浅谈铝冲压生产麻点控制方法

文 / 邓裕辉，钟林席，章义杰·广汽埃安新能源汽车有限公司

近年来新能源汽车高速发展，为提升续航能力，对车身轻量化提出更高要求，车身钣金开始大量使用铝材料。铝合金具有轻量化、耐腐蚀、高回收率环保等优点，但由于铝材料的延展率低、硬度低等导致成形困难、麻点多发等问题，制约生产的连续性。通过与诸多同行交流，发现麻点不良是普遍存在的行业难题，本文以铝发盖外板为例，介绍我司麻点的控制方法。

铝冲压麻点成因及改善思路

麻点是冲压过程中异物掉入拉延模具工作型腔内，零件成形后在表面形成的凸点不良，是各大主机厂均存在的长期性、复合性的生产不良。由于铝材硬度较钢材硬度更低(表1)，对于异物更敏感(图1)，更容易出现麻点不良，广汽埃安新能源汽车有限公司(以下简称“广汽埃安”)首款车型AION S 铝发盖外板投产初期，麻点不良高达90%以上，严重阻碍了生产的运转。

图1 铝板异物压伤敏感度说明

表1 钢铝材料特性对比

针对铝件麻点不良，解决思路从麻点形成原理及麻点影响两个角度开展改善：⑴异物，能否减少异物产生或带入；⑵异物受压，即使有异物能否不受压；⑶麻点状态，整车角度判断是否需要返修，确立返修基准。见图2。

图2 麻点形成原理及处理过程

麻点返修基准建立

冲压零件到整车状态需进行电泳及喷涂，能够对部分麻点不良进行遮蔽，但由于缺乏客观的判断方法，生产线检过程依靠人工作业无法快速区分，现场操作只能判断有无，有麻点零件直接进行返修处理，从而导致返修率高。针对该问题，麻点的返修基准非常有必要建立，首先如图3 所示，主观判断将各麻点进行5 级分类，再如图4 所示，制作测试样件并依据分类对各麻点等级进行评定，通过涂装喷涂测试评价麻点状态，以此多次测试甄别出整车可遮蔽的麻点等级，按广汽埃安的分类等级，通过测试仅有I、II 级麻点涂装后依旧可视，需要单件返修。

图3 喷涂测试甄别整车可视麻点

图4 麻点不良等级分级

同时，还针对样件对不同级别麻点的变形情况进行了量化，III 级麻点的变形深度约为10μm，而涂装喷涂及电泳涂装膜厚基本在15μm 以上，3 级麻点凹陷在10μm 以下，具有遮蔽效果，见图5、图6。

图5 WYKO 分析量化缺陷

图6 各级麻点变形大小及占比

但现有的作业检查工具依旧把全部麻点检出，人员无法快速判断返修点。为此，我们从检查工具方面进行改善，测试了多种检查工具，其中400#的砂纸很好地检出I、II 级麻点，对III 级以下麻点缺乏检出能力，为此我们进行了上千台车的检证，结果显示，切换工具前后，涂装后的可视麻点率并无明显变化，判断方案可行。通过优化检查工具，减少了III 级以上麻点的返修，麻点返修率下降约50%。见图7、图8。

图7 线检工具麻点检出对比

图8 检出能力对比

减少异物带入

麻点产生来源于异物被压到，通过对现场异物的管控来减少麻点很有必要，对现场异物可能来源进行全流程梳理，主要有以下四大领域，分别是：模具、设备、材料及生产环境，见图9。材料管理主要通过材料收入时的检查，生产环境主要保证车间的洁净度及减少粉尘管理，这与常规钢板冲压并无区别，这里不做详细描述。这里描述的主要差异是铝板对于10μm 以上的异物变形更敏感，针对此特点我们对模具及设备清洗机进行了强化管理。

图9 减少异物带入各方面注意事项

模具方面，为规避存放过程细微粉尘飘入，在采用了常规部件如防尘弯管、防尘板之外，还对模具上模框架进行黄油涂抹，每批次生产后用薄膜进行覆盖，以此来减少异物的带入；此外，还需警惕模具本体油漆的脱落，除了确保模具制作过程刷漆质量，对于钢丝绳直接接触或可能剐蹭区域，应避免刷漆，避免油漆剐蹭掉落；通过对模具型面的抛光及镀铬，提升模具的表面光洁度及防止出现拉伤。生产前，对模具抬高闭合高度后进行空压，再对模具表面进行擦拭，确认异物有无，以此来判断模具洁净度。

设备方面，除进行常规的机器人、输送皮带等清洁外，重点管控清洗机清洗能力，我司清洗机清洗能力经测试，有效过滤精度为50μm，可以满足钢板生产，但对于铝板来说远远不够，通过增加清洗机旁路过滤器对清洗油进行不间断地过滤(图10)，将清洗机过滤精度提升至3μm，有效降低了外来异物带入模具。

图10 旁路过滤器提升清洗能力

减少异物受压面积

通过上述两个大方向的对策执行，麻点率已控制在较低水平。但拉延过程中散发的铝屑或其他异物造成麻点始终难以避免。既然异物无法规避，我们从麻点成形的必要条件入手，即异物掉入模具型面后不被压到即可减少麻点的产生。方法为：在拉延模具型面进行细微的网格凹槽加工，用于储藏碎屑异物，异物掉入该网格槽中，缺少了麻点成形的条件，就不会形成麻点。网格区域的选择需避开强压区及主应力集中的区域，加工过程关注网格与非网格区域的过渡处理，使过渡区不易在零件表面形成凹痕，见图11。通过网格模的应用，网格加工区域麻点基本得到消除。见图12。

图11 网格模异物收纳原理

图12 网格模加工后零件表面质量无影响

效果确认

通过上述课题的开展，AION S 铝发盖麻点率从初期的90%削减至目前长期稳定的3%左右，节省返修工时3226 小时/年、节省压机停线时间66 小时/年，合计节约能源成本、易损易耗品及劳务成本285500 元/年。

结束语

本文通过对麻点形成原理及麻点处理的过程分析，开展了3 个方向的对策改善。通过品质基准建立避免过度返修，减少品质浪费；针对铝板的异物敏感性，对于模具洁净度及设备清洗能力进行了强化管控及性能提升；通过拉延模具的工艺改良，加工网格进行储屑减少异物受压面积以此降低麻点概率；上述对策方向，对于各同行均有参考意义。核心的难点一是管理上，品质分级的过程需要全工艺段进行配合验证；二是技术上，铝板的敏感性网格模的应用需谨慎试点；需要各同行根据实际情况选择性的进行测试应用。