汽車覆蓋件中的門內(nèi)板屬于深拉深零件，材料變形量很大，經(jīng)常發(fā)生零件成形后料片已經(jīng)變薄到極限，生產(chǎn)中某些外部條件發(fā)生變化就會(huì)導(dǎo)致零件突然出現(xiàn)暗傷或開(kāi)裂，然而要從每分鐘15個(gè)零件的生產(chǎn)沖次中發(fā)現(xiàn)偶發(fā)的暗傷開(kāi)裂零件，單純靠人工檢查是很難做到的，但這些暗傷開(kāi)裂的零件流轉(zhuǎn)到后道工序的問(wèn)題又很嚴(yán)重，因?yàn)榘祩苡锌赡軐?dǎo)致零件在點(diǎn)焊或油漆烘烤的過(guò)程中直接開(kāi)裂，產(chǎn)生影響車身強(qiáng)度的安全問(wèn)題，所以，暗傷開(kāi)裂零件是沖壓車間著重控制的問(wèn)題。作為維護(hù)批量生產(chǎn)的模具維修人員，需要用最少的改動(dòng)解決生產(chǎn)中的暗傷開(kāi)裂問(wèn)題，然而不同位置的暗傷開(kāi)裂有著不同的維修方法，本文選擇了一個(gè)門內(nèi)板，其暗傷開(kāi)裂位置具有典型性，特將此作為案例，具體說(shuō)明此類問(wèn)題的解決方案。難點(diǎn)及問(wèn)題
我們車間某車型的左右前門內(nèi)板采用一模兩件工藝，左右件每周產(chǎn)量各3000余件，每次生產(chǎn)完，總有1.22%左右的零件存在暗傷開(kāi)裂現(xiàn)象，需要去倉(cāng)庫(kù)排查6000多個(gè)零件，有時(shí)未能排查出缺陷零件而直接流到后道工序，導(dǎo)致A類質(zhì)量事故。這款前門內(nèi)板產(chǎn)品在AB柱位置采用的是一次成形到位的沖壓工藝，屬于深拉深零件，再?gòu)倪@個(gè)零件造型特征上看，暗傷開(kāi)裂的位置接近拉深的最深點(diǎn)，拉深深度為136.8mm，如圖1所示。頻繁出現(xiàn)暗傷開(kāi)裂是在B柱位置，其缺陷表現(xiàn)為針眼狀的縮頸，條狀暗傷，甚至直接開(kāi)裂，如圖2從左至右所示。
原因分析
該前門內(nèi)板材料牌號(hào)為DX57D+Z100MB，料厚為0.7mm，材料性能參數(shù)如表1所示。這種材料性能允許其減薄率在25%左右，因此，設(shè)定零件Autoform模擬成形的最大減薄率控制在25%的范圍之內(nèi)，基本可以避免后期零件批量生產(chǎn)中暗傷開(kāi)裂的發(fā)生。
此前門內(nèi)板零件沖壓工藝安排為OP10落料→OP20拉深→OP30切邊沖孔→OP40側(cè)切側(cè)沖孔→OP50側(cè)切側(cè)沖孔→OP60整形翻邊。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的暗傷開(kāi)裂現(xiàn)象分析，問(wèn)題發(fā)生在OP20拉深工序上，因此，我們首先通過(guò)對(duì)OP20拉深造型工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行Autoform成形模擬分析，得到的結(jié)果是：暗傷開(kāi)裂區(qū)域減薄率已經(jīng)達(dá)到30.7%，從理論上判斷屬于開(kāi)裂高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，如圖3所示。另外，請(qǐng)鋼材制造廠做FLD測(cè)量，在實(shí)際料片上畫網(wǎng)格，然后在成形后測(cè)量實(shí)際拉深零件減薄率，發(fā)現(xiàn)這個(gè)位置的減薄率達(dá)32.5%，如圖4所示。
鑒于上述理論與實(shí)際的綜合分析，可確定生產(chǎn)中頻繁的暗傷開(kāi)裂問(wèn)題是由于減薄率遠(yuǎn)大于25%導(dǎo)致的，由此我們確定了改善的方向：⑴修改OP20拉深造型，需將成形模擬的減薄率控制在25%以內(nèi)；⑵在已經(jīng)批量生產(chǎn)的模具上維修，首先要保證不影響生產(chǎn)，希望通過(guò)最小的模具改動(dòng)量來(lái)達(dá)到目標(biāo)。對(duì)應(yīng)方案
為了減少模具的改動(dòng)，選擇不改變零件原有設(shè)計(jì)工藝（如不采用將OP20拉深深度做淺，然后在整形模中追加整形量)的前提下，對(duì)現(xiàn)有模具成形狀態(tài)進(jìn)行分析。觀察其拉深模工藝造型特點(diǎn)，分析材料流動(dòng)情況(圖5)，材料由壓邊圈經(jīng)過(guò)A、B兩個(gè)位置到達(dá)C點(diǎn)最終成形，并且在接觸B點(diǎn)時(shí)，材料在這個(gè)位置的長(zhǎng)度是截線b(圖6)，最后再由截線b拉長(zhǎng)至截線c，即C點(diǎn)的成形基本取決于截線b的長(zhǎng)度，因此問(wèn)題考慮的角度就是如何將B點(diǎn)位置的截線長(zhǎng)度加長(zhǎng)。
分析產(chǎn)品形狀與OP20成形工藝造型，B點(diǎn)位置是屬于工藝補(bǔ)充面，即廢料區(qū)，而且這個(gè)廢料區(qū)的高度高于產(chǎn)品形狀，這種工藝造型起的作用是吸收局部區(qū)域的余料，防止起皺發(fā)生，但這又導(dǎo)致了C點(diǎn)成形時(shí)形成了局部凹坑，使得料長(zhǎng)變短，不能完全滿足C點(diǎn)成形需要，所以，需平衡B區(qū)起皺與C點(diǎn)的暗傷開(kāi)裂問(wèn)題，但只要將起皺點(diǎn)控制在廢料區(qū)就可以接受。從分析拉深工藝造型中B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的截線長(zhǎng)度b來(lái)看，如果將b長(zhǎng)度變長(zhǎng)，那就有利于C點(diǎn)位置的成形，減少極限變形量。根據(jù)這個(gè)想法，結(jié)合產(chǎn)品造型，將工藝補(bǔ)充面按產(chǎn)品的形狀直接延伸，修改后的造型如圖7所示。
此造型使得b線段長(zhǎng)度與c線段長(zhǎng)度接近，接著用修改后的造型通過(guò)理論模擬確定改善是否有效。在實(shí)施模擬軟件Autoform分析時(shí)，為了讓模具修改量最少，在設(shè)定參數(shù)時(shí)除了更換有修改的工藝造型數(shù)據(jù)外，其他參數(shù)沿用之前模擬所用的數(shù)據(jù)，如摩擦系數(shù)、拉伸筋、料片大小、料片位置、壓邊圈壓力等都保持不變。工藝造型修改后的模擬結(jié)果，由原來(lái)減薄率30.7%降到了21.1%，理論上優(yōu)化效果明顯（圖8)，達(dá)到之前理論模擬設(shè)定的、控制在25%之內(nèi)的要求。
有了理論模擬效果的支持，在實(shí)際模具修改中只需要將模具按造型修改即可。在模具修改前，首先需確定在工藝造型修改中型面未做更改的部分，以及造型是以哪個(gè)型面作為基準(zhǔn)所作的修改，然后再確定實(shí)際模具中對(duì)應(yīng)的位置。通過(guò)CATIA軟件中造型修改區(qū)域與實(shí)際模具造型的比對(duì)，確定圖9所示紅色剖面線區(qū)域是數(shù)模修改中與實(shí)際模具對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)面。
根據(jù)CATIA軟件中造型修改運(yùn)用的方法，直接將產(chǎn)品基準(zhǔn)面沿切線方向往外延伸，如圖10所示的箭頭方向，然后將外延的面與側(cè)壁交接處通過(guò)R角過(guò)渡。制定模具打磨方案為：模具鉗工用直尺在模具基準(zhǔn)面上作比對(duì)，在直尺緊貼基準(zhǔn)面后，將與直尺干涉的面都打磨掉，直到放在基準(zhǔn)面上的直尺與模具型面完全貼合，然后再與交接面倒R角，通過(guò)R規(guī)測(cè)量做到與CATIA數(shù)據(jù)一致。
凸模由模修鉗工用氣動(dòng)槍打磨將其造型做成與模擬數(shù)據(jù)一致后，再將打磨位置用油石與砂紙精細(xì)拋光，直至模具表面如鏡面般光滑。同樣，凹模需將與凸模對(duì)應(yīng)位置的凹坑用電焊補(bǔ)全，并將電焊后的型面打磨及拋光成鏡面，然后再通過(guò)拉深調(diào)試，得到不傷不裂的拉深成形件，在完成拉深成形件后，需要通過(guò)制作FLD的方法測(cè)量實(shí)際的材料減薄率。取一張料片，在對(duì)應(yīng)區(qū)域用電解液畫出網(wǎng)格，然后用帶網(wǎng)格的料片調(diào)試出不傷不裂的拉深成形件，通過(guò)掃描將網(wǎng)格的變形值輸入電腦，并測(cè)量其實(shí)際減薄率，得到的結(jié)果為該區(qū)域減薄率降到25.3%，實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化量有7.2%（圖11)，達(dá)到預(yù)期。
同時(shí)，通過(guò)放大三倍的放大鏡觀察原暗傷開(kāi)裂點(diǎn)，比較優(yōu)化前與優(yōu)化后材料表面顆粒粗細(xì)的變化情況，發(fā)現(xiàn)二者材料表面的差異很大，用肉眼就能看出區(qū)別：優(yōu)化前拉深件的表面材料顆粒變粗嚴(yán)重，優(yōu)化后拉深件的表面比較細(xì)膩，如圖12所示。
對(duì)局部造型優(yōu)化后的模具，首先用小批量（300件左右)試生產(chǎn)來(lái)驗(yàn)證其可靠性，在小批量生產(chǎn)時(shí)檢查每個(gè)零件在這個(gè)位置的表面顆粒度，確定結(jié)果沒(méi)問(wèn)題；然后，跟蹤大批量生產(chǎn)，抽樣檢查生產(chǎn)狀態(tài)，確定結(jié)果沒(méi)問(wèn)題；最終通過(guò)四個(gè)月的大批量生產(chǎn)跟蹤，未發(fā)現(xiàn)明顯的暗傷開(kāi)裂零件，說(shuō)明上述優(yōu)化方案有效果。類似造型問(wèn)題引起的暗傷開(kāi)裂現(xiàn)象，在沖壓車間還有幾個(gè)側(cè)圍零件，其角踏板位置也有偶發(fā)暗傷開(kāi)裂的情況，因此，我們將上述前門內(nèi)板的優(yōu)化方案運(yùn)用在側(cè)圍模具上，首先也是通過(guò)Autoform模擬，確認(rèn)原工藝補(bǔ)充面造型條件下產(chǎn)品區(qū)的減薄率為23.4%，然后通過(guò)工藝補(bǔ)充面造型優(yōu)化后的數(shù)模模擬，得到產(chǎn)品區(qū)的減薄率結(jié)果為12.2%。從模擬結(jié)果判斷，同樣的優(yōu)化方案用在側(cè)圍上也同樣能減少產(chǎn)品區(qū)材料的減薄量，從而能更大程度地減少暗傷開(kāi)裂的發(fā)生，圖13所示為側(cè)圍零件工藝補(bǔ)充面造型優(yōu)化及模擬結(jié)果，優(yōu)化前后通過(guò)Autoform模擬結(jié)果可知，減薄率降了10%左右，如圖14所示。在實(shí)際模具上實(shí)施改善后，成形零件狀態(tài)如圖15所示。
工藝補(bǔ)充面優(yōu)化完成后，首先也是通過(guò)小批量生產(chǎn)時(shí)檢查每個(gè)零件狀態(tài)，驗(yàn)證其有效性，然后再大批量跟蹤其穩(wěn)定性，通過(guò)每周1200件左右的產(chǎn)量跟蹤三個(gè)月，期間在這個(gè)位置未發(fā)現(xiàn)暗傷開(kāi)裂現(xiàn)象，說(shuō)明此方案的優(yōu)化同樣有效果。結(jié)束語(yǔ)
上述類型的工藝補(bǔ)充面造型優(yōu)化，對(duì)模具的修改量少且具有通用性，能解決此類造型特點(diǎn)的模具在批量生產(chǎn)中偶發(fā)的暗傷開(kāi)裂問(wèn)題。在模具上實(shí)施前，需分析清楚暗傷開(kāi)裂的方向與原因，通過(guò)理論模擬及實(shí)際FLD測(cè)量結(jié)果判斷減薄率的值，再將工藝補(bǔ)充面優(yōu)化后的造型在理論模擬上得到驗(yàn)證，使得減薄率控制在可接受范圍內(nèi)，然后實(shí)施于實(shí)際模具中，并在出件后再次用FLD測(cè)量，確認(rèn)優(yōu)化件實(shí)際減薄率的值是否得到改善，最后，通過(guò)小批量及大批量生產(chǎn)跟蹤，確認(rèn)其穩(wěn)定性與有效性。
