V253 机盖FTC 问题解决及FTC 提升“双控制理论”

2023-01-04陈文贵吴盼北京奔驰汽车有限公司

锻造与冲压 2022年24期

关键词：凸模板料污染源

文/陈文贵，吴盼·北京奔驰汽车有限公司

陈文贵

冲压工厂高级经理，主要负责后驱车生产及工艺技术管理，模具维护及维修管理，MRA 新车型模具爬坡投产，冲压新工艺、新技术开发等工作。主导建立冲压工厂差异化模具维护体系及数字化模具维护体系。

随着国内消费水平的逐渐提高，豪华车市场成为乘用车市场中增长最快的领域，市场进入到白热化竞争阶段，只有不断提升产品质量，提高生产效率，降低成本，提高利润，企业才能立于不败之地。

北京奔驰冲压工厂外覆盖件平均FTC(一次合格率)超过95%，而V253 车型发动机盖外板FTC 却只有85%左右，是生产瓶颈，不仅导致停机降低生产效率，而且零件需要大量返修，影响产品质量，增加制造成本。

本文以V253发动机盖外板FTC问题为研究对象，经过大量实践探索，发现此问题根本原因为：模具自身敏感度过高。并且首次在戴姆勒系统内引入“网格模技术”，对V253 发动机盖外板的拉延模具进行了加工改造，取得了突破性成功。

然而，本论文并未仅仅停留在解决V253 机盖FTC 问题，而是结合大量实验和模具技术理论，对于“模具敏感度”影响因素进行了系统性的总结，创新性的提出了FTC 提升“双控制理论”，是冲压行业内FTC 理论方面的首创，对行业内解决冲压外覆盖件硌伤问题提供了思路。

外覆盖件硌伤理论基础

FTC 计算方法

冲压FTC，即冲压件一次下线合格率。计算方法为：FTC=一次下线合格零件数量/零件生产总数。

因此在生产总数不变的情况下，合格品占比越高，则FTC 越高，而一般造成不合格品的原因主要以零件表面硌伤为主。因此FTC 工作重点就是：减少和消除零件硌伤。

硌伤理论基础

一般冲压生产过程中，从板料开始，经过模具加工，才能得到相应形状的零件，而模具冲压加工主要分为拉延、切边、冲孔、翻整等工序，图1 展示了常见的侧围零件从板料开始到最终零件成形的整个工艺过程。

图1 零件从板料开始到最终零件的整个工艺

但是，零件在工艺成形中，如果有异物出现在凸凹模和板料之间，侵占了成形的空间，由于板料硬度远远低于模具型面，板料就会被挤压损伤，俗称“硌伤”。出现在板料上表面的异物会在板料表面造成凹坑缺陷，相反，板料下表面的异物会在板料表面造成凸包缺陷，如2 图所示。

图2 板料下表面的异物会在板料表面造成凸包缺陷

V253 机盖FTC 问题分析和解决

V253 车型的发动机盖外板是冲压工厂零件品种中最易发生硌伤的零件。以单批次1200 件生产数量为例，平均不合格品数180 件左右，平均需要擦模停机30min，成为生产瓶颈，亟待解决。

V253 机盖FTC 问题“鱼骨图”分析

V253 机盖在E 线生产，而在另一条A 线生产的V205 机盖FTC 可以稳定在95%左右。两个零件造型基本相同，但FTC 表现出巨大差异，也引起了我们的兴趣。所以本文在结合V205 机盖生产的基础上，使用鱼骨图对导致V253 机盖FTC 低的根本原因进行了系统性分析，总结出18 条潜在导致问题发生的原因，如图3 所示。

图3 V253 机盖FTC 问题“鱼骨图”分析图

随后我们制定了多项措施，将这些因素进行了逐一验证分析，见表1。最后发现“模具自身条件差异”是导致问题发生的最主要原因。

表1 人机料法环测分析验证

通过具体分析，V253 机盖拉延模具的特点为：⑴研合率高，凸凹模90%以上均压实，异物都无处可躲，极易造成硌伤。⑵板料流过拉延筋时，容易造成锌皮被剐掉，造成硌伤。⑶铸件质量差，凸模表面缩孔，砂眼多。

以上特点决定了V253 机盖拉延模具对于异物极其敏感，同样的生产条件下，此模具遇到非常小的异物，也极易产生硌伤，导致FTC 低，而V205 机盖因为自身状态好，所以FTC 表现极佳。至此我们从理论上，解释了为什么在相同的生产条件下，V253 机盖的FTC 问题会成为制约FTC 提升的瓶颈。

“自制凸模”“网格模”解决V253 机盖FTC 问题

V253 机盖拉延模具敏感度非常高，因此需要制定方案降低模具敏感度。经过技术评估，我们选择了“自制凸模”“网格模”方案，通过制作新凸模，并根据机盖造型，选择网格模加工区域(图4 中浅蓝色区域)，在区域表面上，使用数控机床加工出2.5mm×2.5mm 的网格，见图5，从而人为在凸模表面给异物增加了“躲避场所”，从而避免异物硌伤零件。同时在调试中，重点规避了材料流过拉延筋的问题，使板料留在筋外。

FTC“双控制理论”

综合北京奔驰近些年来对于FTC所开展的工作，虽然取得了很多成果，FTC 也在逐年提升，但之前的工作思路基本是“污染源控制”，我们进行了大量的现场清洁提升工作。但2020 年，通过V253 机盖的案例，扩展了工作思路，第一次从改造模具，“降低模具敏感度”的角度，解决了FTC 难题，同时网格模技术也是戴姆勒系统冲压工厂内首次尝试，也取得了成功。我们将多年经验，进行提炼，得出了FTC“双控制理论”：“模具敏感度控制”和“污染源控制”。

“双控制理论”解释了FTC 提升的重要因素和他们之间的作用，是FTC 工作的指导思想和方法论，基本原则如下：

⑴模具敏感度控制是控制模具自身条件，是影响FTC 的内因，有决定性的作用，如果模具状态好，会表现出较好的抗污染能力，即使环境清洁度一般，FTC 依然能有保障。但是模具敏感度多在模具投产时已经固化，因此对于模具敏感度的控制应该提前在模具的制作和调试阶段进行关注和控制，往往事半功倍，“一次做好，终生受益”。

⑵污染源控制是影响FTC 的外因，对于清洁度不佳的生产环境，往往影响巨大，这种生产环境应该首先将工作重点聚焦在“污染源控制”，系统性的从设备、模具、生产线、材料等四个方面进行管控，减少和阻隔污染源，减少其硌伤零件的概率，起到事半功倍的效果。

⑶对于清洁度较好的生产环境，如果继续投入成本控制污染源，可能收效甚微。这时可将FTC 提升的工作重点放在“模具敏感度控制”。降低研合率、优化铸件质量、材料流动性控制、材料最大受力区域分析和控制、网格模技术、精细化模具设计等手段，均能降低模具敏感度，从而改善模具自身条件，达到减少硌伤发生的目的。

⑷“污染源控制”和“模具敏感度控制”相互作用，不可单独分开对待，他们是影响FTC 的两个矛盾，随着外在条件变化，影响的主次可能会发生变化。在不同环境下，哪个是主要矛盾需要具体问题具体分析。