轿车车门内板冲压成形暗裂缺陷的预防及对策

孙霞

摘 要：板材冲压成形是汽车钣金件技术含量最高的加工技术，尤其是轿车车门内板的冲压成形技术要求非常高，加工成形比较困难，容易出现拉裂、暗裂缺陷，而且暗裂缺陷无法修复，会导致内板直接报废，很多整车制造厂都面临着这一技术难题，为了解决这一问题，有必要对轿车车门内板成形案例缺陷原因、影响因素进行全面分析，在此基础上对各种冲压车间一线解决方案进行实验验证，找寻一种无需改变模具结构，不会导致材料表面油污污染，也无需对加工工艺方法进行大规模改变的新工艺，彻底解决轿车车门内板成形暗裂缺陷问题，降低冲压加工废品率。

关键词：冲压成形；暗裂；缺陷；预防；对策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.035

1 冲压成形暗裂缺陷

1.1 汽车加工质量问题

近些年国家汽车工业快速发展，国产汽车品牌更加丰富，国际优秀汽车品牌也纷纷在国内投资建厂，消费者在购买汽车产品时可供选择的车型更多，消费者在关注价格的同时，也更关心汽车的品质、品牌口碑和质量问题。车身钣金件的质量以及冲压产品质量直接影响汽车的整体质量和外观表现，是汽车制造质量控制的关键内容，冲压成形是汽车整车制造工艺的核心，冲压缺陷不仅会导致现场操作人员劳动量增加，也会产生暗裂等不可修复质量问题，导致内板直接报废，增加了制造成本，也影响了整车的外观与内在质量。

1.2 钣金冲压加工

汽车车身钣金件冲压成形过程主要涉及到材料选择、材料制备、工艺设计、模具设计制造、成形加工以及后续处理等几个关键环节，成形工艺是其中的核心，轿车车门内板冲压成形需要经过冲裁、弯曲、拉延、翻边、剪切等多个环节，塑板成形非常复杂，生产实践中要进行多次试验，才能够确定最优工序组合和最佳工艺参数。影响轿车车门内板冲压成形质量的影响因素也非常复杂，冲压件材质、成形工艺均会影响最终成形质量，材质选择不当，加工工艺不当，模具设计不合理都有可能导致轿车车门内板出现拉裂、暗裂等缺陷，而且汽车车身钣金件冲压成形工艺流程非常复杂，多个不同的工序和参数之间相互影响互相约束，工序设计与控制难度都很高，导致冲压成形过程中容易出现各种缺陷并且难以彻底纠正。

1.3 冲压加工暗裂缺陷

轿车车门内板的暗裂缺陷一般在冲压成形加工过程中出现，当内板结构某一部分因为结构设计需求，需要进行大的拉伸或弯曲时，可能导致该位置流动性下降，拉伸过程中在拉应力作用下，拉伸变形拉应力超过了开裂位置材料實际抗拉极限，就会导致材料厚度下降变薄失稳，当材料变薄率超过材料允许最大变薄率，就会发生断裂。轿车是承载式车身结构，对钣金件的强度以及刚度都提出了一定要求，如果轿车钣金件强度和刚度不足，汽车行驶过程中就可能出现共振现象，发出很大的噪音，影响行车舒适性，也缩短了车身钣金件的使用寿命。如果轿车车门内板上的暗裂不能及时发现，将会给整车留下严重的质量和安全隐患，轿车行驶过程中，受到颠簸、振动作用的影响，内板承受较大的拉应力，就可能导致暗裂区域开裂，导致内板强度和刚度的显著下降，影响车辆外观和行驶安全性。

2 轿车车门内板冲压成形暗裂预防与处置对策

2.1 加工工艺与模具参数调整

轿车车门内板冲压成形开裂与暗裂缺陷的主要原因是冲压加工拉伸变形过程中，材料承受的实际拉应力超过了开裂位置材料的抗拉极限，出现这种情况，主要原因是加工工艺不当和模具结构不合理，导致轿车车门内板局部变形区材料塑性变形超限，因此轿车车门内板冲压成形暗裂伤可以通过加工工艺和冲压模具的调整来有效避免，通过改善板材成形过程中的应力状态或者调整模具参数、选择韧性与抗拉性能更好的材料来有效预防。可知轿车车门内板冲压成形暗裂的预防可以从以下几个方面入手：

（1）冲压成形板料压料力。降低冲压成形板料压料力，可以有效防止局部拉应力超过材料实际抗拉极限，防止发生暗裂。

（2）模具拉伸间隙调整。可以对模具凹模和凸模之间的拉伸间隙进行适当调整，增加间隙，并提高间隙的均匀度，从而有效防止模具间隙不均匀引起的局部拉应力过高。

（3）模具凹模圆角半径调整。模具凹模圆角过大，会导致局部材料过分拉伸，可能导致材料暗裂，因此需要适当增加模具凹模的圆角半径，避免材料过度弯曲。

（4）模具相对位置和毛坯尺寸形状。要对模具凹模和凸模位置进行适当调整，同时改变毛坯尺寸形状，尺寸不能太大，形状不能过度尖锐。

2.2 冲压成形流动性问题解决

（1）暗裂检查与原因分析。拉裂可以直接用眼睛观察，阴性暗裂无法直接肉眼观测，油石推也只能检查表面问题，因此生产车间普遍使用光照法检查暗裂，使用光照照射可能出现暗裂的部位，并根据光的反射以及暗影情况确定是否有隐形暗裂。生产实践证明，板材冲压成形，拉裂现象比较严重，压料力、模具拉伸间隙调整都不能有效解决，则可以明确拉裂是模具结构设计不合理导致的，应该从模具结构设计和参数修改调整等方面入手解决，一般需要修改调整的重要参数主要有拉伸间隙、凹模凸模圆角半径等。而如果加工过程中没有出现严重频繁的拉裂，只有少量暗裂现象，则表明模具结构设计比较合理，冲压成形方法也基本正确，材质选择也符合要求，少量暗裂可能是冲压成形流动性问题导致的，需要从调整压料力和冲压材料表面拉延油使用等方面入手解决。

（2）解决方法。压料力过大，会影响板料冲压成形的流动性，而在不会引起叠料缺陷的前提下适当降低压料力，则能够有效增加材料流动性，但是反复试验发现效果并不明显，不适于生产一线应用。相比之下，在冲压材料表面涂抹拉延油，则能够有效消除暗裂，涂抹拉延油能够显著增强材料的流动性，在有效消除暗裂的同时，还能够改善工件表面质量，同时也增强了材料防锈能力，但是这种方法会导致内板表面出现油污问题，影响后续的焊接与涂装操作。这种情况下，本次研究给出一种冲压前在板材表面覆盖塑料薄膜的方法，冲压过程中塑料薄膜能够发挥润滑油的作用，而不会引起油污问题，综合效果比较理想。

3 结语

分析了轿车车门内板冲压成形加工暗裂缺陷的成因和危害，在此基础上，提出了一种覆盖塑料薄膜冲压预防暗裂的可行方法，经过流水作业证明经济可行。

参考文献：

[1]包向军，蒋宏范，何丹农，李从心，程惊雷，蒋镜煜.轿车车门内板冲压成形计算机仿真[J].金属成形工艺，2000（04）.endprint