文/何磊，蘇然，沈鐳，姜光明，徐洪海·北京奔馳汽車有限公司
某汽車后備廂內板生產過程中對溫度和板料性能波動非常敏感，生產中經常出現滑移起皺和開裂交替發生情況，為了解決此問題，將生產表現和CAE 分析相結合，從工藝參數、模具、設備、板料全方面系統地進行分析優化，從而提高此零件的生產表現。
背門內板是典型的車身內覆蓋件之一，該零件曲面形狀復雜，一般為空間三維曲面，且外形尺寸大，具有許多凸臺和凹槽，在沖壓過程中容易出現開裂和起皺現象。某車型后備廂內板在生產中，經常出現滑移起皺和開裂交替發生情況，如圖1 所示。每批次都要調整氣墊力、涂油等工藝參數。影響了生產效率，同時也產生了較多返修和報廢，解決此問題非常迫切。
圖1 零件缺陷
基本信息
工藝方案
此零件共分為5 序模具，具體方案內容為：OP10 拉延；OP20 切邊側切邊沖孔；OP30 側切邊沖孔側沖孔；OP40 整形；OP50 沖孔側沖孔。OP10 拉延造型如圖2 所示。
圖2 拉延造型
板料形狀及板料信息
板料形狀為弧形料，如圖3 所示。某車型后備廂內板板料信息和性能見表1 和表2。
圖3 板料形狀
表1 內板板料信息
表2 板料性能表
問題分析
模具成形裕度低
圖4 減薄率
圖5 MAX failure
經生產驗證，此模具從滑移起皺到零件開裂，模具裕度范圍為12mm，如圖6 所示。
圖6 模具裕度范圍
模具對溫度比較敏感
生產初期由于模具溫度低，滑移線較大，生產中后期由于板料和模具發生摩擦，導致模具溫度持續升高，根據熱脹冷縮原理，凹模和壓邊圈工作面之間的間隙會變小，從而增大了此件拉延走料時的阻力，走料變少，零件容易發生開裂情況。從剛開始生產到生產1000 件左右滑移線位置變化9mm左右，如圖7 所示。
圖7 生產過程中滑移線變化
模具對板料性能波動比較敏感
模具對板料性能波動比較敏感，生產過程中，換不同卷料后滑移線位置也有6mm 左右變化量，如圖8所示。
圖8 不同卷料滑移線變化
解決方案
涂油調整
通過增大涂油可增大板料潤滑性，改善零件開裂情況。經生產驗證，最終將上表面涂油由0.5g/m
2改為1.0g/m
2，涂油更改前后對比如圖9和圖10所示。
圖9 涂油更改前
圖10 涂油更改后
增加吹氣裝置
從此零件的CAE 分析結果來看，其減薄率為25.9%，如圖4 所示，MAX failure 為0.9，如圖5 所示，可以看出此處開裂風險很大，此零件在設計階段模具裕度就不足。
圖11 增加吹氣裝置
監控板料性能
對每批次卷料進行檢測監控，如圖12 所示，發現板料性能出現較大波動時及時預警，并提前制定相關方案，減少線上停機和零件返修及報廢量。
圖12 板料性能監控
使用拉伸墊分段編輯功能
利用AutoForm 對零件進行拉延成形分析發現，滑移線產生時機為到底前55mm，如圖13 所示，開裂發生時機為到底前10mm 左右。
圖13 CAE 分析滑移線產生時機
根據分析結果，在滑移產生前先使用小的壓邊力，使板料多流入，儲存一些板料，當滑移線開始產生時，使用較大的氣墊力，控制滑移，壓機拉伸墊分段設置如圖14 所示，拉伸墊壓力曲線如圖15 所示。
圖14 壓機拉伸墊分段設置
圖15 拉伸墊壓力曲線
項目創新與效益
項目創新
此項目不僅僅只是針對于模具進行優化，而是從工藝參數、模具、設備、板料全方面系統地進行分析優化。
⑵模具：拋光模具圓角，減小表面粗糙度值，增加吹氣裝置，控制溫度變化。
利用設備提供的壓縮空氣對模具進行吹氣降溫，增加的吹氣裝置如圖11 所示。通過吹氣降溫盡可能減少生產過程中模具溫度變化量，使模具溫度盡可能保持穩定。
經濟效益
⑴每批次可減少停機時間約15min，全年生產約56 批次，因此全年可減少停機約14h，可減少停機費用約50 萬元。
⑵每批次可減少返修30 件，全年可減少返修1680 件，每個件返修時間約5min，可減少返修工時約140h。
結束語
目前經過長時間、多批次、大產量的驗證，此件生產穩定，此項目的實施使我們對類似零件成形問題有了更加深刻的認識；同時壓機拉伸墊分段編輯功能也是首次使用，此次使用也為分段編輯功能的應用積累了豐富的經驗。
——文章選自：《鍛造與沖壓》2021年第24期
