汽車裝飾亮條輥壓加工表面質(zhì)量提升的研究

張智勇

汽車裝飾亮條輥壓加工表面質(zhì)量提升的研究

張智勇

（浙江仙通橡塑股份有限公司，浙江 臺(tái)州 317306）

提高汽車亮面裝飾條表面質(zhì)量及降低報(bào)廢率是配套廠家急需解決的問題。亮面裝飾條生產(chǎn)的首要關(guān)鍵工序是輥壓成型加工，主要表面質(zhì)量缺陷在此形成。通過輥壓過程表面質(zhì)量缺陷形成的研究，從設(shè)備模具加工精度的提高，到輥壓輪優(yōu)化設(shè)計(jì)，著重研究了亮面細(xì)微波紋的產(chǎn)生及針對(duì)性解決方法。

裝飾亮條；輥壓成型；表面質(zhì)量；細(xì)微水波紋；速度差；摩擦力

前言

汽車亮面裝飾條是中高檔汽車提升外觀品質(zhì)的重要途徑之一，市場前景廣闊，競爭也漸激烈。汽車裝飾亮條主要應(yīng)用于外水切、上導(dǎo)槽和側(cè)圍亮條，也有部分頂蓋和背門裝飾條。亮面材料主要是不銹鋼和鋁合金。因鋁合金亮條的加工過程表面缺陷可以由最后的表面拋光工序改善，而不銹鋼亮面質(zhì)量是由高光澤的原材料提供的，加工過程只會(huì)破壞表面質(zhì)量，也不能靠拋光提高表面質(zhì)量。所以我們只研究不銹鋼亮面裝飾條的表面質(zhì)量提升，分析表面缺陷的產(chǎn)生及解決方法。

1 不銹鋼亮條的加工工藝

不銹鋼亮面裝飾條的加工流程如下：亮面平鋼帶領(lǐng)料，開卷→割部分保護(hù)膜，撕?！搸л亯撼尚汀袛唷S成型→兩端切割→兩端沖缺→端部翻邊→沖端頭形狀→修毛刺→檢驗(yàn)→鑲嵌式的亮條與密封條本體裝配。

亮條的輥壓成型工序是影響亮條表面質(zhì)量的最重要工序，關(guān)系到亮面的尺寸精度和表面質(zhì)量。尺寸精度又影響后工序加工的定位精度。亮面輥壓成型加工主要設(shè)備模具是成型機(jī)和輥壓輪。

2 亮條一般表面質(zhì)量缺陷及解決方法

亮條表面質(zhì)量缺陷主要有：線壓痕、劃傷、波紋、凹凸點(diǎn)、扭曲、沖切變形等。鋼帶輥壓成型工序后的其它工序產(chǎn)生的表面缺陷主要是壓痕、劃傷和變形，只需檢查找到缺陷位置與三維成型模、切割模、沖模的相對(duì)應(yīng)的位置，修整間隙和粗糙度即可。沖切模檢查上下刀口間隙，及亮條的固定位置是否可靠，即可解決變形問題。輥壓成型工序產(chǎn)生的線壓痕和凹凸點(diǎn)需用排除法仔細(xì)檢查是在哪組輥壓輪上出現(xiàn)的，對(duì)應(yīng)修整，打光輥壓輪即能解決。滾壓后扭曲缺陷除了可以在輥壓輪設(shè)計(jì)時(shí)考慮受力及拉伸平衡外，最后還可以靠后面的一組或幾組校正輪或校直模來校直解決。

3 亮條輥壓加工波紋缺陷的產(chǎn)生原因及解決方法

3.1 長距離波浪的產(chǎn)生原因及解決方法

輥壓波紋缺陷有長距離波浪和細(xì)小的表面水波紋。長距離的波紋是輥輪旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的一個(gè)周期波浪，產(chǎn)生的主要原是：1.由于成型機(jī)的某組轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)精度不足，產(chǎn)生跳動(dòng)；2.轉(zhuǎn)軸與輥輪配合間隙大；3.輥輪加工時(shí)中心孔與成型面同心度誤差大；4.成型機(jī)安裝輥輪的軸向定位精度不足，使鋼帶行走不在一條直線上。解決的方法是需要查到產(chǎn)生波浪的輥輪，檢測旋轉(zhuǎn)精度和軸向定位精度，然后重新加工輥輪或成型機(jī)的轉(zhuǎn)軸，或更換磨損的轉(zhuǎn)軸軸承，就能解決鋼帶大波紋缺陷。

3.2 細(xì)小波紋的產(chǎn)生原因及解決方法

3.2.1 細(xì)小波紋的發(fā)現(xiàn)

最后只有剩下細(xì)小的表面水波紋缺陷不能靠直觀的方法解決，需要仔細(xì)分析產(chǎn)生的原因，在輥壓輪設(shè)計(jì)和加工時(shí)考慮有針對(duì)性解決這個(gè)問題。而這種小波紋正面看不能被發(fā)現(xiàn)，只有對(duì)著強(qiáng)光線，順著長度方向仔細(xì)看才能被發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)在的造車越來越精細(xì)化，上海汽車在AUDIT評(píng)審時(shí)，在各個(gè)方向燈光照射下，觀察亮面會(huì)發(fā)現(xiàn)細(xì)微波紋的反射光線不同，會(huì)被要求改善。本文著重討論亮條細(xì)微水波紋的產(chǎn)生機(jī)理，及在輥壓成型輪設(shè)計(jì)中的改善研究，以及輥壓輪加工，亮條輥壓成型加工過程的提高表面質(zhì)量措施。

下圖1是典型外水切斷面，圖2是上導(dǎo)槽斷面，亮條波紋產(chǎn)生在亮面兩端圓弧彎角區(qū)域，嚴(yán)重時(shí)波紋由兩端向中間延伸。

圖1 外水切斷面

圖2 上導(dǎo)槽斷面

裝飾亮面的外觀表面經(jīng)過精密拋光處理，日本金屬SUS430MA表面光澤度等級(jí)達(dá)到BA5或BA6，即光澤度（GS20°）大于1200GU。所以在成型過程中受到彎曲和拉伸時(shí)，表面組織結(jié)構(gòu)即使受到很輕微破壞，也能發(fā)現(xiàn)光亮面出現(xiàn)細(xì)微紋理光澤變化。當(dāng)然，我們要把不銹鋼帶彎曲成型到所需的形狀，不可避免會(huì)表面產(chǎn)生組織變化。我們?cè)谠O(shè)計(jì)輥壓輪時(shí)就是要考慮盡量減少波紋的長度和深度，使其只出現(xiàn)在亮面兩端，不易被發(fā)現(xiàn)。

3.2.2 波紋的產(chǎn)生機(jī)理

下面我們以（圖1）外水切鋼帶成型為例，研究水波紋產(chǎn)生機(jī)理。

圖3是上圖外水切亮面的輥壓成型過程設(shè)計(jì)的滾花。

圖3 滾花設(shè)計(jì)

鋼帶在前幾組成型輪滾壓過程中，兩端折彎成型中同時(shí)滾動(dòng)前行，如（圖4）為第五組輥輪。不同半徑處滾輪的線性速度不同，（圖4）中2，4點(diǎn)線速度相同，1，3點(diǎn)與2，4點(diǎn)速度不同。前行速度慢的部位對(duì)快的部位有牽制作用，如果作用力夠大，反映到微觀上有部分材料屈服變形。因?yàn)椴讳P鋼SUS430抗彎應(yīng)力很大，端部彎鉤尺寸又較小，鋼帶折彎過程需要上下兩滾輪加壓很大的作用力（如圖4的1點(diǎn)和2點(diǎn)），受力部位滾輪與鋼帶相互壓力很大，而鋼帶與滾輪由于速度差又產(chǎn)生的相對(duì)滑動(dòng)，所以產(chǎn)生的鋼帶與輥輪摩擦力也很大。鋼帶端部的摩擦力阻止鋼帶前行，表面受拉伸后紋理發(fā)生了變化，即產(chǎn)生了我們看見的細(xì)微波紋。

圖4 第五組輥輪

圖5 第15組成型形狀

鋼帶在后幾組成型輪滾壓過程中，如在（圖5）中黑色顯示的是第15組成型形狀，紅色為第14組成型的形狀，紅色鋼帶兩端經(jīng)過第15組兩側(cè)滾輪的斜坡滑入第15組輪，成型過程中有很大壓力下的相對(duì)滑動(dòng)。滾動(dòng)時(shí)又有速度差的相對(duì)滑動(dòng)，最后綜合的摩擦力大小和方向都在過程中變化，所以看到的波紋不是直線的紋路，而是彎曲的水波紋。

3.2.3 細(xì)微波紋的解決方法

既然我們分析到速度差和摩擦力是形成波紋的原因，我們?cè)谠O(shè)計(jì)輥壓輪時(shí)就需要優(yōu)化考慮以下幾點(diǎn)：1.減少每組輪的成型角度，小于15度，以減少鋼帶端部成型所需的壓力，同時(shí)也減小了成型部位棍輪的速度差。2.上下輪對(duì)鋼帶非成型段不能過壓，有些部位可以避空，也能減少一些不必要的速度差。3.減短鋼帶進(jìn)入和走出滾輪時(shí)的定位段長度，如（圖4）上輪兩側(cè)面長度，減短鋼帶進(jìn)入滾輪時(shí)摩擦段長度。4.如（圖5）中下輪三片輪側(cè)面不做成垂直面而做成傾斜面，減少與鋼帶摩擦拉伸的機(jī)會(huì)。5.后輪主動(dòng)輪比前輪的主動(dòng)輪直徑增大1%-2%，使鋼帶前進(jìn)過程保持一定的拉力，而不是后面的推力。

減少摩擦力的另一方面是要減小摩擦系數(shù)。一是可以拋光滾輪，使鋼帶輕松滑過，但時(shí)間久了，經(jīng)?；^的滾輪部位會(huì)劃傷，摩擦阻力會(huì)越來越大，鋼帶波紋也會(huì)越來越長。又要重新拋光滾輪。多次拋光后尺寸不符就得重做滾輪。二是可以改變成型輪熱處理工藝，滾輪材料Cr12MoV由原來整體淬火改為淬火后表面TD處理。就能減少滾輪表面磨損，提高了表面光潔度和潤滑性，減少亮條鋼帶輥壓過程中與預(yù)彎輪的粘結(jié)性。從而減少波紋等缺陷，同時(shí)提高了滾輪壽命和輥壓速度。三是增加每組滾輪冷卻清洗裝置，既能增加潤滑，減少滾輪和鋼帶發(fā)熱，又能清洗粉塵，保護(hù)亮面。

另外因前后輪與鋼帶貼合長度不同，設(shè)備與滾輪的加工誤差造成輪與鋼帶的間隙不同，調(diào)試的滾輪壓緊力有誤差，造成鋼帶在有些滾輪上有輕微打滑現(xiàn)象，不是完全純滾壓，這個(gè)很難完全避免，雖然對(duì)表面有一定損害，但因亮條表面貼著一層PE保護(hù)膜，能減輕或減除了對(duì)亮面的劃傷。

為了提高亮面質(zhì)量，還要增加成型過程中亮面輔助保護(hù)措施。主要措施包括在輥壓線外隔離環(huán)境粉塵；增加滾輪冷卻清洗裝置；每組輥壓輪上設(shè)擦輪裝置，防止鋼帶毛刺粘在輪上造成鋼帶壓痕；冷卻液增設(shè)高精度過濾裝置等。

通過以上措施的實(shí)施，我們經(jīng)過多輪反復(fù)試驗(yàn)，得到了理想的亮面裝飾條表面，并且總結(jié)和固定了一些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

通過多次輥壓輪的改進(jìn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)分析總結(jié)，及輔助措施的實(shí)施，亮條表面波紋由較大波紋改善到很微小波紋，使客戶滿意。產(chǎn)品表面質(zhì)量性能有了很大提高，達(dá)到了減少損耗的目的。提高了產(chǎn)品競爭力。設(shè)計(jì)思路可以推廣到同類滾輪設(shè)計(jì)中，填補(bǔ)了同類亮面缺陷的研究空白。在亮面質(zhì)量提升研究中，又帶動(dòng)了輥壓成型機(jī)和其他影響亮面質(zhì)量模具的精度提高設(shè)計(jì)。

[1] 王金龍,冷滾壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.

[2] 陳為國,滾壓成形工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].鍛壓技術(shù),2000年6期.

[3] 徐遠(yuǎn)剛.滾壓（冷彎）成型工藝與應(yīng)用.（百度文庫）.

Study on the improvement of the surface quality of automotive decoration by roller pressing

Zhang Zhiyong

( Zhejiang Xiantong Rubber and Plastic Co., LTD., Zhejiang Taizhou 317306 )

It is urgent to improve the surface quality of automobile bright decorative strips and reduce the scrap rate. The first key process in the production of bright decorative strip is roller forming, major surface quality defects form here.Study on the formation of urface quality defects under my hobbing process,from the improvement of equipment mold processing accuracy,optimized design of roller wheel,the generation of fine ripples on bright surface and the corresponding solutions are emphatically studied.

Decorative light; Rolling forming; Surface quality; subtle ripple; speed difference; the frictional force

U466

A

1671-7988(2019)13-215-03

U466

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1671-7988(2019)13-215-03

張智勇，工程師，研發(fā)部經(jīng)理，就職于浙江仙通橡塑股份有限公司，主要從事汽車全車密封條產(chǎn)品設(shè)計(jì)，密封條加工模具設(shè)計(jì)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.13.072