③建立周期性的風險點監控機制，通過Argus 或Comsmart 網格試驗設備進行成形裕度監控，識別變化點并分析解決(圖4)。汽車車身外形是由很多輪廓尺寸較大且具有復雜空間曲面形狀的大型覆蓋件焊接而成，因此對覆蓋件的表面質量和尺寸精度有較高要求。車身覆蓋件要求表面平滑、棱線清晰，不允許有劃傷、拉毛、褶皺等表面缺陷，尤其不能出現縮頸及拉裂問題。沖壓生產涉及鋼/鋁板、沖壓設備、沖壓模具、油品（清洗防銹油和拉延油）、環境溫度等諸多要素，而現實生產過程中，這些因素往往都是頻繁變化且很難事前有效識別的。由此，如何有效控制這些要素的波動，進而提升產品質量，尤其是杜絕縮頸拉裂問題的出現，變得尤為關鍵和重要。
本文主要研究大型汽車覆蓋件縮頸拉裂的產生原因及解決方案，通過對成形影響要素的研究，識別導致拉裂縮頸的問題點，通過有效措施的實施，實現縮頸拉裂可控，進而提升沖壓生產穩定性。
縮頸拉裂整體控制邏輯
沖壓生產輸入要素較多，往往一次異常變化都是由多個過程因素綜合影響導致，因此，如何保證各輸入要素性能在有限區間內波動、同時保持過程穩定變得尤為重要。
如圖1 所示，從縮頸拉裂產生原因來看，基本來源有如下幾個方面：鋼/鋁板性能波動、工藝參數變化、模具狀態不穩定、成形裕度不足、調試方法不當等。經過筆者多年的研究和總結，沖壓生產過程出現拉裂縮頸，首先需要考慮模具的穩定性，模具是決定沖壓成形的核心要素，只有模具狀態穩定且有足夠的成形裕度，才可能實現沖壓件的穩定生產。在此基礎上追求生產工藝參數穩定，同時摸索合理鋼鋁板性能適應區間，最后通過總結典型零件的調試方法并固化，保證生產過程穩定，這些對于新車型零件尤為重要。而對于已經經過如上過程優化過的零件，生產過程中再次出現縮頸開裂問題，我們需要做的僅僅是查找變化點，而不需要把所有工作再重新做一遍，這樣可以有效提升分析問題的精準度和解決問題的效率。
建立縮頸開裂問題識別及隱患監控機制
縮頸開裂是沖壓生產的難點問題，由于沖壓生產節拍快，同時絕大部分縮頸問題不易目視識別，由此導致生產過程不受控，部分缺陷件容易流入下一道工序。
而隨著數字化技術的發展及測量工具的進步，對于縮頸開裂的識別手段逐漸豐富并得到應用。在一汽-大眾長春工廠，我們施行的是預先識別＋過程監控的有效控制模式，其包括：
(1)預先識別。結合拉延模擬結果、現場生產問題及調試狀態，確定零件縮頸開裂風險點，通過網格試驗監控，進行成形裕度分析，針對裕度不足的，進行立項整改，提升過程穩定性。
(2)過程監控。采用周期性網格試驗監控＋在線減薄率測量兩種方式進行過程監控，識別不穩定點，并立項整改。
①成形裕度測量及風險點識別。結合拉延模擬及現場生產實際狀態識別潛在風險點，通過網格試驗技術，測量零件成形裕度，識別成形裕度及最終減薄率風險點(圖2)。
②在線生產過程中，針對預先選取的監控點進行減薄率測量，基于以往數據比對，識別問題點并分析解決(圖3)。
縮頸開裂問題分析及解決方案
沖壓生產輸入要素較多，包含：鋼/鋁板坯料、沖壓設備、清洗防銹油、拉延油、模具、環境溫度、調試方法等，諸多因素共同影響沖壓件生產過程質量，其中任何一個因素的微小變化，都會帶來不可預知的質量風險。
針對縮頸開裂，從產生原因看，影響因素較多，大致如圖5 所示。
模具狀態不穩定
沖壓成形是微觀形變，對模具本身要求較高，但由于模具調試或維護不到位、材質不達標等問題，部分模具基礎狀態不好，具體表現為：成形R 角過小、拉延筋R 角過小、壓料面局部硬點、壓料面光潔度不足、成形凸模光潔度不足、成形凸模/壓料面等存在砂眼、模具基礎著色不好等，小批量生產時看不出問題，但隨著生產批量增大，問題逐漸暴露，并對生產產生不利影響。
這類問題屬于可恢復問題，通過完善模具基礎狀態，提升模具表面質量，來實現消除制件異常縮頸開裂。然后通過日常保養，進行狀態維持和保證。
(1)模具粗糙度問題。沖壓件整個生產過程都是依托模具進行，成形過程中坯料或工序件與模具功能區存在相對運動，由此模具工作部位的粗糙度，對成形質量有極其重要的影響。粗糙度不好，一方面會破壞鋼/鋁板表面，造成拉毛等缺陷，另一方面，由于粗糙度大，摩擦力增大，導致成形走料困難，出現縮頸開裂問題，如圖6 所示。
導致模具表面光潔度差，一般有如下幾方面原因：1)模具基體材料質量差，存在細碎鑄造砂眼。2)模具材質軟，生產過程中產生拉毛等問題。3)鋼/鋁坯料臟，劃傷模具。4)模具維護不及時導致積屑瘤。
模具工作部分粗糙度要求：一般情況下，模具工作部分粗糙度Ra 應該小于0.5μm，局部走料劇烈區域應該小于0.3μm，具體視實際走料控制情況而定。
模具光潔度問題解決方案：1)針對大砂眼，可以通過補焊方式進行修復，然后研修拋光；對于細碎砂眼，臨時措施可以通過涂膠方式進行改善(如利用502 等快干膠)，維持生產，長期措施需要整體打掉后補焊研修。2)針對模具材質軟導致的表面損傷，一方面可以通過局部燒焊進行硬度改善，另外一方面可以通過金屬材料表面處理方式進行改善，如：電鍍、TD處理、熱處理等。3)針對來料臟導致的模具劃傷等，需要從源頭控制來料質量。4)針對不同模具，建立有針對性的清擦拋光維護周期，保證模具表面光潔度。
(2)模具工作部分R 角過小。模具成形R 角，是模具成形中比較重要的結構特征之一，對成形質量有較大影響。除了實現產品形狀，R 角多用于走料控制，如果R 角半徑過小，一方面鋼/鋁板流動通過R 角加工硬化加劇，另外一方面R 角過小，也起到阻礙材料流動的作用，極易出現縮頸開裂，尤其是鋁板成形。近年來，德國大眾推崇銳棱結構，產品R 設計越來越小，導致模具成形R 角變小，極大增加了成形難度，如圖7 所示。
模具成形R 角過小，一般有如下幾個原因：1)產品設計要求。2)成形控制需要。3)模具基礎不好，沒有研修到位。4)不必要的設計（非功能區等）。
模具工作部分R 角一般要求：1)對于拉延筋槽，一般要求R 角不能小于R3mm(一方面基于縮頸拉裂，另一方面對于熱鍍鋅板，R 過小會脫鋅)。2)對于鋁件翻邊凸模，一般R 角不能小于R1.25mm，具體根據實際產品R 角的要求定。3)對于其他部位R 角，根據實際裝車需求的情況定。
模具R 角過小解決方案：1)對于拉延筋槽R 角，可以適當研放控制走料的R 角，同時比對拉延件收料線，識別研放效果；研放后也要對拉延件進行檢查，避免產生其他缺陷。2)對于成形R 角，根據產品狀態，對于有研放空間的(如非功能區)，可以研放到位；對于涉及壓合、匹配等需求的，要在不影響功能需求的前提下研放，同時通過提升R 角光潔度來改善走料控制(拋光、電鍍、涂油等)。3)對于無優化潛力的R 角，通過提升光潔度、降低壓料力等方式，改善走料控制，提升穩定性。
成形裕度不足
沖壓件生產輸入要素較多(鋼/鋁板機械性能、設備精度、模具精度、油品、環境溫度等)，且每個要素都有自己的波動范圍標準（如鋼/鋁板機械性能，各個性能要素都是有范圍公差的）；理想情況是各種輸入要素只要是在公差范圍內波動，就不會對最終沖壓件質量有影響，但實際情況往往是某一輸入要素有微小變化，就會導致成形質量有較大變化，這種情況我們稱之為成形裕度不足。
成形裕度不足，對沖壓生產影響較大，一方面生產過程極其不穩定，不同批次零件狀態不同，相同批次不同卷號材料零件狀態不同，同時易產生縮頸開裂問題；另一方面生產過程質量控制無從入手，經常會產生批量漏檢，后續用戶抱怨強烈。
沖壓件整個生產過程都是依托模具進行，其他輸入要素的波動，往往可以通過調整模具參數、研修模具等方式進行解決，由此，提升模具對其他輸入參數波動的適應性，是提升成形裕度的關鍵，模具對其他輸入參數的適應能力，我們稱之為模具裕度。
當前關于模具裕度評價，主要通過兩種手段：(1)拉延模擬及網格試驗。通過這兩種途徑定量評價模具裕度；從實際應用效果看，拉延模擬及網格試驗只能識別出部分薄弱點。(2)加壓試驗。選擇成形性能偏下限的鋼/鋁板，通過對拉延工序下拉伸墊壓力按一定比例進行增加(一般加壓比例為10%～20%)，識別出薄弱點，然后針對薄弱點開展模具優化。通過如上兩種方式識別出模具可提升的問題點，通過模具調試優化，提升模具裕度。
模具裕度是保證成形裕度的關鍵，但模具本身大范圍的改動及調整會影響產品質量，因此，成形裕度的保證是一個系統化的工程，模具裕度只能是一個基礎，在模具不具備進一步優化的前提下，如何保證過程穩定是保證成形裕度的關鍵。當前我們保證成形裕度的邏輯是：1)保證模具裕度已經充分釋放且穩定。2)進行輸入要素性能區間控制，保證過程穩定。3)推行參數管理。4)保證生產過程參數穩定，實現線上維修向線下維修轉變。
鋼/鋁板坯料問題
基于成本考慮，鋼/鋁板供貨機械性能公差帶一般都很寬，很大程度上導致了沖壓件生產的不穩定，據一汽-大眾統計，60%以上的沖壓件質量波動與材料性能波動有關，有30%左右的零件品種對材料性能波動非常敏感。材料性能的寬幅波動，給批量生產帶來極大影響，造成大量效率和成本損失。
金屬材料的機械性能是零件設計和選材時的主要依據，外加載荷性質不同(如拉伸、壓縮、扭轉、沖擊、循環載荷等)，對金屬材料要求的機械性能也將不同。而對汽車覆蓋件冷沖壓成形來講，屈服強度Rp、抗拉強度Rm、斷后延伸率(總延伸率)A80、均勻延伸率Ag、n 值、r 值等是影響成形質量的關鍵要素，而成形質量的好壞，往往是多個性能要素綜合作用的結果。由于機械性能多參數變化特性及模具對板料適應裕度不足，部分沖壓件經常會出現隨材料性能變化而出現較強烈的質量波動。針對這種情況，當前我們比較成熟的做法是:1)建立機械性能數據庫。2)建立機械性能預警區間。3)摸索適合模具狀態的合理的材料機械性能區間，通過區間供貨保證成形穩定。
對于材料區間供貨，當前有兩種區間供貨模式，一種是單純控制某個參數，減小其公差范圍，使其適應當前生產需求。另外一種是將某個參數按性能排序，控制同一批次生產時該參數窄幅波動，減少模具調整次數，保證質量穩定。
生產工藝參數管理
沖壓成形，通過沖壓設備和模具實現，成形過程中涉及多個關鍵參數，如：上/下氣墊壓力、閉合高度、下氣墊舉升高度、壓機四角壓力、清洗油膜厚度、自動化凸輪角度等等，這些參數共同構成該零件的生產工藝參數，決定著沖壓件的產品質量和生產穩定性。
由于工藝參數的設定都是基于前期模具設計及后期模具調試，在生產過程中，必須保證參數穩定可控，盡可能減少參數調整，尤其是超差調整。
結束語注：
縮頸拉裂在覆蓋件沖壓生產中是不可回避的疑難問題，而筆者通過多年研究摸索，總結出系統完善的汽車覆蓋件縮頸開裂解決方案；建立了汽車覆蓋件生產過程縮頸開裂隱患識別和監控的機制和方法；實現鋼/鋁板料性能預警機制，疑難零件關鍵性能區間供貨；引入成形裕度概念，并通過裕度測量及裕度提升，有效改善了沖壓件成形穩定性；這套方法經過大量案例驗證，確實能夠很好的解決縮頸拉裂問題。
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