一種改善B 柱修邊工藝結構的方法

文/李鵬宇，尹永波，牛晟力·中國第一汽車股份有限公司

于佳· 吉林省一汽四環非標設備制造有限責任公司

潘遠安·長春汽車工業高等專科學校機械工程學院

某車型采用一體式全封閉側圍加強板結構，OP20 修邊模具出現廢料下滑不暢及制件局部修邊毛刺過長等問題。綜合整體工藝考慮，通過調整OP20 修邊模具的部分修邊工作至OP40 沖孔模具中，更改B 柱上部修邊順序和工藝結構。結果表明：制件毛刺消除，廢料下滑順暢，達到了提高生產效率和產品質量合格率的目的。

伴隨著汽車產品的豐富和新材料的應用，消費者對汽車整車的安全性越來越重視，側圍加強板是車身側圍總成中的關鍵零件，是側圍外板的加強及支撐零件，其產品質量的好壞直接影響到整車的制造精度和安全性。側圍加強板具有結構復雜、強度高、成形難、修邊沖裁力大等特點，所以對模具的材料及修邊工藝提出了更高的要求。模具結構設計更是重中之重，直接影響制件質量。對于側圍加強板這類制件，模具結構設計的不合理，將直接導致一個重要的質量缺陷——修邊毛刺大，這是汽車沖壓件常見的一種缺陷，也是影響沖壓件尺寸和精度的重要問題之一，對焊裝的焊接精度乃至整車精度都有嚴重的影響，也成為影響車身制造質量和生產效率的重要因素。本文通過某車型加強板修邊工藝結構的更改，對廢料下滑不暢以及所產生的制件毛刺問題，進行優化整改，為后續車型同類問題的解決提供了參考方法。

工藝與材料介紹

側圍加強板生產方式為封閉式自動化生產，節拍是10 次/分，沖壓工藝過程為：OP10 拉延成形工序，OP20 為修邊工序，OP30 為整形工序，OP40 為沖孔工序，如圖1 所示。通過四道工序的沖壓，實現了由板料到成品件的過程。

OP20 修邊模具的局部鑲塊為SKD11(合金鋼)材質，制件板材為590R/TRIP800/TRIP600 的拼焊板材，拼焊板材質分布圖及拼焊板材質明細如圖2 所示。

問題描述

在某車型側圍加強板生產過程中，制件OP20 修邊工序經常在B 柱上部出現廢料下滑不暢的情況，如圖3 所示。致使模具的月停機率達到20%和制件的廢品率達到10%。

修邊模具B 柱上部的鑲塊損壞嚴重，局部伴有 “掉渣”的情況，必須反復維修燒焊，才能繼續使用。前文提到修邊鑲塊材質為SKD11，維修時需要特殊方式進行燒焊：鑲塊需整體保溫6 小時左右，選用SKD11 材料專用焊條(NH610 型號)進行燒焊，邊焊邊錘擊以消除焊接應力，焊接結束后需要隨爐冷卻到室溫。在不具備保溫燒焊或者燒焊操作不當的情況下，鑲塊會出現裂紋甚至開裂，嚴重時會導致停止生產。

鑲塊損壞的另一個問題就是制件毛刺問題。經測量修邊毛刺約為0.75mm，而毛刺正常長度為板料厚度的7%～12%，此板料厚度為1.5mm，超過了毛刺的極限值0.57mm，嚴重影響后續焊接質量和操作工人安全。

原因分析

制件B 柱端面修邊，采用的是吊楔刺破剪切修邊結構，剪切修邊后“刺破刀”位置的廢料呈半圓窩狀，包裹在刺破刀上，下一制件再次剪切修邊時，就形成了疊料修邊，造成刃口“啃傷”，如圖5 所示。

以往的堵廢料經驗無法從根本上解決窩狀廢料問題，需另辟蹊徑。通觀整體工藝，可將修邊工序分化至OP40 沖孔工序。因為僅OP40 沖孔工序有空間可以布置修邊鑲塊，不易包裹廢料，且無不良影響。

綜合上述分析：取消OP20 修邊工序局部上下模具修邊工藝，更改OP40 沖孔工序為OP40 修邊沖孔工序，增加修邊鑲塊和反側機構。這樣既可以使廢料下滑順暢，又可消除制件毛刺缺陷。

解決方案

按照沖壓工藝順序逐步對模具開展整改工作。將原OP20 修邊工序“問題”廢料拆分至兩工序中。OP20 修邊工序保留一部分，剩余部分調整至OP40 沖孔工序。可以簡單表示為廢料A 拆分成廢料B 和廢料C，即A=B+C。具體實施步驟如下：

⑴OP20 對模具修邊工藝進行以下整改（圖6）：1)上模取消“刺破刀”，改為修邊結構，即由原來的吊楔修邊更改為普通的直修邊結構。2)下模取消銳角的刺破尖角，增加下模的直修邊鑲塊。3)制作新的B柱修邊鑲塊，替換“啃壞”嚴重且反復維修的鑲塊。可以恢復修邊基準，解決此處修邊毛刺大的缺陷。

⑵對OP40 沖孔工藝進行以下整改(圖7)：1)增加端部修邊鑲塊，把更改后OP20 修邊工序取消“刺破刀”處留有的窩狀廢料修掉。2)增加反側機構，抵消剪切窩狀廢料時產生的側向力，增加廢料滑道保證窩狀廢料順利下滑。

實施的效果

經過對側圍加強板模具結構和沖壓工藝的更改，OP20 修邊工藝堵料問題成功解決，杜絕由于廢料下滑困難造成的修邊斜楔刃口“啃壞”，降低了模具維修頻次，提高了生產線的生產效率。按照每年4萬件計算，廢品率由10%降低到零，側圍加強板成本300 元/件，共節省材料費用1200000 元；模具停機率由原來的20%下降到2.5%，按照設備停機產生的費用7500 元/小時，共節省設備調試成本費用87500 元。在忽略維修費用和人工成本的情況下，車型的生命周期內每年共節省約120 萬+8.75 萬=128.75 萬元。問題整改效果如圖8 所示。

結束語

本文以某車型側圍加強板修邊工藝的整改為例，通過改變修邊工藝的順序和對修邊鑲塊維修的標準進行規范，成功地改善了修邊廢料下滑不暢、模具停機及產品合格率等一系列影響生產效率的問題，對后期新車型側圍加強板模具設計及維修提供了解決思路，也為國產車型的壯大和發展貢獻了一份力量。