí)零件邊緣出現(xiàn)不整齊的反抽，反抽主要發(fā)生在落料、修邊工序，反抽的返修時(shí)間一般約3 分鐘。鐵屑回彈是批量生產(chǎn)時(shí)修邊工序產(chǎn)生的鐵屑未及時(shí)掉落，反彈粘附在板件或模具型面上，沖制時(shí)壓出凹點(diǎn)或凸點(diǎn)，鐵屑回彈的返修時(shí)間一般約10 分鐘。

降低沖壓外觀件不良返修率的方法

落料工序

落料工序主要的不良是毛刺，坯料邊緣的毛刺在拉延過(guò)程中脫落成鐵屑粘附在模具型面，沖制時(shí)產(chǎn)生麻點(diǎn)。為了避免落料模刀口崩缺導(dǎo)致的坯料毛刺，落料模鑄造完成后，對(duì)落料模刀口進(jìn)行焊接，提高刀口的硬度和強(qiáng)度(圖2)，從而降低因坯料毛刺導(dǎo)致拉用于拉延模和翻邊、整形鑲塊，鍍鉻可以減少零件麻點(diǎn)、零件暗裂、拉傷等不良的發(fā)生，快速降低零件返修率提高零件品質(zhì)。模具鉻層外觀件的使用壽命約9萬(wàn)～14 萬(wàn)沖次，內(nèi)部結(jié)構(gòu)件的使用壽命約15 萬(wàn)～30萬(wàn)沖次。

圖2 提高落料模刀口硬度

⑵網(wǎng)格模(圖4)是利用數(shù)控機(jī)床對(duì)模具型面進(jìn)行交叉加工，在模具型面形成均勻交錯(cuò)的網(wǎng)格化凹槽，模具網(wǎng)格凹槽在拉延過(guò)程中用于存儲(chǔ)異物。當(dāng)異物落入網(wǎng)格凹槽中時(shí)，避免異物粘附在板件或模具型面上形成麻點(diǎn)。生產(chǎn)完成后對(duì)網(wǎng)格凹槽中的異物進(jìn)行清理，大幅降低生產(chǎn)過(guò)程中麻點(diǎn)不良的發(fā)生，提高生產(chǎn)效率。

圖4 網(wǎng)格模

修邊工序方案

修邊工序主要的不良是毛刺、反抽、鐵屑回彈，刀口間隙和垂直不良、鐵屑反彈到板件或模具型面等都會(huì)造成不良，主要通過(guò)優(yōu)化刀口來(lái)降低修邊工序不良的返修率。

⑴刀口間隙、垂直度保證。對(duì)于修邊上下模，需要保證刀口的間隙與垂直度。刀口間隙一般為板厚的6%～8%，可通過(guò)保險(xiǎn)絲測(cè)量。垂直度可以通過(guò)紅丹檢查，保證距離刀刃位置5mm 內(nèi)有紅丹著色。對(duì)于裝配在模具本體上的刀塊、廢料刀等，需要保證裝配面的平面度小于0.015/100，垂直度小于0.03/150，靠背紅丹接觸率不小于90%。刀口間隙、垂直度等是模具基礎(chǔ)要求，只有在基準(zhǔn)范圍內(nèi)，才能保證批量生產(chǎn)中零件品質(zhì)穩(wěn)定。

⑵廢料刀避空3mm(圖5)。模具修邊時(shí)，在上模廢料刀與上模修邊刀交接處的尖點(diǎn)先接觸板件，把板件先刺出一個(gè)三角形的洞，然后廢料刀和修邊刀同時(shí)對(duì)板件進(jìn)行剪切，由于下模廢料刀離板件有3mm高，上模廢料刀尖點(diǎn)刺破時(shí)是離空修剪，等廢料再次到下模廢料刀時(shí)，又再一次進(jìn)行剪切，從而產(chǎn)生二次剪切，而且二次剪切位置不一定重合，就容易產(chǎn)生條狀鐵屑。對(duì)下模廢料刀避空3mm，鐵屑從縫隙中掉下，廢料沒(méi)有進(jìn)行二次剪切，減少鐵屑產(chǎn)生。

圖5 廢料刀避空3mm

⑶廢料刀DLC。DLC(Diamond Like Carbon)模具刀口“類金剛石”處理，是指氬離子撞擊工件表面產(chǎn)生熱量，吸附乙炔電離出來(lái)的C:H 離子,形成具有高硬度和低摩擦的涂層，涂層厚度2 ～5μm。經(jīng)過(guò)DLC 處理的刀口，刀口硬度大于2600HV，表面粗糙度Ra 小于0.1μm，對(duì)比處理前硬度約50HRC，表面粗糙度Ra 約0.4μm，刀口性能有了極大的提升，特別是刀口表面粗糙度的降低，使修邊產(chǎn)生的鐵屑不易附著在刀口，減少鐵屑回彈導(dǎo)致的不良返修。

⑷模具藏屑孔(圖6)。參照網(wǎng)格模的思路，可以在修邊模具的壓料板、下模型面板件區(qū)域手工鉆出約φ8mm 的藏屑孔。修邊時(shí)粘附在板件表面或模具型面的異物在藏屑孔區(qū)域被避開(kāi)，減少零件外表面由于異物造成的返修。

圖6 模具藏屑孔

⑸上模吹氣嘴(圖7)。在修邊模具的上模安裝吹氣嘴，修邊過(guò)程中，吹氣嘴將粘附在板件表面的異物吹離板件，減少因異物導(dǎo)致壓凹等不良的發(fā)生。

圖7 上模吹氣嘴

⑹廢料刀吸氣嘴(圖8)。在下模廢料刀安裝吸氣嘴，修邊過(guò)程中產(chǎn)生的鐵屑通過(guò)吸氣嘴的負(fù)壓吸入安裝在模具內(nèi)部的收集器中，降低鐵屑反彈粘附在零件及模具型面上造成零件返修。

圖8 廢料刀吸氣嘴

翻邊工序方案

翻邊工序主要的不良是鐵屑回彈，主要是修邊工序的鐵屑以及翻邊時(shí)鑲塊間隙、硬度、表面粗糙度不良產(chǎn)生的鐵屑粘附在板件或模具型面。對(duì)于翻邊鑲塊，通過(guò)鍍鉻提高硬度、降低表面粗糙度，降低不良返修率；對(duì)于上下模與壓料板，通過(guò)藏屑孔、在上模吹氣等降低零件的不良返修率。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于汽車(chē)沖壓外觀零件不良，通過(guò)模具上的對(duì)策降低返修率。在落料工序，對(duì)落料模刀口進(jìn)行焊接加工，保證刀口硬度，避免毛刺，從而降低因板料毛刺造成拉延工序的不良返修率；在拉延工序，對(duì)拉延模具進(jìn)行鍍鉻、網(wǎng)格模，降低拉延工序的不良返修率；在修邊工序改善刀口間隙垂直度、廢料刀避空3mm、廢料刀DLC、模具藏屑孔、上模吹氣嘴、廢料刀吸氣嘴等措施降低修邊工序的不良返修率；在翻邊工序，對(duì)翻邊鑲塊鍍鉻、上模吹氣嘴、模具藏屑孔等措施降低翻邊工序的不良返修率。

沖壓外觀件返修率的降低，提高了沖壓生產(chǎn)效率，同時(shí)也塑造高品質(zhì)汽車(chē)外觀，讓品牌在市場(chǎng)中更具競(jìng)爭(zhēng)力。