某車(chē)前門(mén)內(nèi)板開(kāi)裂或起皺的綜合治理方案

摘要：以某車(chē)型前門(mén)內(nèi)板沖壓模具調(diào)試過(guò)程為依據(jù)，在CAE分析排除制件基因問(wèn)題后，通過(guò)“人機(jī)料法環(huán)”系統(tǒng)分析門(mén)內(nèi)板沖壓制件生產(chǎn)過(guò)程中開(kāi)裂或褶皺的形成原因，針對(duì)分析中出現(xiàn)的模具狀態(tài)問(wèn)題、壓機(jī)參數(shù)問(wèn)題、板料問(wèn)題進(jìn)行一一整改，總結(jié)出一套門(mén)內(nèi)板消除開(kāi)裂或褶皺的綜合治理方案：調(diào)整平衡塊間隙、恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備壓力、重新制作拉延筋及拉延筋槽、研磨壓料面、研磨管里面著色、提升表面質(zhì)量和硬度以及提高材料表面殘油量，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)表明：通過(guò)綜合治理方案，可以有效提升門(mén)內(nèi)板質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。是值得在行業(yè)內(nèi)推廣的綜合治理開(kāi)裂或褶皺的方案。

關(guān)鍵詞：門(mén)內(nèi)板；開(kāi)裂；褶皺；解決方法

汽車(chē)零件中門(mén)內(nèi)板的形狀較為復(fù)雜，為滿足產(chǎn)品的需求，需要安裝內(nèi)護(hù)板、音響、氛圍燈等部件[1-6]，通常造型為立體曲面，因此拉延模具的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且成型較深易出現(xiàn)開(kāi)裂和褶皺等問(wèn)題[7-12]。

章爽濱等[13]通過(guò)同步工程排除、中期實(shí)驗(yàn)分析和統(tǒng)計(jì)、量產(chǎn)后質(zhì)量監(jiān)控，解決四門(mén)內(nèi)板及其他深沖零件在成形過(guò)程中出現(xiàn)的開(kāi)裂問(wèn)題；代建文等[14]采用四象限分析法，增大R角、調(diào)整廢料刺破區(qū)域、加高工藝補(bǔ)充、控制板料油膜厚度及調(diào)整氣墊壓力等方法，有效控制了后門(mén)內(nèi)板開(kāi)裂和起皺問(wèn)題，提高了模具的生產(chǎn)穩(wěn)定性；韋榮發(fā)等[15]通過(guò)調(diào)整壓邊間隙和控制構(gòu)造變截面拉伸筋，使得制件FTQ（一次送檢合格率）提升8.6%，顯著改善缺陷問(wèn)題。但門(mén)板開(kāi)裂或褶皺綜合治理的分析過(guò)程和總結(jié)暫無(wú)，需要結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品進(jìn)行整理分析并總結(jié)。

本文以某車(chē)型前門(mén)內(nèi)板為例，通過(guò)多方位綜合分析和全過(guò)程總結(jié)，形成了一系列的有效方法綜合治理方法，為行業(yè)內(nèi)門(mén)內(nèi)板的開(kāi)裂或褶皺缺陷整改提供參考。

制件問(wèn)題描述

1.前門(mén)內(nèi)板參數(shù)及工作環(huán)境

前門(mén)內(nèi)板制件產(chǎn)品為冷軋板，板材牌號(hào)為ST17，單一材料（有的車(chē)型為拼焊雙材料），板材厚度0.7mm，其拉延深度較深，可達(dá)到約170mm，制件四周為立壁，成型形狀結(jié)構(gòu)面過(guò)渡急劇（見(jiàn)圖1）。成型較深部分區(qū)域的模具應(yīng)設(shè)置兩條拉延筋，以提升控料力。模具的壓料圈、凸模、凹模材料均采用GGG70L的球墨鑄鐵材料，設(shè)備使用目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的濟(jì)南二機(jī)床（最大壓力2500t）壓力機(jī)一次拉延成型。

2.制件現(xiàn)狀

某車(chē)型的前門(mén)內(nèi)板制件在模具調(diào)試過(guò)程中成型狀態(tài)極其不穩(wěn)定，生產(chǎn)過(guò)程頻繁出現(xiàn)開(kāi)裂或褶皺現(xiàn)象，開(kāi)裂制件即為報(bào)廢件，必須停機(jī)調(diào)試，線上調(diào)試方法通常是降低開(kāi)裂部位拉伸墊壓力，或是增加開(kāi)裂部位對(duì)應(yīng)平衡塊下面墊片厚度，但一段時(shí)間后又會(huì)出現(xiàn)褶皺。褶皺的線上調(diào)試方法與開(kāi)裂剛好相反，增加開(kāi)裂部位拉伸墊壓力，或是降低開(kāi)裂部位對(duì)應(yīng)平衡塊下面墊片的厚度，但一段時(shí)間后又會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂，如此往復(fù)。以上措施不能穩(wěn)定生產(chǎn)，每次生產(chǎn)700件，用時(shí)125min，其中換模時(shí)間5min，廢品約25件，廢品率約36‰，遠(yuǎn)超廢品指標(biāo)3‰。需要調(diào)整模具時(shí)間約為50min，停機(jī)率為50/（70+50+5）=40%，該制件標(biāo)準(zhǔn)停機(jī)率為10%以下，以上指標(biāo)造成生產(chǎn)成本浪費(fèi)和生產(chǎn)效率的降低。開(kāi)裂件數(shù)及褶皺件數(shù)見(jiàn)表1。

在質(zhì)量方面，開(kāi)裂制件是廢品，不能繼續(xù)使用。對(duì)于褶皺制件，不符合奧迪特（奧迪汽車(chē)整車(chē)評(píng)價(jià)體系）質(zhì)量評(píng)審體系的基本要求，也為后工序抱怨項(xiàng)，整車(chē)評(píng)審歸屬于C1項(xiàng)（用戶(hù)抱怨的質(zhì)量項(xiàng)目），嚴(yán)重影響整車(chē)質(zhì)量。經(jīng)排查制件各生產(chǎn)工序，開(kāi)裂或褶皺均發(fā)生在OP10拉延工序，開(kāi)裂或褶皺位置如圖2、圖3所示。

原因分析

1.同步工程分析

依據(jù)現(xiàn)有的制件結(jié)構(gòu)及成形工藝進(jìn)行CAE模擬分析（見(jiàn)圖4），確認(rèn)拉延過(guò)程是否存在開(kāi)裂或褶皺問(wèn)題，模具的工藝設(shè)計(jì)是否存在缺陷。通過(guò)CAE成形性分析及制件拉伸工序板料走料情況，可以看出，產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段模具雖然有開(kāi)裂褶皺趨勢(shì)，但卻不明顯，模具“基因”不好的因素排除。

2.五位系統(tǒng)分析

從生產(chǎn)過(guò)程中的人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)分析（見(jiàn)圖5），確定制件開(kāi)裂或褶皺的主要原因。

人：生產(chǎn)線采用全自動(dòng)沖壓線，拉延工序無(wú)人員參與作業(yè)，且板料位置定位全部使用銷(xiāo)釘定位，位置固定，無(wú)人員因素。

機(jī)：這里影響因素較多，主要分兩個(gè)方面。模具方面：制件雙面刷紅丹粉，上壓機(jī)試壓，對(duì)模具凹模和壓料圈的管理面（拉延筋內(nèi)側(cè)20mm范圍）著色率進(jìn)行確認(rèn)。通過(guò)目視查看，凹模和壓料圈的管理面著色率為60%不滿足要求；拉延筋及拉延筋槽不光順，有砂眼；壓料圈平衡塊著色不均。壓機(jī)方面：經(jīng)排查，設(shè)備維修人員每個(gè)月對(duì)壓機(jī)檢查一次，近6個(gè)月的檢查結(jié)果為壓機(jī)上墊板與工作臺(tái)的平行度和滑塊與工作臺(tái)垂直度都是在國(guó)標(biāo)范圍內(nèi)；生產(chǎn)過(guò)程中OP拉延工序壓機(jī)下氣墊壓力穩(wěn)定，壓力變化值在±0.02MPa，符合設(shè)備以及工藝公差要求。工藝要求的拉伸墊壓力、拉伸墊高度、閉合高度及沖程次數(shù)等參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，其中拉伸墊壓力參數(shù)與工藝要求不符，可能造成生產(chǎn)過(guò)程中制件開(kāi)裂或褶皺。

料：通過(guò)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，使用拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)板料拉伸性能測(cè)量，包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等板料性能滿足工藝使用要求；板料殘油量為0.5g/m2，殘油量小于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)將ST17板料替換為ST16板料進(jìn)行拉延測(cè)試驗(yàn)證，局部開(kāi)裂或起皺問(wèn)題依然存在。因此，板料材質(zhì)不是造成制件起皺的主要因素。

法：依據(jù)工藝控制計(jì)劃?rùn)z查成型過(guò)程，在成型過(guò)程種，未發(fā)現(xiàn)不符合控制計(jì)劃項(xiàng)。

環(huán)：板料進(jìn)入車(chē)間會(huì)提前8h進(jìn)入板料立體庫(kù)，板料在生產(chǎn)前會(huì)與室溫相等。拉延成型過(guò)程在封閉壓機(jī)內(nèi)，溫度濕度固定。環(huán)境影響不是制件開(kāi)裂褶皺的原因。

通過(guò)以上分析，模具狀態(tài)、壓機(jī)參數(shù)、板料殘油量都會(huì)對(duì)開(kāi)裂褶皺產(chǎn)生影響，以上三點(diǎn)為制件開(kāi)裂褶皺的主要原因。

措施制定及實(shí)施

1.恢復(fù)平衡塊著色

將平衡塊上面放置重載感壓紙，壓料圈上升到生產(chǎn)高度，壓料圈上放置200mm×80mm的料片，上模滑塊緩慢向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)上模與壓料圈接觸后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)10mm后，停止運(yùn)動(dòng)，查看平衡塊上重載感壓紙的著色，將不著色的平衡塊添加0.05mm墊片，往復(fù)以上操作，直至滿足所有平衡塊上感壓紙著色均勻?yàn)橹埂Ｈ鐖D6、圖7所示。

2.設(shè)備參數(shù)恢復(fù)

對(duì)照工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，動(dòng)態(tài)生產(chǎn)線上對(duì)門(mén)內(nèi)板OP10拉延模具拉伸墊壓力恢復(fù)至設(shè)計(jì)階段工藝要求值，見(jiàn)表2。

3.拉延筋及拉延筋槽修復(fù)

檢查發(fā)現(xiàn)拉延筋及拉延筋槽局部不光順，有砂眼和裂紋，如圖8所示。這些缺陷在制件生產(chǎn)過(guò)程會(huì)阻礙板料成型流動(dòng)，產(chǎn)生拉毛甚至積屑瘤。需要將原有的拉延筋及拉延筋槽打磨鏟除，凹模重新燒焊制作拉延筋。研磨至光順、無(wú)砂眼無(wú)裂紋，并在調(diào)試壓機(jī)重新研配拉延筋及拉延筋槽間隙，間隙標(biāo)準(zhǔn)在1.2倍的料厚，即0.7mm×1.2=0.84mm。如圖9所示。

4.壓料面研配（拉延筋外側(cè)）

拉延筋外側(cè)壓料面間隙研配，行業(yè)內(nèi)通常在拉延筋外側(cè)刷藍(lán)丹粉，試壓查看對(duì)應(yīng)制件的著色，如圖10所示，制件與模具接觸較實(shí)，使藍(lán)丹顏色黏附到模具上，模具著色多，而制件著色少。著色處需使用砂輪機(jī)打磨。打磨至拉延筋外側(cè)壓料面在制件無(wú)褶皺的情況下少著色或者不著色，表現(xiàn)上是制件藍(lán)丹顏色較多，則模具著色少，如圖11所示。

5.研磨管里面著色（拉延筋內(nèi)側(cè)）

拉延筋內(nèi)側(cè)管理面間隙研配是對(duì)拉延筋外側(cè)研配的補(bǔ)充和加強(qiáng)，管理面需要實(shí)著色，著色要求是比拉延筋外側(cè)壓料面高0.05mm，著色需達(dá)到95%，研配前后對(duì)比如圖12所示。

6.提升模具硬度和光潔度

以上措施整改完成后，模具凸凹模及壓料圈使用油石整體拋光，油石使用順序?yàn)?80#→400#→800#→1200#，拋光完成后壓料圈、凹模、凸模整體鍍鉻，以提升表面質(zhì)量和表面硬度。標(biāo)準(zhǔn)為：光潔度達(dá)到Ra0.2μm，硬度HRC55以上，前后對(duì)比如圖13所示。

7.調(diào)整材料表面殘油量

目前，材料表面殘油量為0.5g/m2，相較于行業(yè)內(nèi)材料表面殘油量為0.9～1.5g/m2，需增大涂油機(jī)噴油量，經(jīng)過(guò)反復(fù)整改，板料殘油量達(dá)到1.3g/m2。

效果驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)調(diào)試研配壓機(jī)出試驗(yàn)件5輛份，無(wú)開(kāi)裂或褶皺問(wèn)題發(fā)生。連續(xù)5批次不同時(shí)間生產(chǎn)，每批次700件驗(yàn)證，開(kāi)裂或褶皺產(chǎn)生的廢品和調(diào)試時(shí)間均在指標(biāo)范圍內(nèi)。

結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)前門(mén)內(nèi)板拉延模具的開(kāi)裂和褶皺問(wèn)題是生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，也是在模具制造生產(chǎn)過(guò)程中一項(xiàng)綜合性的問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整平衡塊間隙、恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備壓力、重新制作拉延筋及拉延筋槽、研磨壓料面（拉延筋外側(cè)）、研磨管里面著色（拉延筋內(nèi)側(cè)）、提升光潔度及硬度、提高材料表面殘油量至1.3g/m2以上等一系列整改，最終解決了開(kāi)裂或褶皺問(wèn)題，形成一套綜合治理方案。

隨著設(shè)計(jì)及制造工藝的不斷進(jìn)步，未來(lái)對(duì)于門(mén)內(nèi)板拉延模具開(kāi)裂褶皺的治理將更加注重預(yù)防和智能化，降低開(kāi)裂或褶皺的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，新材料和新工藝的不斷應(yīng)用也將為解決開(kāi)裂褶皺問(wèn)題提供更多可能性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫為朋，孫明東，陳偉華，等.基于Autoform Sigma的汽車(chē)門(mén)內(nèi)板生產(chǎn)穩(wěn)定性與材料性能的關(guān)系[J].鍛壓技術(shù)，2023，48（2）：85-93.

[2] 孔德雷.門(mén)內(nèi)板鎖孔沖翻孔工藝優(yōu)化[J].模具制造，2021，21（7）：15-17.

[3] 謝江懷. 基于Dynaform的汽車(chē)門(mén)內(nèi)板沖壓工藝參數(shù)的分析及優(yōu)化[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2021.

[4] 杜敏.大眾汽車(chē)門(mén)內(nèi)板拉延模具調(diào)試方案[J].鍛造與沖壓，2020（4）：51-53.

[5] 劉玉山，趙明，鄭飛，等.后背門(mén)內(nèi)板密封面起皺問(wèn)題的改善[J].模具制造，2020，20（1）：24-28.

[6] 常桂靜，陶濤，李偉明，等.車(chē)門(mén)內(nèi)板全型面回彈補(bǔ)償與控制[J].汽車(chē)工藝與材料，2019（10）：46-52.

[7] 陳俊，張玉成，王博，等.5系鋁合金車(chē)門(mén)內(nèi)板沖壓成形及回彈研究[J].精密成形工程，2023，15（12）：106-115.

[8] 王曉峰.車(chē)門(mén)包邊模缺陷分析及補(bǔ)救措施[J].模具制造，2023，23（1）：7-11.

[9] 肖倫倫. 基于壓鑄工藝的鋁合金車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D].重慶交通大學(xué)，2023.

[10] 呂浩，劉濤，王秋雨，等.車(chē)門(mén)內(nèi)板拉延開(kāi)裂分析與討論[J].鍛壓技術(shù)，2022，47（2）：88-93.

[11] 王君瑤，徐峰祥，華林.仿蜻蜓翅脈的車(chē)門(mén)內(nèi)板加強(qiáng)筋多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].鍛壓技術(shù)，2022，47（2）：30-41.

[12] 李亞?wèn)|，鄂宏偉，劉斌，等.基于Autoform的車(chē)門(mén)內(nèi)板拼焊板成形仿真分析[J].塑性工程學(xué)報(bào)，2021，28（8）：55-63.

[13] 章爽濱，付再興，李磊.降低深沖件開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)的質(zhì)量策略研究與實(shí)踐[J].鍛造與沖壓，2021（18）：55-59.

[14] 代建文，黃敏鶇，謝雙，等.后側(cè)門(mén)內(nèi)板鎖孔附近起皺縮頸開(kāi)裂的解決方法[J].模具工業(yè)，2021，47（9）：14-18，33.

[15] 韋榮發(fā)，蒙世瑛，麥育智，等.汽車(chē)前門(mén)內(nèi)板拉伸起皺開(kāi)裂問(wèn)題分析與對(duì)策[J].模具制造，2020，20（6）：14-18.

基金項(xiàng)目：吉林省教育科學(xué)院“十四五”規(guī)劃2023年度一般課題“市域產(chǎn)教聯(lián)合體下機(jī)械類(lèi)人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：GH23828）；2023年度吉林省職業(yè)教育科研課題“區(qū)域下汽車(chē)類(lèi)產(chǎn)教聯(lián)合體建設(shè)研究與實(shí)踐（2023XHY179）”；2024年度長(zhǎng)春汽車(chē)職業(yè)技術(shù)大學(xué)校級(jí)課題“聚氨酯壓料在修邊模具中的應(yīng)用及修復(fù)研究（XJKY202412）”。