汽車外覆蓋件模具調(diào)試問(wèn)題識(shí)別及解決方法探討

陳望 張忠海 趙岳 牛西濱 姜志佳

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)汽車制造業(yè)得到了飛速發(fā)展，汽車屬于我國(guó)的支柱型產(chǎn)業(yè)，汽車內(nèi)車身覆蓋屬于重要組成部分。車身覆蓋件直接關(guān)系著車身的使用壽命，也影響著汽車企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、品牌形象。良好汽車覆蓋件可實(shí)現(xiàn)汽車整體壽命的提升，增加車身的美觀性，車內(nèi)的舒適性等。本文主要研究汽車外覆蓋件模具調(diào)試，從問(wèn)題識(shí)別、解決方式入手開展分析，所得結(jié)論僅供參考。

關(guān)鍵詞：汽車外覆蓋 模具調(diào)試 問(wèn)題識(shí)別 解決方法

Abstract：In recent years， China's automobile manufacturing industry has developed rapidly， and automobiles belong to China's pillar industry， and the body coverage of automobiles is an important part. Body cover parts are directly related to the service life of the body， and also affect the market competitiveness and brand image of automobile enterprises. Good car cover parts can improve the overall life of the car， and increase the aesthetics of the body， and the comfort inside the car. This paper mainly studies the mold debugging of automotive exterior cover parts， and analyzes the problem identification and solution methods， and the conclusions obtained are for reference only.

Key words：automobile outer covering， mold debugging， problem identification， solution

1 引言

汽車車身內(nèi)汽車覆蓋件屬于重要部件，其直接關(guān)系著汽車的美觀度，進(jìn)而在汽車生產(chǎn)制造中對(duì)汽車覆蓋件有較高的要求。只有精準(zhǔn)的控制汽車覆蓋件的尺寸、形狀、表面質(zhì)量，能夠確保車身設(shè)計(jì)與初期設(shè)計(jì)契合。同時(shí)，車身覆蓋件生產(chǎn)可將汽車生產(chǎn)成本、開發(fā)周期解決。通過(guò)確保覆蓋件生產(chǎn)質(zhì)量及效率，加強(qiáng)環(huán)節(jié)入手，可全面落實(shí)管控?，F(xiàn)代車身覆蓋件自動(dòng)化生產(chǎn)中，上料及下料工序?qū)儆陉P(guān)鍵環(huán)節(jié)，會(huì)影響精度、效率及覆蓋件質(zhì)量。

2 汽車覆蓋件分析

汽車覆蓋件為發(fā)動(dòng)機(jī)覆蓋、底盤覆蓋，構(gòu)建車身、駕駛室，屬于金屬薄層，由顯著的空間形態(tài)，屬于汽車重要內(nèi)部零件。汽車覆蓋件質(zhì)量較高，零件材料較薄，結(jié)構(gòu)尺寸較大，空間形態(tài)較為復(fù)雜，且剛度較大，具有較好的工藝性。依照分類標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，其分類措施不同，按照覆蓋件功能、位置分類，可劃分為外部、內(nèi)部及骨架三類覆蓋件。按照加工工藝分類，可劃分為對(duì)稱、非對(duì)稱、雙沖壓、凸緣、壓彎成型幾類。按照大小與質(zhì)量，可劃分為大型、中型及小型覆蓋件。

不管何類覆蓋件分類，在加重期間，會(huì)經(jīng)過(guò)多項(xiàng)工藝，包括：落料、拉延、翻邊、整形、沖孔及修邊，為更好的節(jié)省空間，需要合并相應(yīng)的工序，比如：落料+拉延， 翻邊+修整，沖孔+修邊等。一般需要借助3-6臺(tái)壓力機(jī)，選擇雙動(dòng)壓力機(jī)布局，單動(dòng)壓力機(jī)、其他設(shè)備為輔等組成，其他設(shè)備為上料、下料、傳遞、檢測(cè)機(jī)構(gòu)等。覆蓋件加工工藝流程能夠?yàn)闆_壓線設(shè)備布置奠定基礎(chǔ)，為熟悉布置情況，需要了解覆蓋件加工流程。為實(shí)現(xiàn)覆蓋件加工流程的深入了解，本文對(duì)某汽車覆蓋件沖壓生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果表明，將板材分離后，進(jìn)給裝置會(huì)以此將板材送入到?jīng)_壓基床A當(dāng)中，并在其中成型，以此完成落料工序。上料與下料機(jī)械借助端拾器加工，將機(jī)床A工件完成，依照特定軌跡，傳輸工件到機(jī)床B內(nèi)，經(jīng)過(guò)機(jī)床B沖壓成型，以此完成拉伸。上料、下料機(jī)械手借助端拾器完成機(jī)床B工作，依照軌跡輸送到機(jī)床C內(nèi)，經(jīng)過(guò)機(jī)床C修邊、沖壓成型后，上料、下料機(jī)械手借助端拾器在機(jī)床C內(nèi)加工完成工件，依照原本規(guī)定傳輸?shù)綑C(jī)床D內(nèi)，在其中實(shí)施翻邊、沖壓成型之后，上料、下料機(jī)械手借助端拾器將機(jī)床D內(nèi)加工的工件依照特定的軌跡，傳輸?shù)綑C(jī)床E內(nèi)的。經(jīng)過(guò)沖壓成型、沖孔及修邊工序之后，依照特定的軌跡，傳輸?shù)匠善窓z測(cè)裝置內(nèi)，檢測(cè)合格之后，借助成品碼垛機(jī)器人實(shí)施碼垛處理。

3 汽車外覆蓋件模具調(diào)試現(xiàn)存問(wèn)題

目前，汽車外覆蓋件模具調(diào)試存在著很多的問(wèn)題，本文從生產(chǎn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、調(diào)試效率低、間隙調(diào)試不足等方面入手，分析汽車外覆蓋件模具調(diào)試問(wèn)題，主要如下。

3.1 生產(chǎn)質(zhì)量難以達(dá)標(biāo)

生產(chǎn)質(zhì)量與既定標(biāo)準(zhǔn)不契合，會(huì)制約整車質(zhì)量。汽車生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)，外覆蓋件強(qiáng)度、抗疲勞性及剛度要求較高。實(shí)際生產(chǎn)期間，外覆蓋件彎曲回彈較大，會(huì)導(dǎo)致覆蓋件變薄、開裂，對(duì)整車質(zhì)量造成影響。其次，若是私自、盲目處理調(diào)試問(wèn)題，會(huì)增加成本，提高外覆蓋件、模具制造周期、成本?；诖耍瑑?yōu)化外覆蓋工藝、外覆蓋調(diào)試可將上述問(wèn)題解決，能夠確保生產(chǎn)質(zhì)量的提升，可達(dá)既定目標(biāo)，確保生產(chǎn)質(zhì)量。

3.2 場(chǎng)調(diào)試效率低下

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試效率較低會(huì)對(duì)整車造成影響，通常情況下，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試效率低，在調(diào)試期間拉伸模開裂、起皺問(wèn)題普遍存在，很難及時(shí)解決，會(huì)影響調(diào)試問(wèn)題。其次，在拉伸調(diào)試期間，工作人員未能對(duì)制件受力狀態(tài)進(jìn)行分析，只有在此基礎(chǔ)上，按照制件狀態(tài)，科學(xué)使用塑性變形理論，才可促使人員達(dá)到要求。工作人員需要針對(duì)性分析這一問(wèn)題，制定針對(duì)性的解決方案，進(jìn)而模具調(diào)試效果較差。

3.3 折邊反彈存在

一般情況下，實(shí)施剪邊工序之后，會(huì)進(jìn)行折邊、翻邊等作業(yè)，折彎輪廓為非直線，折邊會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生伸縮變形，產(chǎn)品材料內(nèi)部出現(xiàn)不均勻回彈，很難恢復(fù)應(yīng)力。若折彎輪廓線屬于直線，線條兩端彎曲應(yīng)力非連續(xù)，一次成形會(huì)導(dǎo)致工件過(guò)硬，使得彎曲周邊板面不均勻回彈，很難恢復(fù)應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)品面外部變形。增加缺口或殘肉形狀，吸收或補(bǔ)償彈性變形，可確保彈性變形均勻，將產(chǎn)品回彈減少。調(diào)整翻邊刀塊的高度，可促使翻邊時(shí)間差變化，改變彈性應(yīng)力分布，從而改變產(chǎn)品的回彈量。汽車覆蓋件的折疊一般需要2～3道工序完成。每道工序完成后，釋放回彈恢復(fù)應(yīng)力，不同工序能夠?qū)?yīng)力釋放順序改變，調(diào)整工序折疊工藝布局，可將產(chǎn)品回彈量減少。

3.4 間隙調(diào)整有待優(yōu)化

汽車外覆蓋件模具調(diào)試內(nèi)問(wèn)題較多，需要注意間隙調(diào)整與優(yōu)化。間隙調(diào)整優(yōu)化指的是，首次調(diào)試期間，無(wú)法將間隙控制到均勻狀態(tài)內(nèi)。所以在這個(gè)前提下，工作人員只能做好上下模具間隙的研究匹配工作，并根據(jù)受力狀態(tài)進(jìn)行整改，否則無(wú)法做好模具調(diào)試工作。而在這個(gè)過(guò)程中，外覆蓋件尺寸具有一定的公差范圍，在設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)師需要矯正間隙，科學(xué)合理設(shè)計(jì)。只有設(shè)計(jì)人員解決間隙問(wèn)題，才可確保板拉伸順利開展，更好的控制工件起皺情況。

4 汽車外覆蓋件模具調(diào)試的控制

汽車外覆蓋件模具調(diào)試控制要全面。以下從減少外覆蓋件開裂現(xiàn)象、提高生產(chǎn)穩(wěn)定性、優(yōu)化凹模進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)等方面對(duì)汽車外覆蓋件模具調(diào)試控制進(jìn)行分析。

4.1 減少外覆蓋件拉裂現(xiàn)象

汽車外覆蓋件模具調(diào)試的第一步是減少外覆蓋件的拉裂。如果工人在工件調(diào)試過(guò)程中選擇增大徑向拉應(yīng)力以消除皺紋，則會(huì)增加工件開裂的風(fēng)險(xiǎn)。但在此過(guò)程中，如果工作人員注重保證減少裂紋，往往有可能降低徑向拉應(yīng)力，增加切向壓應(yīng)力，導(dǎo)致工件成形不足，甚至起皺。其次，工作人員在減少工件拉伸開裂的同時(shí)，要保證板材彎曲處于穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)，從而提高模具調(diào)試的整體控制水平。

4.2 增強(qiáng)生產(chǎn)穩(wěn)定性

汽車覆蓋件模具調(diào)試的關(guān)鍵是提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性。在開始模具調(diào)試時(shí)，工作人員要考慮到板材的規(guī)格和尺寸往往比實(shí)際需要大很多。因此針對(duì)這種情況，在提高生產(chǎn)穩(wěn)定性的過(guò)程中，工作人員應(yīng)在每一輪調(diào)試中逐步減小板材的尺寸，以最大限度地提高材料的利用率。在這個(gè)過(guò)程中需要注意的是，在生產(chǎn)過(guò)程中購(gòu)買的鋼卷只是針對(duì)某一個(gè)零件的規(guī)格和尺寸，這樣會(huì)導(dǎo)致調(diào)試后期由于板材尺寸的減小而造成卷的浪費(fèi)。因此，為了降低采購(gòu)成本和損耗，就必須做好模具調(diào)試工作，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

4.3 優(yōu)化凹模入口設(shè)計(jì)

汽車外覆蓋件模具調(diào)試的控制還體現(xiàn)在模具進(jìn)氣道設(shè)計(jì)的優(yōu)化上。在優(yōu)化模具入口設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工作人員首先要避免模具沖擊鈑金造成工件表面的沖擊線和滑移線，這樣會(huì)影響車身外觀。其次，在優(yōu)化模具進(jìn)料口設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員可以根據(jù)板材厚度采用不同尺寸的進(jìn)料口。而設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理調(diào)整壓緊力大小，調(diào)整拉伸間隙，以保證物料流動(dòng)順暢，進(jìn)一步提高拉延筋的實(shí)際效果。

4.4 加強(qiáng)CAE技術(shù)應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，產(chǎn)品朝著多元化、復(fù)雜化及智能化的發(fā)展。若項(xiàng)目復(fù)雜，人們可借助計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)即CAE（Computer Aided Engineering），精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、分析與測(cè)試產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)技術(shù)、工程分析技術(shù)結(jié)合物為CAE分析技術(shù)，在三維建?；A(chǔ)上，產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初九結(jié)合實(shí)際實(shí)施結(jié)構(gòu)仿真分析、設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)，從多方案內(nèi)甄選最佳方案。工程應(yīng)用期間，CAE分析技術(shù)需要CAE軟件的支持，其為技術(shù)載體，CAE軟件為專用及通用軟件。專用軟件能夠分析、預(yù)測(cè)與優(yōu)化特定對(duì)象性能軟件，通用軟件指的是分析、預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)各類物體的物理力學(xué)性能，屬于優(yōu)化型軟件。一般用于CAE的大型通用商業(yè)化軟件有HYPERWORKS、SYSNOISE、FLUENT、ADAMS以及ANSYS等。

5 實(shí)際案例分析

5.1 門外覆蓋件作為白車身的一部分，其表面質(zhì)量要求更為嚴(yán)格，其屬于淺拉延脹形模具

現(xiàn)以某車型后門外覆蓋件為例進(jìn)行具體闡述。在將外覆蓋件的生產(chǎn)速度從7倍提高到15倍的過(guò)程中，用油石檢出外覆蓋件表面有許多平池鈑金波缺陷。如果超過(guò)封樣，則單道評(píng)定為B類缺陷，嚴(yán)重影響零件的質(zhì)量和生產(chǎn)能力。加速后，逐步分析板料缺陷產(chǎn)生的原因：（1）未更換模具；（2）未更換鈑金廠家：（3）提速前已設(shè)定設(shè)備氣墊壓力；（4）新設(shè)備。綜合考慮后，首先對(duì)設(shè)備的成形速度進(jìn)行優(yōu)化，這是伺服壓力機(jī)的優(yōu)勢(shì)所在。通過(guò)充分利用，可以減少和減少癟塘的數(shù)量，但還不能滿足目前的生產(chǎn)要求。其次，考慮模具排氣問(wèn)題，速度快導(dǎo)致排氣不良，導(dǎo)致收縮缺陷。為了遵循不移動(dòng)模具的前提，將原來(lái)直徑6mm的排氣孔擴(kuò)大到直徑10mm。生產(chǎn)驗(yàn)證后，收縮率缺陷的消除相當(dāng)于密封樣品的質(zhì)量。通過(guò)改進(jìn)，提高了零件的表面質(zhì)量，提高了生產(chǎn)能力。

5.2 發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外覆蓋件作為整車的前臉部分對(duì)其質(zhì)量的要求極其嚴(yán)格，在當(dāng)前提速大形勢(shì)下也逃脫不了被提速命運(yùn)

下面介紹一下發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外覆蓋件加速時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。外附件沖孔次數(shù)由9次逐漸增加到15次后，修整工藝后的油石檢查表面出現(xiàn)凸條缺陷。修邊順序模具結(jié)構(gòu)分析：（1）壓邊器非功能區(qū)藍(lán)油著色；（2）機(jī)械手爪；（3）打孔排氣。逐步排除故障后針對(duì)以上分析，消除1點(diǎn)和2點(diǎn)。檢查機(jī)械手吸盤的布置，

得出抓取力分布不均勻的結(jié)論。建議廠家人員重新安排吸盤的分布。此時(shí)生產(chǎn)節(jié)拍為12次。改進(jìn)后，缺陷被消除。當(dāng)生產(chǎn)節(jié)拍提高到14倍時(shí)，零件出現(xiàn)不規(guī)則的波狀缺陷。無(wú)法生產(chǎn)。經(jīng)測(cè)試確認(rèn)，是切邊順序排氣不良導(dǎo)致工件出現(xiàn)凸條缺陷。在沖床的非功能區(qū)增加開啟方式，以消除氣體。通過(guò)該措施，生產(chǎn)周期提高到15倍，無(wú)邊緣缺陷，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

5.3 折邊解決措施

5.3.1 調(diào)整折邊時(shí)間差

通過(guò)調(diào)節(jié)折刀塊的高度，可將刀塊、產(chǎn)品的接觸時(shí)間錯(cuò)開，形成專業(yè)時(shí)間差。折疊時(shí)間差會(huì)加速產(chǎn)品材料內(nèi)部彈性回彈，導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生變化，使得回彈量變化。針對(duì)這類問(wèn)題，可在后折邊刀兩側(cè)增加10mm?；蛘呤窃谥虚g位置增加10mm。兩種方案對(duì)比，調(diào)整之后的第二個(gè)方案回彈量可減少，前回彈量增加。

5.3.2 增加余肉造型

產(chǎn)品后方的折疊線為弧形，折疊時(shí)的材料是拉伸的過(guò)程。通過(guò)添加多余的肉形來(lái)補(bǔ)充物料的不足，使物料變形更加均勻，減少回彈量。方案1為添加殘肉建模，方案3為不添加殘肉建模。由于添加了補(bǔ)充造型，產(chǎn)品在折疊過(guò)程中補(bǔ)償了材料的拉伸。材料折疊應(yīng)力降低，折疊后回彈量大大降低。

5.3.3 增加法蘭邊缺口

引擎蓋前后折疊輪廓線屬于弧形，折疊期間，前面材料被壓縮，后邊材料被拉伸，材料塑性變性之后，彎曲應(yīng)力較大。產(chǎn)品法蘭邊添加缺口形狀，可將材料的塑性變形難度降低，將殘余應(yīng)力減少，降低零件回彈。第一個(gè)方案，在前法蘭、后法蘭中間增加缺口，方案二為不增加缺口，對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)缺口尺寸為100mm，高度為3mm，對(duì)比回彈結(jié)果可得知，增加缺口后，零件回彈量明顯減少。通過(guò)在弧形下擺位置增加缺口、增加切割邊線，可將下擺反彈減少。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽車外覆蓋件模具調(diào)試的研究與控制是一項(xiàng)系統(tǒng)的工作，所以工作人員只有通過(guò)合理的模具調(diào)試方法，才能提高控制的實(shí)際效果，達(dá)到提高外覆蓋件質(zhì)量的目的，并在此基礎(chǔ)上完成汽車外覆蓋件模具的開發(fā)。在調(diào)試汽車外覆蓋件模具時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)條件：（1）拉拔模具應(yīng)有足夠的排氣，并增加排氣孔直徑或數(shù)量，以滿足高速生產(chǎn)的要求。（2）膨化件和拉深件應(yīng)配備帶回料功能的彈簧銷，防止真空帶件因高速運(yùn)轉(zhuǎn)而造成。（3）提速過(guò)程中，應(yīng)考慮零件的形成接觸速度。成型速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致壓緊力、成型速度和物料流動(dòng)速度的變化，因此需要對(duì)壓緊曲線進(jìn)行優(yōu)化。（4）凸出式大切邊沖床應(yīng)做成中空，以保證排氣。（5）壓板的非功能區(qū)空開，避免速度增加后產(chǎn)生壓痕。（6）在考慮坯料壓板的藍(lán)油著色時(shí)，還應(yīng)考慮對(duì)尾翻邊結(jié)構(gòu)的影響。（7）對(duì)于有精準(zhǔn)定位銷的模具，應(yīng)適當(dāng)減小定位銷的錐度，以消除高速生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)械手位置偏差造成的精準(zhǔn)定位碰撞。（8）在保證整線速度的同時(shí)，壓下速度和機(jī)械手抓放速度要降到最低。（9）抬拍子和放置部件的機(jī)械手碰撞定位時(shí)，盡量調(diào)整機(jī)械手的位置。

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