汽車前蓋沖壓缺陷問題分析

方葉來

摘 要：汽車前蓋屬于大型外覆蓋件，其形狀復雜，表面質量要求高，成形工藝難度大，是汽車車身制造的關鍵環(huán)節(jié)。沖壓生產(chǎn)過程中，前蓋容易產(chǎn)生表面塌陷、局部起皺、剛度差、表面波浪或壓印等質量缺陷，影響成形零件的精度和外觀。近年來，隨著車企競爭壓力的增大，新車型研發(fā)和汽車更新?lián)Q代速度日益加快，這些都對沖壓工藝提出新的挑戰(zhàn)，如何正確有效地分析和處理各種沖壓缺陷，減少沖壓零件的后續(xù)返修和報廢，對提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本起著重要的作用。現(xiàn)對前蓋生產(chǎn)過程中常見的質量缺陷進行分析和處理，并對缺陷問題處理過程進行總結。

關鍵詞：汽車前蓋;沖壓缺陷;問題分析

0 引言

零件是組成設備的最基礎部件，其質量會對整個設備造成直接影響。因此，在零件生產(chǎn)加工過程中，應當及時發(fā)現(xiàn)缺陷產(chǎn)品，避免不合格產(chǎn)品出廠。沖壓成形生產(chǎn)效率高、成本低且可用于復雜成形，但該方法對板材的成形性能要求高。本文對汽車前蓋沖壓缺陷問題進行研究，以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

1 前蓋常見沖壓缺陷

第一，單件與總成平面度超差。前蓋拉深成形過程中有時會導致輪廓平面度超差，影響總成及其與翼子板匹配后的平面度。該缺陷不僅會影響零件外觀質量，還會影響風噪，且車型越大，這種影響越突出。通過抬高前蓋內板的咬邊面進一步縮小該偏差，為了獲得尺寸的補償規(guī)律，一方面手動對內板返工件進行校正;另一方面修模時利用樣板提供的校正數(shù)據(jù)，對模具結構進行整改。第二，外板型面塌陷。前蓋在拉深過程中有時會導致表面塌陷，影響前蓋內外板涂膠間隙。涂膠間隙過小，膠水收縮會在引擎蓋上呈現(xiàn)膠水印;涂膠間隙過大，會增大脫膠風險。為了補償因外板塌陷而減小的涂膠間隙，將加工好總成的前蓋涂膠面處進行分區(qū)、鑿洞、測量間隙，然后對比理論間隙得到前蓋涂膠面的優(yōu)化量，基于該優(yōu)化量對前蓋內板模具結構進行整形、補焊、加工、研配。通過采取一系列措施后，使前蓋內板涂膠面降低。第三，內外板涂膠面間隙偏差。前蓋總成風窗處表面尺寸缺陷、水箱密封條匹配面間隙超差、外板型面塌陷等多種原因都會引起涂膠間隙偏差。工藝設計前期對內板型面進行補償以獲得合理的涂膠間隙，補償數(shù)據(jù)應考慮模擬結果并結合以往項目經(jīng)驗。模具制造后期因風窗平面度、外板型面塌陷等原因導致的涂膠面間隙偏差問題，其缺陷現(xiàn)象可進行整改。第四，外板logo定位超差。前蓋logo與匹配輪廓間隙不均勻會影響外觀質量。

2 缺陷形成原因

當沖壓成形過程實施時，在成形初期凸模先接觸覆蓋件底部，這時底部斜面處于自由表面狀態(tài)。凸模繼續(xù)向下運動，直到底部斜面最終成形。底部與凸模接觸后，由于沖壓過程繼續(xù)進行，此時板材仍承受雙向拉應力，并存在多處拉伸筋，使拉應力增大，避免起皺發(fā)生。底部斜面在沖壓的最后階段成形，在沖壓過程一直是自由表面。首先對起皺部位進行受力分析，簡化薄板受力為平面應力狀態(tài)，由于起皺部位在底部斜面靠近圓角位置，按錐形零件側壁受力進行分析。結合沖壓原理和金相分析，推斷壓邊力設定偏大或者凸模圓弧過渡半徑R設計偏小導致材料的流動補充不足，這樣使圓角臺階存在較大的拉應力，厚度減薄，這是出現(xiàn)頸縮的模具原因。而減小壓邊力和增加圓弧過渡半徑R則又可能導致起皺發(fā)生。

3 汽車前蓋沖壓缺陷改善措施

3.1 成形性優(yōu)化

影響覆蓋件沖壓成形性的主要工藝因素包括拉延深度、補充面造型、壓邊力與拉延筋系數(shù)等。根據(jù)成形模擬結果，抬高壓料面以降低拉延深度，增大工藝補充面?zhèn)缺诎文＝嵌扰c入模圓角半徑，同時減小壓邊力與各區(qū)域拉延筋系數(shù)以增加材料流入。產(chǎn)品造型是影響零件成形性的另一重要因素。分析鋁合金前蓋內板沖壓模擬結果可知，大部分開裂風險區(qū)域位于零件內部，主要由于產(chǎn)品造型較深、側壁拔模角度以及圓角半徑過小導致，單純優(yōu)化沖壓工藝參數(shù)并不足以完全消除開裂，必須對產(chǎn)品造型進行優(yōu)化。考慮到零件匹配需求，在保持匹配面位置與尺寸不變的前提下，對開裂風險區(qū)域拔模角度與圓角半徑進行了放大處理，對于產(chǎn)品優(yōu)化造成的零件剛度損失，通過更改加強筋布局與寬度進行彌補，保證最終產(chǎn)品滿足剛度及碰撞模擬需求。分析模擬結果可知，零件成形性得到顯著優(yōu)化，局部存在成形不足現(xiàn)象，部分側壁仍有輕微開裂風險，零件整體滿足沖壓生產(chǎn)要求。

3.2 沖壓過程質量控制措施

沖壓加工過程中形成的缺陷，是因為先進汽車前蓋質地過軟、沖壓模具刀塊使用方法和質量問題、沖壓模具之間存在間隙等問題。在制作需要的零件過程中，需要先對先進汽車前蓋塑型，經(jīng)過彈性形變作用和塑性形變作用后，致使先進汽車前蓋質地過軟，導致先進汽車前蓋接受沖壓加工過程中斷裂，在斷口形成缺陷，致使這部分材料損毀。是以需要根據(jù)加工成的零件，選擇參數(shù)合適的先進汽車前蓋，考慮彈性形變作用和塑性形變作用對先進汽車前蓋質地的影響，控制彈性形變和塑性形變作用力。沖壓模具刀塊使用方法和質量問題、沖壓模具之間存在間隙都是因為使用方法錯誤導致。用沖壓模具刀塊加工先進汽車前蓋不同面需要使用不同的安裝方法。加工過程中，沖壓模具刀塊積蓄的熱量，需要進行冷處理。沖壓模具刀塊刃口經(jīng)過長時間使用出現(xiàn)磨損情況，需要及時更換刀塊。加工前，必須隨時對沖壓模具進行檢查，沖壓模具中的凹模和凸模位置是否正確，使用模具切割時，上下裂紋是否會重合，只有上下裂紋重合時，沖壓模具加工過程中才不會產(chǎn)生缺陷。

4 結束語

綜上所述，沖壓加工汽車前蓋批量生產(chǎn)零部件是當前最重要的加工方法，但是沖壓加工的過程中，會形成各種缺陷，影響零件二次加工，產(chǎn)生質量問題和安全問題，影響生產(chǎn)出的產(chǎn)品美觀度，甚至導致生產(chǎn)出報廢品，浪費時間和生產(chǎn)力。是以本文提出的汽車前蓋沖壓成形的缺陷分析與質量控制措施這一課題具有十分重要的意義。本文對汽車前蓋沖壓加工過程中形成的各類缺陷，尋找引起的原因，提出改進辦法。沖壓加工過程中形成的缺陷還有許多，并不完善，還需要不斷尋找沖壓加工汽車前蓋過程中存在的缺陷并加以解決。

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