汽車覆蓋件模具生產節拍提升常見問題及解決方案

曲 政，劉益成，牟少志

（一汽-大眾汽車有限公司，吉林長春614063）

1 引言

2010年以來，汽車覆蓋件沖壓生產線設備能力提升顯著，高速伺服壓機的普遍應用，將汽車覆蓋件沖壓線“節拍能力”提升至了15次/min以上，從行業看，高速伺服壓機已成為汽車制造廠沖壓專業的主流設備，整體節拍能力較上一代壓機提升了近一倍，圖1為某公司2006年至2018年投建的19條沖壓線的設備能力節拍走勢。然而，從各個主機廠的實際使用情況來看，雖然設備能力提升了，但設備的實際使用上其節拍能力未能充分開發使用，仍存在“大馬拉小車”，即：模具基本是在高速沖壓線中低節拍生產的情況，其主要原因是模具提速生產后出現的各類問題不能有效解決。本文將針對模具節拍提升過程中常見的制件典型質量問題及解決方案進行簡要介紹。

2 空氣排放類缺陷及解決方案

模具低速生產過程中，板料在上下模具閉合過程中成形時，模具內部的空氣有充足時間進出排放，制件質量無缺陷。模具節拍提升后，成形速度加快，如果模具中氣體排放慢，或一側排氣快，一側排氣慢，則在制件上下表面易形成氣體壓力差，沖壓件會出現“氣壓坑”缺陷或“楞子”缺陷。

案例1：圖2為某車門外板在節拍提升（節拍由原9次/min提升至17次/min）過程中出現的型面波浪缺陷（見圖2a），經排查缺陷印記正對應模具上模圓形排氣孔空開位置（見圖2b）。其原因為板料成形時，上模空氣能夠順利排放，而包裹凸模內的空氣排放速度慢，上下模具出現氣壓差形成缺陷。

圖2 某車門外板提速鈑金波浪缺陷

針對該問題，將拉伸凸模型面非功能區域鉆排氣孔后（見圖3），缺陷消除。

圖3 非功能區域增加排氣孔

案例2：車型發動機罩模具，節拍由原9次/min提升至15次/min調試過程中，在第二工序修邊模具工藝完成后，下料手取件時發動機罩外板的型面出現較重棱子缺陷，9次生產時無次缺陷，節拍12次/min缺陷較輕，節拍15次/min棱子缺陷較重。缺陷形態如圖4所示。

圖4 缺陷形態

經分析，模具凸模排氣不暢，輔具機械下料手取件時工序件與凸模內部形成負壓真空，制件輕微變形造成缺陷產生，模具抓件圖如圖5所示。

針對該問題，有兩種對應方案，一是在圖5中間無吸盤位置布置吸盤，加強取件時的制件剛性；二是對凸模表面鉆排氣孔后，實際生產中采用了方案二，如圖6所示，氣孔加工后缺陷完全消除。

圖5 大線抓件圖

圖6 大線抓件圖

對于空氣排放類問題，制件成形后包裹模具，或機械手取件時氣體無法進入造成制件變形、棱子等缺陷，針對現有模具非功能區域應增加排氣孔，加速氣體流通。對于新制造模具前期，應在修邊整形序凸模與制件服帖率高的，制造前期要求模具型面做成鏤空，便于抓件排氣。

3 制件沖擊痕跡壓痕及解決方案

模具的生產節拍增加后，上下模具沖擊速度增大，上下模沖擊痕、模具壓料板壓痕往往會隨之新增或者加重。

該類問題的關鍵點在于模具有效成形區間的成形速度，目前的高速私服壓機均由成形曲線控制設備各個節點的速度，伺服壓機及自動化在運動過程中各階段的速度及軌跡可以使用模擬軟件進行全動態仿真（DELMIA仿真界面見圖7），對于上下模具接觸點的速度控制不準確或單純為了節拍的提升而不加控制，則極易造成該類缺陷的產生，甚至產生模具和設備的震動損傷或元器件損壞失效。私服線曲線模擬的調試方法不在文中介紹，但建議曲線模擬人員綜合考慮整線節拍，沖擊速度，曲線平順設備壽命等3方面的影響。

圖7 DELMIA仿真界

案例1：圖8a所示為某車型側圍由9次/min提速至14次/min生產時出現的沖擊痕缺陷，原因為拉伸凹模與凸模成形速度達到17次/min，通過曲線調整優化，成形速度降低至12次/min后缺陷達到質量認可狀態。圖8b所示為該側圍整形序壓料板的壓痕印記，經查曲線成形速度也為17次/min，曲線優化至沖擊速度12次/min后缺陷消除。

圖8 側圍質量缺陷

針對該類問題的經驗總結：①可以利用壓機曲線降低模具成形速度，減少上下模具沖擊；②新模具調試階段嚴格要求非功能壓料著色區域打空開處理，并把控著色率要求，使模具受力均勻。

案例2:以某車型四門窗框模具15次生產為例：某修邊沖孔序在工作時壓機底座震動峰值達到1.2萬mg，滑塊震動峰值達到0.79萬mg。壓機報警頻率高，制件毛刺缺陷體現頻繁。

經分析，原曲線上下模具接觸高度為距離下死點100mm，實際測量值為120mm；接觸點瞬時節拍為15次，在原曲線基礎上，將接觸點高度更改為實際的120mm，同時將接觸節拍速度由15降至12，優化后壓機底座震動峰值由1.2萬mg降至0.59萬mg，滑塊震動峰值由0.79萬mg降至0.44萬mg，前后實際效果對比如圖9、圖10所示）。同時整線節拍雖然由17.1降至了16，單仍能保持15次的生產運行。

圖9 優化前震動

4 修沖類料屑問題加劇及解決方案

模具生產節拍增加后，模具刃口沖擊速度增大，修沖間隙有減小的變化趨勢如圖11所示，且各工序制件在高速傳輸過程中，料屑飛濺問題也有明顯增加，以某車型后改鋁件模具為例，節拍10次生產時料屑問題返修率為2%，節拍提升至12次后返修率達到15%，降回10次后料屑問題立即減輕。

針對該類問題，建議解決方案如下：

（1）針對修邊間隙變化，通過修邊后制件斷面判定間隙是否合適，提速往往會出現間隙變小的問題，一般來說需要重新研放間隙。

（2）針對刃口與板料摩擦加劇，特別是鋁件生產過程中積屑瘤增加問題，推廣負角度刃口的使用（建議-2°~-4°），并增加刃口DLC涂層。

（3）推廣遮蔽樣件，對于整車非完全外漏零件（即內表面件）的部分區域，如發動機罩內板、后蓋內板、四門內板，建立遮蔽樣件，防止過度返修。