某汽车后备厢内板成形问题优化

文/何磊，苏然，沈镭，姜光明，徐洪海·北京奔驰汽车有限公司

某汽车后备厢内板生产过程中对温度和板料性能波动非常敏感，生产中经常出现滑移起皱和开裂交替发生情况，为了解决此问题，将生产表现和CAE 分析相结合，从工艺参数、模具、设备、板料全方面系统地进行分析优化，从而提高此零件的生产表现。

背门内板是典型的车身内覆盖件之一，该零件曲面形状复杂，一般为空间三维曲面，且外形尺寸大，具有许多凸台和凹槽，在冲压过程中容易出现开裂和起皱现象。某车型后备厢内板在生产中，经常出现滑移起皱和开裂交替发生情况，如图1 所示。每批次都要调整气垫力、涂油等工艺参数。影响了生产效率，同时也产生了较多返修和报废，解决此问题非常迫切。

图1 零件缺陷

基本信息

工艺方案

此零件共分为5 序模具，具体方案内容为：OP10 拉延；OP20 切边侧切边冲孔；OP30 侧切边冲孔侧冲孔；OP40 整形；OP50 冲孔侧冲孔。OP10 拉延造型如图2 所示。

图2 拉延造型

板料形状及板料信息

板料形状为弧形料，如图3 所示。某车型后备厢内板板料信息和性能见表1 和表2。

图3 板料形状

表1 内板板料信息

表2 板料性能表

问题分析

模具成形裕度低

从此零件的CAE 分析结果来看，其减薄率为25.9%，如图4 所示，MAX failure 为0.9，如图5 所示，可以看出此处开裂风险很大，此零件在设计阶段模具裕度就不足。

图4 减薄率

图5 MAX failure

经生产验证，此模具从滑移起皱到零件开裂，模具裕度范围为12mm，如图6 所示。

图6 模具裕度范围

模具对温度比较敏感

生产初期由于模具温度低，滑移线较大，生产中后期由于板料和模具发生摩擦，导致模具温度持续升高，根据热胀冷缩原理，凹模和压边圈工作面之间的间隙会变小，从而增大了此件拉延走料时的阻力，走料变少，零件容易发生开裂情况。从刚开始生产到生产1000 件左右滑移线位置变化9mm左右，如图7 所示。

图7 生产过程中滑移线变化

模具对板料性能波动比较敏感

模具对板料性能波动比较敏感，生产过程中，换不同卷料后滑移线位置也有6mm 左右变化量，如图8所示。

图8 不同卷料滑移线变化

解决方案

涂油调整

通过增大涂油可增大板料润滑性，改善零件开裂情况。经生产验证，最终将上表面涂油由0.5g/m2改为1.0g/m2，涂油更改前后对比如图9和图10所示。

图9 涂油更改前

图10 涂油更改后

增加吹气装置

利用设备提供的压缩空气对模具进行吹气降温，增加的吹气装置如图11 所示。通过吹气降温尽可能减少生产过程中模具温度变化量，使模具温度尽可能保持稳定。

图11 增加吹气装置

监控板料性能

对每批次卷料进行检测监控，如图12 所示，发现板料性能出现较大波动时及时预警，并提前制定相关方案，减少线上停机和零件返修及报废量。

图12 板料性能监控

使用拉伸垫分段编辑功能

利用AutoForm 对零件进行拉延成形分析发现，滑移线产生时机为到底前55mm，如图13 所示，开裂发生时机为到底前10mm 左右。

图13 CAE 分析滑移线产生时机

根据分析结果，在滑移产生前先使用小的压边力，使板料多流入，储存一些板料，当滑移线开始产生时，使用较大的气垫力，控制滑移，压机拉伸垫分段设置如图14 所示，拉伸垫压力曲线如图15 所示。

图14 压机拉伸垫分段设置

图15 拉伸垫压力曲线

项目创新与效益

项目创新

此项目不仅仅只是针对于模具进行优化，而是从工艺参数、模具、设备、板料全方面系统地进行分析优化。

⑴工艺参数：调整涂油参数。

⑵模具：抛光模具圆角，减小表面粗糙度值，增加吹气装置，控制温度变化。

⑶设备：首次开发使用拉伸垫分段编辑功能。

⑷板料：对板料性能进行监控，制定相应处理措施。

经济效益

⑴每批次可减少停机时间约15min，全年生产约56 批次，因此全年可减少停机约14h，可减少停机费用约50 万元。

⑵每批次可减少返修30 件，全年可减少返修1680 件，每个件返修时间约5min，可减少返修工时约140h。

结束语

目前经过长时间、多批次、大产量的验证，此件生产稳定，此项目的实施使我们对类似零件成形问题有了更加深刻的认识；同时压机拉伸垫分段编辑功能也是首次使用，此次使用也为分段编辑功能的应用积累了丰富的经验。