轎車車門內(nèi)板沖壓成形暗裂缺陷的預(yù)防及對策

孫霞

摘 要：板材沖壓成形是汽車鈑金件技術(shù)含量最高的加工技術(shù)，尤其是轎車車門內(nèi)板的沖壓成形技術(shù)要求非常高，加工成形比較困難，容易出現(xiàn)拉裂、暗裂缺陷，而且暗裂缺陷無法修復(fù)，會導(dǎo)致內(nèi)板直接報廢，很多整車制造廠都面臨著這一技術(shù)難題，為了解決這一問題，有必要對轎車車門內(nèi)板成形案例缺陷原因、影響因素進行全面分析，在此基礎(chǔ)上對各種沖壓車間一線解決方案進行實驗驗證，找尋一種無需改變模具結(jié)構(gòu)，不會導(dǎo)致材料表面油污污染，也無需對加工工藝方法進行大規(guī)模改變的新工藝，徹底解決轎車車門內(nèi)板成形暗裂缺陷問題，降低沖壓加工廢品率。

關(guān)鍵詞：沖壓成形；暗裂；缺陷；預(yù)防；對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.035

1 沖壓成形暗裂缺陷

1.1 汽車加工質(zhì)量問題

近些年國家汽車工業(yè)快速發(fā)展，國產(chǎn)汽車品牌更加豐富，國際優(yōu)秀汽車品牌也紛紛在國內(nèi)投資建廠，消費者在購買汽車產(chǎn)品時可供選擇的車型更多，消費者在關(guān)注價格的同時，也更關(guān)心汽車的品質(zhì)、品牌口碑和質(zhì)量問題。車身鈑金件的質(zhì)量以及沖壓產(chǎn)品質(zhì)量直接影響汽車的整體質(zhì)量和外觀表現(xiàn)，是汽車制造質(zhì)量控制的關(guān)鍵內(nèi)容，沖壓成形是汽車整車制造工藝的核心，沖壓缺陷不僅會導(dǎo)致現(xiàn)場操作人員勞動量增加，也會產(chǎn)生暗裂等不可修復(fù)質(zhì)量問題，導(dǎo)致內(nèi)板直接報廢，增加了制造成本，也影響了整車的外觀與內(nèi)在質(zhì)量。

1.2 鈑金沖壓加工

汽車車身鈑金件沖壓成形過程主要涉及到材料選擇、材料制備、工藝設(shè)計、模具設(shè)計制造、成形加工以及后續(xù)處理等幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成形工藝是其中的核心，轎車車門內(nèi)板沖壓成形需要經(jīng)過沖裁、彎曲、拉延、翻邊、剪切等多個環(huán)節(jié)，塑板成形非常復(fù)雜，生產(chǎn)實踐中要進行多次試驗，才能夠確定最優(yōu)工序組合和最佳工藝參數(shù)。影響轎車車門內(nèi)板沖壓成形質(zhì)量的影響因素也非常復(fù)雜，沖壓件材質(zhì)、成形工藝均會影響最終成形質(zhì)量，材質(zhì)選擇不當，加工工藝不當，模具設(shè)計不合理都有可能導(dǎo)致轎車車門內(nèi)板出現(xiàn)拉裂、暗裂等缺陷，而且汽車車身鈑金件沖壓成形工藝流程非常復(fù)雜，多個不同的工序和參數(shù)之間相互影響互相約束，工序設(shè)計與控制難度都很高，導(dǎo)致沖壓成形過程中容易出現(xiàn)各種缺陷并且難以徹底糾正。

1.3 沖壓加工暗裂缺陷

轎車車門內(nèi)板的暗裂缺陷一般在沖壓成形加工過程中出現(xiàn)，當內(nèi)板結(jié)構(gòu)某一部分因為結(jié)構(gòu)設(shè)計需求，需要進行大的拉伸或彎曲時，可能導(dǎo)致該位置流動性下降，拉伸過程中在拉應(yīng)力作用下，拉伸變形拉應(yīng)力超過了開裂位置材料實際抗拉極限，就會導(dǎo)致材料厚度下降變薄失穩(wěn)，當材料變薄率超過材料允許最大變薄率，就會發(fā)生斷裂。轎車是承載式車身結(jié)構(gòu)，對鈑金件的強度以及剛度都提出了一定要求，如果轎車鈑金件強度和剛度不足，汽車行駛過程中就可能出現(xiàn)共振現(xiàn)象，發(fā)出很大的噪音，影響行車舒適性，也縮短了車身鈑金件的使用壽命。如果轎車車門內(nèi)板上的暗裂不能及時發(fā)現(xiàn)，將會給整車留下嚴重的質(zhì)量和安全隱患，轎車行駛過程中，受到顛簸、振動作用的影響，內(nèi)板承受較大的拉應(yīng)力，就可能導(dǎo)致暗裂區(qū)域開裂，導(dǎo)致內(nèi)板強度和剛度的顯著下降，影響車輛外觀和行駛安全性。

2 轎車車門內(nèi)板沖壓成形暗裂預(yù)防與處置對策

2.1 加工工藝與模具參數(shù)調(diào)整

轎車車門內(nèi)板沖壓成形開裂與暗裂缺陷的主要原因是沖壓加工拉伸變形過程中，材料承受的實際拉應(yīng)力超過了開裂位置材料的抗拉極限，出現(xiàn)這種情況，主要原因是加工工藝不當和模具結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致轎車車門內(nèi)板局部變形區(qū)材料塑性變形超限，因此轎車車門內(nèi)板沖壓成形暗裂傷可以通過加工工藝和沖壓模具的調(diào)整來有效避免，通過改善板材成形過程中的應(yīng)力狀態(tài)或者調(diào)整模具參數(shù)、選擇韌性與抗拉性能更好的材料來有效預(yù)防?？芍I車車門內(nèi)板沖壓成形暗裂的預(yù)防可以從以下幾個方面入手：

（1）沖壓成形板料壓料力。降低沖壓成形板料壓料力，可以有效防止局部拉應(yīng)力超過材料實際抗拉極限，防止發(fā)生暗裂。

（2）模具拉伸間隙調(diào)整?？梢詫δ＞甙寄：屯鼓Ｖg的拉伸間隙進行適當調(diào)整，增加間隙，并提高間隙的均勻度，從而有效防止模具間隙不均勻引起的局部拉應(yīng)力過高。

（3）模具凹模圓角半徑調(diào)整。模具凹模圓角過大，會導(dǎo)致局部材料過分拉伸，可能導(dǎo)致材料暗裂，因此需要適當增加模具凹模的圓角半徑，避免材料過度彎曲。

（4）模具相對位置和毛坯尺寸形狀。要對模具凹模和凸模位置進行適當調(diào)整，同時改變毛坯尺寸形狀，尺寸不能太大，形狀不能過度尖銳。

2.2 沖壓成形流動性問題解決

（1）暗裂檢查與原因分析。拉裂可以直接用眼睛觀察，陰性暗裂無法直接肉眼觀測，油石推也只能檢查表面問題，因此生產(chǎn)車間普遍使用光照法檢查暗裂，使用光照照射可能出現(xiàn)暗裂的部位，并根據(jù)光的反射以及暗影情況確定是否有隱形暗裂。生產(chǎn)實踐證明，板材沖壓成形，拉裂現(xiàn)象比較嚴重，壓料力、模具拉伸間隙調(diào)整都不能有效解決，則可以明確拉裂是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理導(dǎo)致的，應(yīng)該從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)修改調(diào)整等方面入手解決，一般需要修改調(diào)整的重要參數(shù)主要有拉伸間隙、凹模凸模圓角半徑等。而如果加工過程中沒有出現(xiàn)嚴重頻繁的拉裂，只有少量暗裂現(xiàn)象，則表明模具結(jié)構(gòu)設(shè)計比較合理，沖壓成形方法也基本正確，材質(zhì)選擇也符合要求，少量暗裂可能是沖壓成形流動性問題導(dǎo)致的，需要從調(diào)整壓料力和沖壓材料表面拉延油使用等方面入手解決。

（2）解決方法。壓料力過大，會影響板料沖壓成形的流動性，而在不會引起疊料缺陷的前提下適當降低壓料力，則能夠有效增加材料流動性，但是反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)效果并不明顯，不適于生產(chǎn)一線應(yīng)用。相比之下，在沖壓材料表面涂抹拉延油，則能夠有效消除暗裂，涂抹拉延油能夠顯著增強材料的流動性，在有效消除暗裂的同時，還能夠改善工件表面質(zhì)量，同時也增強了材料防銹能力，但是這種方法會導(dǎo)致內(nèi)板表面出現(xiàn)油污問題，影響后續(xù)的焊接與涂裝操作。這種情況下，本次研究給出一種沖壓前在板材表面覆蓋塑料薄膜的方法，沖壓過程中塑料薄膜能夠發(fā)揮潤滑油的作用，而不會引起油污問題，綜合效果比較理想。

3 結(jié)語

分析了轎車車門內(nèi)板沖壓成形加工暗裂缺陷的成因和危害，在此基礎(chǔ)上，提出了一種覆蓋塑料薄膜沖壓預(yù)防暗裂的可行方法，經(jīng)過流水作業(yè)證明經(jīng)濟可行。

參考文獻：

[1]包向軍，蔣宏范，何丹農(nóng)，李從心，程驚雷，蔣鏡煜.轎車車門內(nèi)板沖壓成形計算機仿真[J].金屬成形工藝，2000（04）.endprint