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沖壓與模具工藝:覆蓋件沖壓表面缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

2020-07-31
摘要:大型覆蓋件是指汽車的左/右側(cè)圍外板、左/右前翼子板、頂蓋、左/右前門外板、左/右后門外板、后背門外板、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板等沖壓零件,組裝后構(gòu)成車身的外部形狀。

   一、引 言:

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  大型覆蓋件是指汽車的左/右側(cè)圍外板、左/右前翼子板、頂蓋、左/右前門外板、左/右后門外板、后背門外板、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板等沖壓零件,組裝后構(gòu)成車身的外部形狀。大型覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜(多為立體曲面),結(jié)構(gòu)尺寸大,尺寸精度高,表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。大型覆蓋件的沖壓生產(chǎn)是汽車車身制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在沖壓生產(chǎn)中常見(jiàn)的表面缺陷有:①表面星目;②表面凹坑;③表面局部變薄、拉裂;④表面局部起皺;⑤零件剛性差;⑥表面劃傷。

  二、 表面缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施:

  圖1所示為一款SUV車型的右側(cè)圍外板,材料為SP782AUJQ,料厚0.75 mm?,F(xiàn)以該零件為例對(duì)汽車大型覆蓋件在沖壓生產(chǎn)中常見(jiàn)表面缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施進(jìn)行探討。

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  2.1 沖壓生產(chǎn)中表面星目的原因及預(yù)防措施

  表面星目是指大型覆蓋件在沖壓生產(chǎn)中表面出現(xiàn)的微小凸包,用油石檢查沖壓件的外觀質(zhì)量時(shí)可以看到表面的微小亮點(diǎn)。這些微小的缺陷會(huì)在涂裝后引起光的雜亂、不規(guī)則反射而影響外觀質(zhì)量。

  產(chǎn)生表面星目的主要原因有:①材料表面清洗不干凈或清洗油不干凈導(dǎo)致的原材料表面臟;②開(kāi)卷落料后材料清洗后保存不善或長(zhǎng)期存放導(dǎo)致的原材料表面臟;③模具清洗不干凈或模具沒(méi)有及時(shí)清洗導(dǎo)致模具表面臟;④原材料在熱鍍鋅前母材表面臟;⑤模具長(zhǎng)期生產(chǎn)后表面鍍鉻層破壞,拉延時(shí)模具與材料表面摩擦導(dǎo)致的材料表面脫鋅;⑥生產(chǎn)車間的防塵條件不好,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有灰塵落入材料表面和模具表面;⑦在進(jìn)行搬運(yùn)生產(chǎn)時(shí),工人戴普通的防護(hù)手套作業(yè)時(shí),普通防護(hù)手套與板料摩擦產(chǎn)生的毛屑掉入材料表面和模具表面;⑧修邊沖孔工序中產(chǎn)生的切粉進(jìn)入模具中。

  大型覆蓋件在沖壓生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)表面星目的位置點(diǎn)一般不固定,表面星目問(wèn)題是沖壓生產(chǎn)中的難點(diǎn),生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)表面星目最嚴(yán)重的情況是1個(gè)零件表面出現(xiàn)20多個(gè)星目,返修工時(shí)為10 min/件。減少和消除沖壓生產(chǎn)中的表面星目問(wèn)題,從而降低返修率及返修工時(shí)是沖壓生產(chǎn)中的重點(diǎn)管控項(xiàng)目。減少和消除沖壓表面星目的預(yù)防措施:①?zèng)_壓生產(chǎn)用的BL料(開(kāi)卷落料材料)必須經(jīng)過(guò)1︿2次的清洗,并保證清洗后的表面質(zhì)量達(dá)到檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求;②開(kāi)卷落料后的材料要及時(shí)用于沖壓生產(chǎn),如果暫時(shí)不能用于沖壓生產(chǎn),在轉(zhuǎn)運(yùn)及存貯過(guò)程中要妥善處理,防止BL料被弄臟;③沖壓模具特別是拉延模具必須清洗干凈,沖壓生產(chǎn)中如果有灰塵等污物落入模具表面,必須停線并用粘性布將模具表面擦干凈;④在模具表面及材料表面干凈的情況下,如果拉延時(shí)零件表面仍出現(xiàn)嚴(yán)重星目,則這種材料不能用于大型外覆蓋件的生產(chǎn),需要通知材料供應(yīng)商進(jìn)行解決;⑤模具在使用一段時(shí)間后必須重新進(jìn)行鍍鉻;⑥想辦法對(duì)生產(chǎn)大型覆蓋件的沖壓車間及生產(chǎn)線進(jìn)行封閉,防止灰塵等污物飄入沖壓線;⑦大型覆蓋件如果在人工生產(chǎn)線上生產(chǎn),則操作工進(jìn)行上下料的搬運(yùn)作業(yè)時(shí)必須戴專門的防割手套;⑧從模具結(jié)構(gòu)上采取措施不讓切粉產(chǎn)生,不讓切粉進(jìn)入模具內(nèi),不壓切粉,圖2所示將上模刃口做成銳角,使上模刃口鋒利,尖利的上模刃口能使切斷部位的材料減少2次撕裂,圖3所示在模具中設(shè)計(jì)安裝吹風(fēng)管,用壓縮空氣將切粉吹到模具外。

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  2.2 沖壓生產(chǎn)中表面凹坑的原因及預(yù)防措施。

  汽車大型覆蓋件在沖壓生產(chǎn)中出現(xiàn)表面凹坑的主要原因有:①拉延時(shí)滑塊的成形力不夠(液壓機(jī)床)或壓機(jī)的閉合高度調(diào)整不夠(機(jī)械壓力機(jī)),圖1所示的右側(cè)圍外板,拉延時(shí)右后三角形窗框及加油口部位的成形,周邊材料由于變形時(shí)的流入有起鄒的趨勢(shì),如果拉延時(shí)滑塊的成形力不夠或壓機(jī)的閉合高度調(diào)整不夠會(huì)造成上下模具最后沒(méi)有墩死,導(dǎo)致三角形窗框及加油口部位的周邊出現(xiàn)凹坑;②拉延時(shí)氣墊壓力不夠,拉延時(shí)如果氣墊的壓料力小,成形時(shí)材料流動(dòng)速度快,毛坯四周的材料容易流入凹模,最后在零件表面產(chǎn)生凹坑;③拉延時(shí)氣墊行程不夠,拉延時(shí)如果氣墊的行程小,會(huì)造成材料開(kāi)始流入凹模時(shí)壓邊圈還沒(méi)有起作用,部分材料塑性變形不充分,造成零件表面出現(xiàn)凹坑;④翻邊時(shí)模具中壓料零件的壓力不夠,大型覆蓋件的翻邊模中壓料零件的彈性元件一般為氮?dú)鈴椈?,模具使用一段時(shí)間后需要向氮?dú)鈴椈芍谐涞獨(dú)猓駝t氮?dú)鈴椈傻膲毫p小造成翻邊時(shí)壓不住料,會(huì)造成零件表面出現(xiàn)凹坑;⑤落料毛坯的尺寸出現(xiàn)異常,如某開(kāi)卷落料廠進(jìn)行SUV車型的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板的開(kāi)卷落料生產(chǎn)時(shí),操作工誤裝成了發(fā)動(dòng)機(jī)蓋內(nèi)板的開(kāi)卷落料模具,結(jié)果造成發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板落料毛坯尺寸局部變小,拉延時(shí)落料尺寸變小的部位因材料容易流入凹模型腔造成零件表面出現(xiàn)凹坑。

  預(yù)防沖壓生產(chǎn)中汽車大型覆蓋件表面產(chǎn)生凹坑的措施:①拉延時(shí)保證壓機(jī)滑塊的成形力穩(wěn)定;②拉延時(shí)保證壓機(jī)的氣墊壓力穩(wěn)定;③拉延時(shí)托桿的頂起高度要相同,且頂起高度要保持定值;④模具使用一段時(shí)間后要根據(jù)氮?dú)鈴椈傻膲毫χ甘颈碇兄甘局档拇笮∽兓蛄慵庥^的質(zhì)量判斷向氮?dú)鈴椈芍谐涞獨(dú)?;⑤要保證落料毛坯的尺寸大小。

  2.3 表面局部變薄、拉裂的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

  大型覆蓋件在沖壓生產(chǎn)中出現(xiàn)表面局部變薄、拉裂的主要原因:①開(kāi)卷落料后的材料存放時(shí)間太長(zhǎng)造成材料表面的一層油膜風(fēng)干,拉延時(shí)材料流動(dòng)困難;②拉延時(shí)模具局部位置壓料過(guò)緊,圖4所示的右側(cè)圍外板拉延工序,由于模具中平衡塊的高度調(diào)整不當(dāng)造成局部位置的壓料過(guò)緊,拉延時(shí)局部位置的材料流入凹模困難;③拉延時(shí)氣墊壓力太大,零件成形過(guò)程中材料流入凹模困難;④拉延時(shí)氣墊的行程太大,零件的成形力曲線與氣墊的壓力曲線不一致;⑤材料的特性值有變化,不同批次的材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度變化較大時(shí),延伸率小的材料拉延時(shí)易出現(xiàn)局部變薄、拉裂;⑥拉延模具長(zhǎng)期生產(chǎn)后表面鍍鉻層破壞,特別是拉延模具凹模圓角部位的鍍鉻層破壞,凹模圓角部位容易被拉毛,造成零件成形過(guò)程中材料流入凹模困難;⑦托桿頂起高度不一致,造成壓邊圈的壓料力不均勻,局部位置的壓料力大,拉延時(shí)零件局部出現(xiàn)變薄、拉裂。

  預(yù)防汽車大型覆蓋件沖壓生產(chǎn)中表面出現(xiàn)局部變薄、拉裂的措施:①開(kāi)卷落料后的材料及時(shí)用于生產(chǎn),不長(zhǎng)時(shí)間存放,如果存放時(shí)間較長(zhǎng)造成材料表面的油膜風(fēng)干,需要對(duì)材料重新進(jìn)行清洗;②針對(duì)拉延后零件四周材料的進(jìn)料情況及零件局部變薄、拉裂的情況調(diào)整拉延模具中平衡塊的高度;③拉延時(shí)的氣墊壓力大小調(diào)整合適,并將參數(shù)固化;④拉延時(shí)的氣墊行程調(diào)整到最佳參數(shù),并將參數(shù)固化;⑤要求材料生產(chǎn)廠家提供每批材料的質(zhì)保書(shū),確認(rèn)每批材料的特性值;⑥拉延模具長(zhǎng)期生產(chǎn)后表面鍍鉻層破壞,特別是拉延模具凹模圓角部位的鍍鉻層破壞后,要及時(shí)重新進(jìn)行鍍鉻;⑦點(diǎn)檢托桿的長(zhǎng)度尺寸及氣墊的平行度,保證托桿的頂起高度一致。

  2.4 表面局部起皺的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

  汽車大型覆蓋件在沖壓生產(chǎn)中出現(xiàn)表面局部起皺的主要原因:①拉延時(shí)氣墊壓力太小,材料成形時(shí)壓邊圈的壓料力不夠,造成零件表面起皺;②拉延時(shí)模具局部位置壓料過(guò)松,圖4所示的右側(cè)圍外板拉延工序,由于模具中平衡塊的高度調(diào)整不當(dāng)造成局部位置的壓料過(guò)松,沖壓時(shí)壓料緊的部位材料流入凹模困難造成變薄、拉裂,壓料松的部位因壓不住材料造成起皺;③托桿頂起高度不一致,零件成形時(shí)壓邊圈壓料緊的部位材料流入凹模困難造成變薄、拉裂,壓料松的部位因壓不住材料造成起皺;④壓機(jī)的滑塊與工作臺(tái)平行度不好,造成模具的壓料力不均勻,零件成形時(shí)壓料緊的部位材料流入凹模型腔困難造成變薄、拉裂,壓料松的部位因壓不住材料造成起皺;⑤落料毛坯的尺寸出現(xiàn)異常。

  預(yù)防汽車大型覆蓋件沖壓生產(chǎn)中表面局部起皺的措施:①將壓機(jī)的氣墊壓力調(diào)到最佳狀態(tài),并進(jìn)行固化,壓機(jī)的氣墊壓力過(guò)大,零件容易出現(xiàn)局部變薄、拉裂現(xiàn)象,壓機(jī)的氣墊壓力過(guò)小,零件容易出現(xiàn)起皺現(xiàn)象,因此要將壓機(jī)的氣墊壓力調(diào)到最佳參數(shù);②針對(duì)拉延件的起皺情況將拉延模具中平衡塊的高度調(diào)整到最佳狀態(tài),使零件既不出現(xiàn)起皺又不出現(xiàn)局部變薄、拉裂的情況;③點(diǎn)檢托桿的長(zhǎng)度尺寸及氣墊的平行度,保證托桿的頂起高度一致;④定期檢查壓機(jī)的滑塊與工作臺(tái)平行度,使壓機(jī)的滑塊與工作臺(tái)的平行度滿足標(biāo)準(zhǔn)公差要求;⑤對(duì)落料毛坯的尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)確認(rèn),保證落料毛坯的尺寸在公差內(nèi)。

  2.5 大型覆蓋件剛性差的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

  汽車大型覆蓋件在沖壓生產(chǎn)中出現(xiàn)剛性差的主要原因:①氣墊壓力小,拉延時(shí)如果氣墊的壓力小,成形時(shí)由于壓邊力小,毛坯四周的材料容易流入凹模型腔,與氣墊壓力大的條件下的拉延件比較,零件四周的材料流入量大,材料塑性變形不充分,造成沖壓件的剛性差;②氣墊的行程小,拉延時(shí)如果氣墊的行程小,會(huì)造成材料開(kāi)始流入凹模型腔時(shí)壓邊圈還沒(méi)有起作用,部分材料塑性變形不充分,造成沖壓件的剛性差;③落料毛坯的尺寸出現(xiàn)異常,如某開(kāi)卷落料廠進(jìn)行SUV車型的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板的開(kāi)卷落料生產(chǎn)時(shí),操作工誤裝成了發(fā)動(dòng)機(jī)蓋內(nèi)板的開(kāi)卷落料模具,結(jié)果造成發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板落料毛坯尺寸局部變小,拉延時(shí)落料材尺寸變小的部位因壓不住料,材料容易流入凹模,材料塑性變形不充分,造成沖壓件的剛性差;④拉延件的工藝補(bǔ)充部位出現(xiàn)拉裂,拉延件工藝補(bǔ)充部位的拉裂雖然在后序的修邊工序中可以切掉,但沖壓件的剛性比較差,不能滿足零件的使用要求。

  預(yù)防汽車大型覆蓋件沖壓生產(chǎn)中出現(xiàn)剛性差的措施:①將壓機(jī)的氣墊壓力調(diào)到最佳狀態(tài),并進(jìn)行固化;②將氣墊行程調(diào)到最佳狀態(tài),并進(jìn)行固化;③對(duì)落料毛坯的尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)確認(rèn),保證落料毛坯的尺寸在公差內(nèi);④拉延件的工藝補(bǔ)充部位出現(xiàn)拉裂的零件必須報(bào)廢。

  2.6 表面劃傷的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

  汽車大型覆蓋件在沖壓生產(chǎn)中出現(xiàn)表面劃傷的主要原因:①材料表面有劃傷;②在人工生產(chǎn)線進(jìn)行搬運(yùn)生產(chǎn)時(shí),在上料及下料的作業(yè)中發(fā)生劃傷;③零件在裝入工位器具時(shí)產(chǎn)生劃傷;④零件在運(yùn)輸及轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中發(fā)生劃傷。

  預(yù)防汽車大型覆蓋件沖壓生產(chǎn)中出現(xiàn)表面劃傷的措施:①對(duì)開(kāi)卷落料材料進(jìn)行檢驗(yàn)控制,要求材料表面無(wú)劃傷;②通過(guò)對(duì)員工上下料作業(yè)的觀察進(jìn)行改善,例如改善模具的定位形狀、增加上下料輔助裝置;③對(duì)員工將零件裝入工位器具的作業(yè)進(jìn)行觀察及改善;④對(duì)零件在運(yùn)輸及轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中發(fā)生的劃傷問(wèn)題進(jìn)行確認(rèn)并進(jìn)行改善,例如改善工位器具的結(jié)構(gòu)。

  三、結(jié)束語(yǔ):

  以上論述的是汽車大型覆蓋件的模具調(diào)試及試制結(jié)束后,在開(kāi)始批量沖壓生產(chǎn)中常見(jiàn)的表面缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施。沖壓件有些表面缺陷的產(chǎn)生原因是互相關(guān)聯(lián)的,消除一種表面缺陷會(huì)導(dǎo)致另一種表面缺陷的產(chǎn)生,或者發(fā)生一種表面缺陷的同時(shí)有另一種表面缺陷也同時(shí)發(fā)生。例如消除表面局部起皺的同時(shí)很可能造成零件局部變薄、拉裂,零件表面有凹坑的同時(shí)零件的剛性也可能不好。

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標(biāo)簽: 沖壓