某汽車后備廂內(nèi)板成形問題優(yōu)化

文/何磊，蘇然，沈鐳，姜光明，徐洪?！け本┍捡Y汽車有限公司

某汽車后備廂內(nèi)板生產(chǎn)過程中對(duì)溫度和板料性能波動(dòng)非常敏感，生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)滑移起皺和開裂交替發(fā)生情況，為了解決此問題，將生產(chǎn)表現(xiàn)和CAE 分析相結(jié)合，從工藝參數(shù)、模具、設(shè)備、板料全方面系統(tǒng)地進(jìn)行分析優(yōu)化，從而提高此零件的生產(chǎn)表現(xiàn)。

背門內(nèi)板是典型的車身內(nèi)覆蓋件之一，該零件曲面形狀復(fù)雜，一般為空間三維曲面，且外形尺寸大，具有許多凸臺(tái)和凹槽，在沖壓過程中容易出現(xiàn)開裂和起皺現(xiàn)象。某車型后備廂內(nèi)板在生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)滑移起皺和開裂交替發(fā)生情況，如圖1 所示。每批次都要調(diào)整氣墊力、涂油等工藝參數(shù)。影響了生產(chǎn)效率，同時(shí)也產(chǎn)生了較多返修和報(bào)廢，解決此問題非常迫切。

圖1 零件缺陷

基本信息

工藝方案

此零件共分為5 序模具，具體方案內(nèi)容為：OP10 拉延；OP20 切邊側(cè)切邊沖孔；OP30 側(cè)切邊沖孔側(cè)沖孔；OP40 整形；OP50 沖孔側(cè)沖孔。OP10 拉延造型如圖2 所示。

圖2 拉延造型

板料形狀及板料信息

板料形狀為弧形料，如圖3 所示。某車型后備廂內(nèi)板板料信息和性能見表1 和表2。

圖3 板料形狀

表1 內(nèi)板板料信息

表2 板料性能表

問題分析

模具成形裕度低

從此零件的CAE 分析結(jié)果來看，其減薄率為25.9%，如圖4 所示，MAX failure 為0.9，如圖5 所示，可以看出此處開裂風(fēng)險(xiǎn)很大，此零件在設(shè)計(jì)階段模具裕度就不足。

圖4 減薄率

圖5 MAX failure

經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，此模具從滑移起皺到零件開裂，模具裕度范圍為12mm，如圖6 所示。

圖6 模具裕度范圍

模具對(duì)溫度比較敏感

生產(chǎn)初期由于模具溫度低，滑移線較大，生產(chǎn)中后期由于板料和模具發(fā)生摩擦，導(dǎo)致模具溫度持續(xù)升高，根據(jù)熱脹冷縮原理，凹模和壓邊圈工作面之間的間隙會(huì)變小，從而增大了此件拉延走料時(shí)的阻力，走料變少，零件容易發(fā)生開裂情況。從剛開始生產(chǎn)到生產(chǎn)1000 件左右滑移線位置變化9mm左右，如圖7 所示。

圖7 生產(chǎn)過程中滑移線變化

模具對(duì)板料性能波動(dòng)比較敏感

模具對(duì)板料性能波動(dòng)比較敏感，生產(chǎn)過程中，換不同卷料后滑移線位置也有6mm 左右變化量，如圖8所示。

圖8 不同卷料滑移線變化

解決方案

涂油調(diào)整

通過增大涂油可增大板料潤滑性，改善零件開裂情況。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，最終將上表面涂油由0.5g/m2改為1.0g/m2，涂油更改前后對(duì)比如圖9和圖10所示。

圖9 涂油更改前

圖10 涂油更改后

增加吹氣裝置

利用設(shè)備提供的壓縮空氣對(duì)模具進(jìn)行吹氣降溫，增加的吹氣裝置如圖11 所示。通過吹氣降溫盡可能減少生產(chǎn)過程中模具溫度變化量，使模具溫度盡可能保持穩(wěn)定。

圖11 增加吹氣裝置

監(jiān)控板料性能

對(duì)每批次卷料進(jìn)行檢測監(jiān)控，如圖12 所示，發(fā)現(xiàn)板料性能出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)及時(shí)預(yù)警，并提前制定相關(guān)方案，減少線上停機(jī)和零件返修及報(bào)廢量。

圖12 板料性能監(jiān)控

使用拉伸墊分段編輯功能

利用AutoForm 對(duì)零件進(jìn)行拉延成形分析發(fā)現(xiàn)，滑移線產(chǎn)生時(shí)機(jī)為到底前55mm，如圖13 所示，開裂發(fā)生時(shí)機(jī)為到底前10mm 左右。

圖13 CAE 分析滑移線產(chǎn)生時(shí)機(jī)

根據(jù)分析結(jié)果，在滑移產(chǎn)生前先使用小的壓邊力，使板料多流入，儲(chǔ)存一些板料，當(dāng)滑移線開始產(chǎn)生時(shí)，使用較大的氣墊力，控制滑移，壓機(jī)拉伸墊分段設(shè)置如圖14 所示，拉伸墊壓力曲線如圖15 所示。

圖14 壓機(jī)拉伸墊分段設(shè)置

圖15 拉伸墊壓力曲線

項(xiàng)目創(chuàng)新與效益

項(xiàng)目創(chuàng)新

此項(xiàng)目不僅僅只是針對(duì)于模具進(jìn)行優(yōu)化，而是從工藝參數(shù)、模具、設(shè)備、板料全方面系統(tǒng)地進(jìn)行分析優(yōu)化。

⑴工藝參數(shù)：調(diào)整涂油參數(shù)。

⑵模具：拋光模具圓角，減小表面粗糙度值，增加吹氣裝置，控制溫度變化。

⑶設(shè)備：首次開發(fā)使用拉伸墊分段編輯功能。

⑷板料：對(duì)板料性能進(jìn)行監(jiān)控，制定相應(yīng)處理措施。

經(jīng)濟(jì)效益

⑴每批次可減少停機(jī)時(shí)間約15min，全年生產(chǎn)約56 批次，因此全年可減少停機(jī)約14h，可減少停機(jī)費(fèi)用約50 萬元。

⑵每批次可減少返修30 件，全年可減少返修1680 件，每個(gè)件返修時(shí)間約5min，可減少返修工時(shí)約140h。

結(jié)束語

目前經(jīng)過長時(shí)間、多批次、大產(chǎn)量的驗(yàn)證，此件生產(chǎn)穩(wěn)定，此項(xiàng)目的實(shí)施使我們對(duì)類似零件成形問題有了更加深刻的認(rèn)識(shí)；同時(shí)壓機(jī)拉伸墊分段編輯功能也是首次使用，此次使用也為分段編輯功能的應(yīng)用積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。