冲压外覆盖件合格率提升的工艺技术浅析

李驰 林文航

摘  要：在整车制造的冲压工序，对外覆盖件的表面质量有着严格的品质标准，本文介绍了对凸凹点缺陷有明显改善效果的三种工艺技术方案：锁死筋、方格模合单刃切法，并通过对大批量生产的外覆盖件进行长期的跟踪统计，对上述方案进行了实际效果验证。

关键词：外覆盖件;外观质量;凸凹点;方格模;单刃切

一、引言

在整车制造的冲压工序，对外覆盖件的表面质量有着严格的品质标准，覆盖件常见的表面质量缺陷主要有开裂、暗裂、起皱、凹陷、凸凹点等不良缺陷，借助计算机辅助设计和伺服压力机先进装备，大部分质量缺陷都能够在批量生产阶段得到稳定的控制，只有凸凹点，成为困扰冲压合格率提升的慢性课题，是冲压生产过程不断持续改善的方向。

二、凸凹点产生原理

凸凹点是生产环境中的微小异物落入模具型腔，冲压后在零件表面出现的微小凹点或凸点，其位置，数量都有不确定性，且在快速的生产节拍下难以检查，只有在电泳后通过光线的反射，缺陷才能容积辨识。

三、拉延材料流动对凸凹点的影响

某两款车型前门外板，在相同冲压线同一时间段内的凸凹点不良数据进行对比分析（图3），车型A的12月份整体凸凹点不良率为1.7%，车型B为2.4%，两个前门外板零件的造型近似，材料相同（HC220BD-ZF-0.7mm），生产的批次量相同（500件/批次）。拉延序工艺的主要差异是材料流入量不同，车型A为采用锁死拉延筋，最大流入量仅2.5mm，大部分位置材料0流入，车型B为圆筋，最大材料流入量20mm，最小位置6mm。

通过生产前对拉延模具清洁，生产500冲次后开模观察模具压边圈以及拉延筋位置的情况，车型B材料流入量较大位置的拉延筋槽中积累了较多的锌粉和油的混合物。推断材料流经拉延筋、压料面产生变形和摩擦，导致镀层不同程度粉化脱落，并随着材料流动带入模具型腔，导致凸凹点不良率升高。因此产品和工艺的设计尽可能满足通过锁死筋成型，对量产阶段合格率的改善有明显的帮助。

四、环境异物对凸凹点的影响

生產环境中的异物也会由于设备的运动、振动和气流等，带入模具型腔造成凸凹点不良，日常的设备维保、清洁和改善可以把不良率控制在一定水平，但无法完全避免。通过对异物形貌和尺寸的分析（图4，图5），针对小尺寸的异物，可以通过在光滑的模具型面增加方格藏屑槽的方法，减少异物对成型质量的影响。

方格模能够降低异物落入型面造成的凸凹点不良，但方格型面的位置，沟槽的大小、形状等需要满足一定的要求。方格的位置要求成型过程中接触应力较小，不会把型面的方格造型成型到零件的外观面上;方格的大小，主要根据加工刀具球刀的半径，以及结合常见异物的尺寸大小确定，保证加工方便，且能够容纳异物，表2列出了一些主要的条件参数。

通过对某车型发盖外板实施方格模加工后（图7），观察14个生产批次的不良情况，拉延序产生凸凹点不良率有明显的下降，由改善前平均2.4%下降到改善后平均0.3%。

五、铁屑异物对凸凹点的影响

切边工序的废料在切断过程中，产生大量的铁屑，堆积在废料刀位置，落入压料区域，造成零件的凸凹点。图9对存在废料刀结构的切边工序产生铁屑的过程进行了描述和图示。切断过程中存在撕裂（铁屑产生）和重切（铁屑掉落），导致铁屑不断的掉落累积在废料刀位置。

通过对废料刀结构进行优化改进（单刃切废料刀结构），可以避免废料切断过程中的撕裂和重切，减少铁屑的产生（见图10）

某车型所有模具共有废料刀结构381处，模具保全人员从2020年9月至2021年6月期间逐步进行单刃切法结构的改善，随着单刃切结构比例的上升，该车型后工序的凸凹点不良也逐步改善，由1.0%下降到0.3%左右。在新车型工艺设计阶段，尽可能避免使用废料刀结构，无法避免的情况，单刃切法也可以有效降低废料铁屑造成的凸凹点不良。

六、总结

以上对凸凹点不良有明显改善效果的工艺方案，都是模具保全人员在日常维修保养过程中，通过观察、总结、创新提出的改进技术，并且反馈到新车型开发的同步工程、工艺设计中去，使后续的新车型合格率能够快速、大幅的提升。

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