汽车外覆盖件模具调试问题识别及解决方法探讨

陈望 张忠海 赵岳 牛西滨 姜志佳

摘 要：近年来，我国汽车制造业得到了飞速发展，汽车属于我国的支柱型产业，汽车内车身覆盖属于重要组成部分。车身覆盖件直接关系着车身的使用寿命，也影响着汽车企业市场竞争力、品牌形象。良好汽车覆盖件可实现汽车整体寿命的提升，增加车身的美观性，车内的舒适性等。本文主要研究汽车外覆盖件模具调试，从问题识别、解决方式入手开展分析，所得结论仅供参考。

关键词：汽车外覆盖 模具调试 问题识别 解决方法

Abstract：In recent years， China's automobile manufacturing industry has developed rapidly， and automobiles belong to China's pillar industry， and the body coverage of automobiles is an important part. Body cover parts are directly related to the service life of the body， and also affect the market competitiveness and brand image of automobile enterprises. Good car cover parts can improve the overall life of the car， and increase the aesthetics of the body， and the comfort inside the car. This paper mainly studies the mold debugging of automotive exterior cover parts， and analyzes the problem identification and solution methods， and the conclusions obtained are for reference only.

Key words：automobile outer covering， mold debugging， problem identification， solution

1 引言

汽车车身内汽车覆盖件属于重要部件，其直接关系着汽车的美观度，进而在汽车生产制造中对汽车覆盖件有较高的要求。只有精准的控制汽车覆盖件的尺寸、形状、表面质量，能够确保车身设计与初期设计契合。同时，车身覆盖件生产可将汽车生产成本、开发周期解决。通过确保覆盖件生产质量及效率，加强环节入手，可全面落实管控。现代车身覆盖件自动化生产中，上料及下料工序属于关键环节，会影响精度、效率及覆盖件质量。

2 汽车覆盖件分析

汽车覆盖件为发动机覆盖、底盘覆盖，构建车身、驾驶室，属于金属薄层，由显著的空间形态，属于汽车重要内部零件。汽车覆盖件质量较高，零件材料较薄，结构尺寸较大，空间形态较为复杂，且刚度较大，具有较好的工艺性。依照分类标准实施，其分类措施不同，按照覆盖件功能、位置分类，可划分为外部、内部及骨架三类覆盖件。按照加工工艺分类，可划分为对称、非对称、双冲压、凸缘、压弯成型几类。按照大小与质量，可划分为大型、中型及小型覆盖件。

不管何類覆盖件分类，在加重期间，会经过多项工艺，包括：落料、拉延、翻边、整形、冲孔及修边，为更好的节省空间，需要合并相应的工序，比如：落料+拉延， 翻边+修整，冲孔+修边等。一般需要借助3-6台压力机，选择双动压力机布局，单动压力机、其他设备为辅等组成，其他设备为上料、下料、传递、检测机构等。覆盖件加工工艺流程能够为冲压线设备布置奠定基础，为熟悉布置情况，需要了解覆盖件加工流程。为实现覆盖件加工流程的深入了解，本文对某汽车覆盖件冲压生产进行调查。结果表明，将板材分离后，进给装置会以此将板材送入到冲压基床A当中，并在其中成型，以此完成落料工序。上料与下料机械借助端拾器加工，将机床A工件完成，依照特定轨迹，传输工件到机床B内，经过机床B冲压成型，以此完成拉伸。上料、下料机械手借助端拾器完成机床B工作，依照轨迹输送到机床C内，经过机床C修边、冲压成型后，上料、下料机械手借助端拾器在机床C内加工完成工件，依照原本规定传输到机床D内，在其中实施翻边、冲压成型之后，上料、下料机械手借助端拾器将机床D内加工的工件依照特定的轨迹，传输到机床E内的。经过冲压成型、冲孔及修边工序之后，依照特定的轨迹，传输到成品检测装置内，检测合格之后，借助成品码垛机器人实施码垛处理。

3 汽车外覆盖件模具调试现存问题

目前，汽车外覆盖件模具调试存在着很多的问题，本文从生产质量不达标、调试效率低、间隙调试不足等方面入手，分析汽车外覆盖件模具调试问题，主要如下。

3.1 生产质量难以达标

生产质量与既定标准不契合，会制约整车质量。汽车生产领域内，外覆盖件强度、抗疲劳性及刚度要求较高。实际生产期间，外覆盖件弯曲回弹较大，会导致覆盖件变薄、开裂，对整车质量造成影响。其次，若是私自、盲目处理调试问题，会增加成本，提高外覆盖件、模具制造周期、成本。基于此，优化外覆盖工艺、外覆盖调试可将上述问题解决，能够确保生产质量的提升，可达既定目标，确保生产质量。

3.2 场调试效率低下

现场调试效率较低会对整车造成影响，通常情况下，现场调试效率低，在调试期间拉伸模开裂、起皱问题普遍存在，很难及时解决，会影响调试问题。其次，在拉伸调试期间，工作人员未能对制件受力状态进行分析，只有在此基础上，按照制件状态，科学使用塑性变形理论，才可促使人员达到要求。工作人员需要针对性分析这一问题，制定针对性的解决方案，进而模具调试效果较差。

3.3 折边反弹存在

一般情况下，实施剪边工序之后，会进行折边、翻边等作业，折弯轮廓为非直线，折边会导致产品产生伸缩变形，产品材料内部出现不均匀回弹，很难恢复应力。若折弯轮廓线属于直线，线条两端弯曲应力非连续，一次成形会导致工件过硬，使得弯曲周边板面不均匀回弹，很难恢复应力，导致产品面外部变形。增加缺口或残肉形状，吸收或补偿弹性变形，可确保弹性变形均匀，将产品回弹减少。调整翻边刀块的高度，可促使翻边时间差变化，改变弹性应力分布，从而改变产品的回弹量。汽车覆盖件的折叠一般需要2～3道工序完成。每道工序完成后，释放回弹恢复应力，不同工序能够将应力释放顺序改变，调整工序折叠工艺布局，可将产品回弹量减少。

3.4 间隙调整有待优化

汽车外覆盖件模具调试内问题较多，需要注意间隙调整与优化。间隙调整优化指的是，首次调试期间，无法将间隙控制到均匀状态内。所以在这个前提下，工作人员只能做好上下模具间隙的研究匹配工作，并根据受力状态进行整改，否则无法做好模具调试工作。而在这个过程中，外覆盖件尺寸具有一定的公差范围，在设计期间，设计师需要矫正间隙，科学合理设计。只有设计人员解决间隙问题，才可确保板拉伸顺利开展，更好的控制工件起皱情况。

4 汽车外覆盖件模具调试的控制

汽车外覆盖件模具调试控制要全面。以下从减少外覆盖件开裂现象、提高生产稳定性、优化凹模进风口设计等方面对汽车外覆盖件模具调试控制进行分析。

4.1 减少外覆盖件拉裂现象

汽车外覆盖件模具调试的第一步是减少外覆盖件的拉裂。如果工人在工件调试过程中选择增大径向拉应力以消除皱纹，则会增加工件开裂的风险。但在此过程中，如果工作人员注重保证减少裂纹，往往有可能降低径向拉应力，增加切向压应力，导致工件成形不足，甚至起皱。其次，工作人员在减少工件拉伸开裂的同时，要保证板材弯曲处于稳定的应力状态，从而提高模具调试的整体控制水平。

4.2 增强生产稳定性

汽车覆盖件模具调试的关键是提高生产的稳定性。在开始模具调试时，工作人员要考虑到板材的规格和尺寸往往比实际需要大很多。因此针对这种情况，在提高生产稳定性的过程中，工作人员应在每一轮调试中逐步减小板材的尺寸，以最大限度地提高材料的利用率。在这个过程中需要注意的是，在生产过程中购买的钢卷只是针对某一个零件的规格和尺寸，这样会导致调试后期由于板材尺寸的减小而造成卷的浪费。因此，为了降低采购成本和损耗，就必须做好模具调试工作，提高生产的稳定性。

4.3 优化凹模入口设计

汽车外覆盖件模具调试的控制还体现在模具进气道设计的优化上。在优化模具入口设计的过程中，工作人员首先要避免模具冲击钣金造成工件表面的冲击线和滑移线，这样会影响车身外观。其次，在优化模具进料口设计时，工作人员可以根据板材厚度采用不同尺寸的进料口。而设计人员在设计时应合理调整压紧力大小，调整拉伸间隙，以保证物料流动顺畅，进一步提高拉延筋的实际效果。

4.4 加强CAE技术应用

科学技术迅速发展，产品朝着多元化、复杂化及智能化的发展。若项目复杂，人们可借助计算机辅助技术即CAE（Computer Aided Engineering），精准设计、分析与测试产品。计算机技术、工程分析技术结合物为CAE分析技术，在三维建模基础上，产品设计之初九结合实际实施结构仿真分析、设计及评价，从多方案内甄选最佳方案。工程应用期间，CAE分析技术需要CAE软件的支持，其为技术载体，CAE软件为专用及通用软件。专用软件能够分析、预测与优化特定对象性能软件，通用软件指的是分析、预测与评价各类物体的物理力学性能，属于优化型软件。一般用于CAE的大型通用商业化软件有HYPERWORKS、SYSNOISE、FLUENT、ADAMS以及ANSYS等。

5 实际案例分析

5.1 门外覆盖件作为白车身的一部分，其表面质量要求更为严格，其属于浅拉延胀形模具

现以某车型后门外覆盖件为例进行具体阐述。在将外覆盖件的生产速度从7倍提高到15倍的过程中，用油石检出外覆盖件表面有许多平池钣金波缺陷。如果超过封样，则单道评定为B类缺陷，严重影响零件的质量和生产能力。加速后，逐步分析板料缺陷产生的原因：（1）未更换模具；（2）未更换钣金厂家：（3）提速前已设定设备气垫压力；（4）新设备。综合考虑后，首先对设备的成形速度进行优化，这是伺服压力机的优势所在。通过充分利用，可以减少和减少瘪塘的数量，但还不能满足目前的生产要求。其次，考慮模具排气问题，速度快导致排气不良，导致收缩缺陷。为了遵循不移动模具的前提，将原来直径6mm的排气孔扩大到直径10mm。生产验证后，收缩率缺陷的消除相当于密封样品的质量。通过改进，提高了零件的表面质量，提高了生产能力。

5.2 发动机盖外覆盖件作为整车的前脸部分对其质量的要求极其严格，在当前提速大形势下也逃脱不了被提速命运

下面介绍一下发动机盖外覆盖件加速时出现的问题。外附件冲孔次数由9次逐渐增加到15次后，修整工艺后的油石检查表面出现凸条缺陷。修边顺序模具结构分析：（1）压边器非功能区蓝油着色；（2）机械手爪；（3）打孔排气。逐步排除故障后针对以上分析，消除1点和2点。检查机械手吸盘的布置，

得出抓取力分布不均匀的结论。建议厂家人员重新安排吸盘的分布。此时生产节拍为12次。改进后，缺陷被消除。当生产节拍提高到14倍时，零件出现不规则的波状缺陷。无法生产。经测试确认，是切边顺序排气不良导致工件出现凸条缺陷。在冲床的非功能区增加开启方式，以消除气体。通过该措施，生产周期提高到15倍，无边缘缺陷，达到了预期目标。

5.3 折边解决措施

5.3.1 调整折边时间差

通过调节折刀块的高度，可将刀块、产品的接触时间错开，形成专业时间差。折叠时间差会加速产品材料内部弹性回弹，导致应力产生变化，使得回弹量变化。针对这类问题，可在后折边刀两侧增加10mm。或者是在中间位置增加10mm。两种方案对比，调整之后的第二个方案回弹量可减少，前回弹量增加。

5.3.2 增加余肉造型

产品后方的折叠线为弧形，折叠时的材料是拉伸的过程。通过添加多余的肉形来补充物料的不足，使物料变形更加均匀，减少回弹量。方案1为添加残肉建模，方案3为不添加残肉建模。由于添加了补充造型，产品在折叠过程中补偿了材料的拉伸。材料折叠应力降低，折叠后回弹量大大降低。

5.3.3 增加法兰边缺口

引擎盖前后折叠轮廓线属于弧形，折叠期间，前面材料被压缩，后边材料被拉伸，材料塑性变性之后，弯曲应力较大。产品法兰边添加缺口形状，可将材料的塑性变形难度降低，将残余应力减少，降低零件回弹。第一个方案，在前法兰、后法兰中间增加缺口，方案二为不增加缺口，对比之后发现缺口尺寸为100mm，高度为3mm，对比回弹结果可得知，增加缺口后，零件回弹量明显减少。通过在弧形下摆位置增加缺口、增加切割边线，可将下摆反弹减少。

6 结语

综上所述，汽车外覆盖件模具调试的研究与控制是一项系统的工作，所以工作人员只有通过合理的模具调试方法，才能提高控制的实际效果，达到提高外覆盖件质量的目的，并在此基础上完成汽车外覆盖件模具的开发。在调试汽车外覆盖件模具时，应注意以下几个条件：（1）拉拔模具应有足够的排气，并增加排气孔直径或数量，以满足高速生产的要求。（2）膨化件和拉深件应配备带回料功能的弹簧销，防止真空带件因高速运转而造成。（3）提速过程中，应考虑零件的形成接触速度。成型速度过快会导致压紧力、成型速度和物料流动速度的变化，因此需要对压紧曲线进行优化。（4）凸出式大切边冲床应做成中空，以保证排气。（5）压板的非功能区空开，避免速度增加后产生压痕。（6）在考虑坯料压板的蓝油着色时，还应考虑对尾翻边结构的影响。（7）对于有精准定位销的模具，应适当减小定位销的锥度，以消除高速生产过程中机械手位置偏差造成的精准定位碰撞。（8）在保证整线速度的同时，压下速度和机械手抓放速度要降到最低。（9）抬拍子和放置部件的机械手碰撞定位时，尽量调整机械手的位置。

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