文/孫剛，戴長征，熊瑞·一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司

以某車型頂蓋為例，頂蓋上表面成形主要以脹形為主，尾部流水槽的負(fù)角工藝，是由OP40、OP50 兩序模具的斜楔翻整結(jié)構(gòu)共同調(diào)整實現(xiàn)，因此對工藝設(shè)計、模具設(shè)計、模具調(diào)試的要求較高，同時導(dǎo)致模具調(diào)試與維護(hù)工作難度增大。本文介紹通過模具工藝結(jié)構(gòu)改進(jìn)和拉延筋調(diào)整等方面分析缺陷產(chǎn)生原因，解決流水槽的波浪、縮頸質(zhì)量缺陷，為后續(xù)模具維修調(diào)試提供參考。

問題現(xiàn)狀

該頂蓋流水槽在批量生產(chǎn)過程中產(chǎn)生波浪，導(dǎo)致焊裝車間無法進(jìn)行裝車，需人工對波浪缺陷進(jìn)行返修，返修率高達(dá)100%，同時Audit 評審扣B 類項，整車裝配后流水槽波浪處存在積水風(fēng)險，嚴(yán)重影響整車裝配質(zhì)量及精度，需要對波浪缺陷進(jìn)行優(yōu)化。

頂蓋流水槽成形工藝

頂蓋流水槽工藝(圖2)復(fù)雜，成形深度相對較大，需要7 序模具完成，成形工藝順序分別是OP20 拉延、OP30 預(yù)修邊、OP40 預(yù)整形、OP50 斜楔側(cè)整、OP60修邊沖孔和OP70 上翻切邊。由于流水槽無法一次成形，OP40 工序?qū)α魉圻M(jìn)行部分預(yù)整形，為OP50 流水槽最終成形做準(zhǔn)備。另外，兩次整形都采用斜楔側(cè)壓整形完成流水槽負(fù)角工藝。

圖1 流水槽波浪缺陷樣圖

圖2 流水槽工藝排布圖

波浪產(chǎn)生原因

⑴壓料面壓力。在成形過程中，壓邊力可以調(diào)整進(jìn)料流動速度，改善板料內(nèi)部應(yīng)力分布。壓邊力過小，板料流動阻力越小，增大板料內(nèi)、外應(yīng)力差，成形不充分，造成波浪。

⑵拉延筋種類。拉延筋設(shè)置是控制板料流動主要工藝，拉延筋主要分為圓筋、方筋、檻筋三種，若其選擇不當(dāng)，不能提供有效進(jìn)料阻力，使板料走料失穩(wěn)流入量過快，形成起皺波浪。

⑶凸凹模間隙。對于淺拉延脹形件，凸凹模走料成形間隙過大導(dǎo)致頂蓋成形過程中無法達(dá)到綜合應(yīng)變要求，局部塑性變形不充分，使得板料在厚度方向起伏，造成波浪。

⑷凸凹模R 角。在拉延成形或者整形時，凹模R角過大，導(dǎo)致成形過程中板料流過R 角時，產(chǎn)生阻力太小，板料流動過快產(chǎn)生波浪。

⑸成形高度。流水槽造型一次成形無法滿足需求，由于第一次整形高度要大于或者等于最終整形高度，導(dǎo)致存料過多，最終整形時，整形凸模無法將板料全部延展而產(chǎn)生波浪。

問題分析

波浪經(jīng)常出現(xiàn)拉延、翻邊、整形工序，根據(jù)圖2流水槽工藝排布圖了解流水槽的成形主要在OP40 預(yù)翻整、OP50 整形，再結(jié)合流水槽的成形工藝曲線(圖3)分析，流水槽在成形過程中板料急劇變化，產(chǎn)生局部不平，且板料流動量非常大。此處流水槽的走料是通過凸凹模壓料面和拉延筋配合控制板料的流動，若壓料面的著色率低和拉延筋與筋槽的R 角過大將導(dǎo)致板料流動過快或者過多，均會造成波浪缺陷，故需要加大流水槽成形區(qū)板料流入量的限制。

圖3 流水槽成形工藝曲線圖

解決過程

減小筋槽R 角

如圖4 所示檢查OP50 模具工藝結(jié)構(gòu)時，發(fā)現(xiàn)流水槽區(qū)域上模是利用圓筋控制此區(qū)域成形走料，使用半徑規(guī)測量下模筋槽R 角為R4mm。圓筋筋槽R 角標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計為R2mm(圖5)，剛好比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計R 角大了一倍。故分析缺陷產(chǎn)生機理是由于長期生產(chǎn)磨損導(dǎo)致筋槽R 變大，使得流水槽區(qū)域板料流動過快，整形時板料走料失衡，產(chǎn)生波浪。首先將燒焊下模筋槽R 角，將筋R 角做小，恢復(fù)至R2mm 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，保證整形時提供足夠的進(jìn)料阻力，使其塑性變形更充分。

圖4 測量筋槽R 角

圖5 拉延圓筋設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

圓筋改為方筋

因為流水槽最終成形工序為OP50，需要盡量控制板料少流動，嘗試將原來的圓筋改為方筋(圖6)，依靠拉延方筋提供制件成形所需要的進(jìn)料阻力，加劇板料的塑性變形，使流水槽整形區(qū)域板料得到充分延展，提高制件成形剛性。并且改為方筋后能降低OP50 流水槽整形凸凹模壓料面和筋槽R 角的磨損，提高模具壽命，保證后期長期生產(chǎn)的穩(wěn)定性。注意，筋與筋槽的R 角一般不能小于R2mm，避免制件表面刮鋅皮或產(chǎn)生積屑瘤影響制件成形質(zhì)量。

圖6 圓筋改為方筋

凸凹模著色提升

結(jié)合圖3 工藝流程圖可知，OP50 工序流水槽整形時，存在整形拉深工藝，因此除了筋直接控制該區(qū)域走料之外，整形凸凹模著色也至關(guān)重要，整形凸凹模在最終成形上起決定性作用，作為工作零件其著色率要求非常高，將直接影響制件成形質(zhì)量。由于長期高強度批量生產(chǎn)導(dǎo)致工作面磨損，檢查整形凸凹模著色率僅60%，導(dǎo)致部分區(qū)域壓料力不足，造成板料成形時在厚度上產(chǎn)生波動，影響板料流動的穩(wěn)定性。故需要以翻邊凸模為基準(zhǔn)研修翻邊凹模著色，使其上下壓料面著色率研修至80%，達(dá)到模具著色驗收標(biāo)準(zhǔn)。

實施以上措施優(yōu)化OP50 整形工序流水槽拉延筋及筋槽R 角后，由于在制件成形過程中板料流動減少，波浪缺陷得到控制，但在調(diào)試生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)流水槽立面R 角出現(xiàn)新增縮頸缺陷(圖7)，制件生產(chǎn)報廢率高達(dá)6.3%。

圖7 縮頸開裂缺陷樣圖

線上研修放大下模筋槽R 角使板料流動稍加增多，波浪缺陷再次出現(xiàn)，對比優(yōu)化前狀態(tài)有所減輕，不過依然無法滿足質(zhì)量要求(圖8)針對此問題反復(fù)多次燒焊調(diào)整拉延筋，同時通過對OP40 凸模R 角進(jìn)行放大等方式調(diào)整進(jìn)料分布，但均無法將模具調(diào)試至一個同時無波浪和縮頸的穩(wěn)定狀態(tài)。

圖8 波浪缺陷減輕

成形工藝改進(jìn)

對比OP40 與OP50 兩工序件流水槽邊緣走料線。發(fā)現(xiàn)兩序流水槽中部收料線相差25mm(圖9)。如圖10 所示嘗試通過調(diào)整OP40 上模流水槽翻邊凸模高度，向內(nèi)側(cè)加高10mm 方式來增加翻邊預(yù)翻深度，使得OP40 流水槽翻邊時多走10mm，最終成形位置由E 處改為F 處，增大流水槽在OP40 工序成形的預(yù)翻量，使得OP50 流水槽成形走料長度由25mm 減小至15mm，減小兩序走料差距。在OP40 下模對應(yīng)區(qū)域研配去量，調(diào)試后對比制件成形狀態(tài)，同時對OP50筋及筋槽R 角重新優(yōu)化調(diào)整。

圖9 兩序流水槽收料線對比

圖10 OP40 預(yù)翻量加深示意圖

為保證OP50 長期穩(wěn)定性，將整形凸模表面淬火，降低表面粗糙度，最終流水槽波浪消除，制件無縮頸等缺陷(圖11)。Audit 單件評分由B 降至C1，焊裝裝車無需返修，同時解決流水槽處積水問題，批量生產(chǎn)驗證制件狀態(tài)穩(wěn)定。

圖11 最終調(diào)試件

結(jié)束語

本文闡述了頂蓋流水槽波浪缺陷的產(chǎn)生機理，并通過改進(jìn)模具整形工藝及合理利用拉延筋控制走料等方法優(yōu)化質(zhì)量缺陷。此改進(jìn)方案為帶有流水槽的頂蓋模具，解決類似質(zhì)量問題時提供思路和方向。同時可為以后流水槽工藝設(shè)計做參考，從而在設(shè)計階段進(jìn)行問題規(guī)避，提高模具生產(chǎn)穩(wěn)定性及單件質(zhì)量，縮短后期模具調(diào)試周期。