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)生變化就會導(dǎo)致零件突然出現(xiàn)暗傷或開裂，然而要從每分鐘15個零件的生產(chǎn)沖次中發(fā)現(xiàn)偶發(fā)的暗傷開裂零件，單純靠人工檢查是很難做到的，但這些暗傷開裂的零件流轉(zhuǎn)到后道工序的問題又很嚴(yán)重，因為暗傷很有可能導(dǎo)致零件在點焊或油漆烘烤的過程中直接開裂，產(chǎn)生影響車身強度的安全問題，所以，暗傷開裂零件是沖壓車間著重控制的問題。作為維護(hù)批量生產(chǎn)的模具維修人員，需要用最少的改動解決生產(chǎn)中的暗傷開裂問題，然而不同位置的暗傷開裂有著不同的維修方法，本文選擇了一個門內(nèi)板，其暗傷開裂位置具有典型性，特將此作為案例，具體說明此類問題的解決方案。難點及問題
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裂現(xiàn)象，需要去倉庫排查6000多個零件，有時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，再從這個零件造型特征上看，暗傷開裂的位置接近拉深的最深點，拉深深度為136.8mm，如圖1所示。頻繁出現(xiàn)暗傷開裂是在B柱位置，其缺陷表現(xiàn)為針眼狀的縮頸，條狀暗傷，甚至直接開裂，如圖2從左至右所示。
原因分析
該前門內(nèi)板材料牌號為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。對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的暗傷開裂現(xiàn)象分析，問題發(fā)生在OP20拉深工序上，因此，我們首先通過對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：暗傷開裂區(qū)域減薄率已經(jīng)達(dá)到30.7%，從理論上判斷屬于開裂高風(fēng)險區(qū)域，如圖3所示。另外，請鋼材制造廠做FLD測量，在實際料片上畫網(wǎng)格，然后在成形后測量實際拉深零件減薄率，發(fā)現(xiàn)這個位置的減薄率達(dá)32.5%，如圖4所示。
鑒于上述理論與實際的綜合分析，可確定生產(chǎn)中頻繁的暗傷開裂問題是由于減薄率遠(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)，希望通過最小的模具改動量來達(dá)到目標(biāo)。對應(yīng)方案
為了減少模具的改動，選擇不改變零件原有設(shè)計工藝（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，分析材料流動情況(圖5)，材料由壓邊圈經(jīng)過A、B兩個位置到達(dá)C點最終成形，并且在接觸B點時，材料在這個位置的長度是截線b(圖6)，最后再由截線b拉長至截線c，即C點的成形基本取決于截線b的長度，因此問題考慮的角度就是如何將B點位置的截線長度加長。
分析產(chǎn)品形狀與OP20成形工藝造型，B點位置是屬于工藝補充面，即廢料區(qū)，而且這個廢料區(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點成形時形成了局部凹坑，使得料長變短，不能完全滿足C點成形需要，所以，需平衡B區(qū)起皺與C點的暗傷開裂問題，但只要將起皺點控制在廢料區(qū)就可以接受。從分析拉深工藝造型中B點對應(yīng)的截線長度b來看，如果將b長度變長，那就有利于C點位置的成形，減少極限變形量。根據(jù)這個想法，結(jié)合產(chǎn)品造型，將工藝補充面按產(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線段長度與c線段長度接近，接著用修改后的造型通過理論模擬確定改善是否有效。在實施模擬軟件Autoform分析時，為了讓模具修改量最少，在設(shè)定參數(shù)時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，以及造型是以哪個型面作為基準(zhǔn)所作的修改，然后再確定實際模具中對應(yīng)的位置。通過CATIA軟件中造型修改區(qū)域與實際模具造型的比對，確定圖9所示紅色剖面線區(qū)域是數(shù)模修改中與實際模具對應(yīng)的基準(zhǔn)面。
根據(jù)CATIA軟件中造型修改運用的方法，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R角過渡。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，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R規(guī)測量做到與CATIA數(shù)據(jù)一致。
凸模由模修鉗工用氣動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，凹模需將與凸模對應(yīng)位置的凹坑用電焊補全，并將電焊后的型面打磨及拋光成鏡面，然后再通過拉深調(diào)試，得到不傷不裂的拉深成形件，在完成拉深成形件后，需要通過制作FLD的方法測量實際的材料減薄率。取一張料片，在對應(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，通過掃描將網(wǎng)格的變形值輸入電腦，并測量其實際減薄率，得到的結(jié)果為該區(qū)域減薄率降到25.3%，實現(xiàn)的優(yōu)化量有7.2%（圖11)，達(dá)到預(yù)期。
同時，通過放大三倍的放大鏡觀察原暗傷開裂點，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)來驗證其可靠性，在小批量生產(chǎn)時檢查每個零件在這個位置的表面顆粒度，確定結(jié)果沒問題；然后，跟蹤大批量生產(chǎn)，抽樣檢查生產(chǎn)狀態(tài)，確定結(jié)果沒問題；最終通過四個月的大批量生產(chǎn)跟蹤，未發(fā)現(xiàn)明顯的暗傷開裂零件，說明上述優(yōu)化方案有效果。類似造型問題引起的暗傷開裂現(xiàn)象，在沖壓車間還有幾個側(cè)圍零件，其角踏板位置也有偶發(fā)暗傷開裂的情況，因此，我們將上述前門內(nèi)板的優(yōu)化方案運用在側(cè)圍模具上，首先也是通過Autoform模擬，確認(rèn)原工藝補充面造型條件下產(chǎn)品區(qū)的減薄率為23.4%，然后通過工藝補充面造型優(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裂的發(fā)生，圖13所示為側(cè)圍零件工藝補充面造型優(yōu)化及模擬結(jié)果，優(yōu)化前后通過Autoform模擬結(jié)果可知，減薄率降了10%左右，如圖14所示。在實際模具上實施改善后，成形零件狀態(tài)如圖15所示。
工藝補充面優(yōu)化完成后，首先也是通過小批量生產(chǎn)時檢查每個零件狀態(tài)，驗證其有效性，然后再大批量跟蹤其穩(wěn)定性，通過每周1200件左右的產(chǎn)量跟蹤三個月，期間在這個位置未發(fā)現(xiàn)暗傷開裂現(xiàn)象，說明此方案的優(yōu)化同樣有效果。結(jié)束語
上述類型的工藝補充面造型優(yōu)化，對模具的修改量少且具有通用性，能解決此類造型特點的模具在批量生產(chǎn)中偶發(fā)的暗傷開裂問題。在模具上實施前，需分析清楚暗傷開裂的方向與原因，通過理論模擬及實際FLD測量結(jié)果判斷減薄率的值，再將工藝補充面優(yōu)化后的造型在理論模擬上得到驗證，使得減薄率控制在可接受范圍內(nèi)，然后實施于實際模具中，并在出件后再次用FLD測量，確認(rèn)優(yōu)化件實際減薄率的值是否得到改善，最后，通過小批量及大批量生產(chǎn)跟蹤，確認(rèn)其穩(wěn)定性與有效性。
