由于車身強度的要求,一部分車身沖壓件采用料厚較厚的高強板來生產,此類制件在生產過程中易產生拉毛問題,拉毛的實質是由于工件和模具表面局部出現粘著(咬合)。拉毛問題一方面降低了生產過程的穩定性和生產效率,零件報廢率上升,另一方面會使模具發生更嚴重的磨損,降低模具壽命和沖壓件精度,增加修模次數和生產停機時間。改善拉毛問題有多種方法,其基本原理都是改變模具與被加工零件之間摩擦副的性質,使摩擦副不易粘著。后縱梁內加強板,作為車身的加強件,因其造型需要,局部拉延深度較深,并且該件用高強板生產,所以在生產過程中易產生拉毛的風險。本文結合現場生產,對一種車型的后縱梁內強板的拉毛問題進行分析,并提出相應的解決方案。某車型左右后縱梁內加強板模具回廠后,走線調試階段,采用的是手工剪板開梯形板料,制件生產存在拉毛問題,且生產不穩定,通過對手工剪板的板料進行對比分析,發現板料尺寸存在差異,而且部分板料邊部存在不同程度的毛刺和變形。后改為擺剪開料,板料的尺寸一致性得到保證,制件的狀態穩定性明顯提高,但仍存在拉毛問題,現場對模具進行研合拋光處理,拉毛問題明顯好轉,但不能徹底消除。后小批量生產階段,部分板料生產的制件狀態明顯與前期不一致,拉毛問題明顯嚴重,并且出現頻次較高的制件開裂現象如圖1所示,通過對兩種板料進行檢測,發現板料性能存在差異。
板料性能異常對制件拉毛的影響與解決方法
該模具回廠后,小批量生產過程中不同批次的板料生產的制件狀態不一致,某一批次板料生產正常,制件僅有輕微拉毛,在相同的模具狀態及工藝參數條件下,另一批次板料出現嚴重拉毛,甚至縮頸、開裂,報廢率在90%以上,通過對比兩個批次板料的力學性能,發現報廢率高的板料屈服強度高于生產正常的板料,兩者屈服強度差值為20MPa,如圖2、圖3所示。
兩種板料的屈服強度不同,在制件板料與模具表面質量相近的前提下,屈服強度越高的板料,走料的阻力越大,越容易導致走料不順,摩擦力較大,造成拉毛。后期對板料供應商做明確要求,所提供該制件板料的力學性能限定在一定范圍內,保證了制件在生產過程中質量的穩定。板料尺寸差異對制件拉毛的影響與解決方法
在生產過程中,同批次板料在生產過程中部分制件狀態存在差異,通過對比發現,板料尺寸存在差異,該件板料為梯形板料,前期生產為人工剪板,因人員操作及剪板設備誤差,導致剪板板料尺寸存在差異,進一步對照尺寸存在差異的板料生產的制件,發現尺寸較大板料1.4mm×(310+260)mm×690mm生產的制件較尺寸較小的板料1.4mm×(305+250)mm×690mm生產的制件拉毛更為嚴重,如圖4、圖5所示。在板料表面質量相同的前提下,板料尺寸越大,制件成形過程中四周的壓料面積越大,壓邊力越大,制件成形時流動阻力越大,越容易導致制件拉毛,所以在生產過程中板料尺寸要保證在一定范圍內,板料尺寸越大,制件出現拉毛及開裂的風險越大。后期該件變更為擺剪開料,對比同批次板料生產的制件狀態,較前期人工剪料穩定性高,制件狀態基本一致。
剪板質量對制件拉毛的影響與解決方法
現場對比板料尺寸一致的板料,生產制件的狀態也存在差異,分析發現剪板的邊部質量存在差異,部分板料剪切位置存在毛刺大,變形問題。對比發現,剪切邊質量差的板料生產的制件較剪切邊質量好的板料生產的制件拉毛嚴重,如圖6、圖7所示。
剪板質量差,邊部有毛刺,在走料過程中會導致模具與制件之間有鐵屑,鐵屑壓入制件導致制件拉毛并且邊部毛刺也會導致走料阻力增大,造成制件拉毛。后期使用自動線擺剪開料,保證了板料的表面質量,生產過程更加穩定。模具型面光潔度和硬度對制件拉毛的影響與解決方法
模具TD前硬度低,光潔度差,造成板料與模具之間摩擦力大,在制件成形過程中走料阻力大,易對板料造成拉毛。批量生產前,對拉延模具型面進行了TD處理,生產的制件質量較之前生產的制件質量有明顯改善,拉毛問題消除,并且制件質量比較穩定,如圖8、圖9所示。
TD金屬材料表面強化技術,采用金屬碳化物擴散層TD原理,是在一定的溫度下將工件置于以硼砂熔鹽為載體的特種介質中,通過特種熔鹽介質中的金屬原子和工件中的碳原子產生化學反應,擴散在工件表面而形成一層2μm至20μm的釩鈮鉻鈦銥鉭等金屬碳化層,經過TD處理后鑲塊的硬度、光潔度和耐磨性會有很大提升。這會在一定程度上減小制件在成形過程中板料走料的阻力,大大降低制件在生產過程中的拉毛風險。結束語
通過對某車型后縱梁內加強板回廠后拉毛問題的分析與整改,得出對該件拉毛問題產生影響的因素主要有:板料性能異常,屈服強度差異;板料尺寸差異;剪板質量,主要是裁剪料邊毛刺;模具型面光潔度和硬度。其中,主要影響因素為板料性能和模具型面光潔度及硬度。板料性能在一定合理范圍內,模具型面光潔度和硬度較高條件下能有效避免制件拉毛問題的產生。