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【摘 要】 随着社会经济的发展，汽车行业也得到了快速的发展，在当前的汽车行业中，生产厂家对于汽车的外观非常重视。由于在汽车制造中，外观质量的好坏不旦能有效的体现出汽车产品的制造水平，而且能提升企业形象，提升品牌价值。随着机械产业的发展，对于汽车的外观质量以及制造的精细度的要求不断提高，因此，提高车身外覆盖件质量事在必行。本文主要就对汽车冲压拉延件质量控制进行有效的分析和阐述。
【关键词】 汽车冲压；拉延件；质量控制
1 拉延件常见质量缺陷及其原因
（1）拉延起皱：板料压缩失控、侧壁折叠及毛坯材料变化不均而导致起皱。
（2）拉延破裂：壁部强度引起的破裂、胀裂，变形力不均引起的圆角缩颈开裂。
（3）尺寸超差：外形尺寸与设计尺寸不同。
（4）形状不良：局部凹坑、翘曲变形、扭曲。
（5）表面缺陷：如划伤、擦伤、波浪、鼓瘪、冲击线等。
轿车外表面覆盖件主要是由薄钢板加工制造而成，具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大及表面质量要求高的特点。起皱、拉裂对拉延件的质量影响最大，因此研究拉延过程中起皱、拉裂的原因及防治措施对提高冲压件品质尤为重要。
2 拉延件裂纹产生原因及预防措施
2.1裂纹的产生原因
拉裂是拉延工艺中出现的主要问题，当制件侧壁处所受拉应力超过了材料的强度极限时，工件就会开裂，裂口一般出现在凸模圆角偏上的位置。影响侧壁强度的原因有：毛坯材料的力学性能、毛坯的直径与厚度、拉延系数、凸凹模圆角半径、压料力及摩擦因素。产生开裂的根本原因在于圆角相接处，危险截面处的应变过大，导致壁厚变薄，以及应力超过板料的强度极限而产生开裂。
裂纹的防止措施：
（1）合理选用材料，工件材料的选用除应满足工件需求外，还应考虑工艺要求。
（2）正确确定凸凹模圆角半径，它对侧壁开裂影响极大。一般圆角较大时不易开裂。
（3）选择合理的拉延系数，拉延系数过小，虽然可以加大变形程度，减少拉延次数，但却增加了拉延力，使工件变薄。
（4）正确进行润滑。采用合理的润滑方式可以减少摩擦力，使料流动顺滑，可控制开裂。但是不要在表面膨胀区域涂抹润滑油，否则会造成油包、凹坑。
2.2皱纹的产生原因
在拉延过程中，拉延件的凸缘部分由于切向压应力过大，造成材料的失稳，使得拉延件凸缘切向形成皱纹，這种现象称为起皱。拉延件的起皱直接影响其表面质量及尺寸精度，起皱严重时，还将引起板料在拉延过程中难以通过凹凸模具之间的间隙，增大进料阻力而引起拉裂。材料的相对厚度t/D越小，板料稳定性越差，越容易起皱；相对厚度越大，稳定性越好，越不易起皱。拉延系数越小，越容易起皱。
皱纹的防止措施：防止起皱一般不允许改变毛坯厚度，因此在生产中主要从改变冲压件拉延变形时的变形方式，以及受力特点出发。
一般具体措施有：
（1）采用压料装置，在拉延过程中压料装置将毛坯变形部分紧紧压住防止凸缘部分拱起。压料装置分为弹性压料及刚性压料两种形式。弹性压料装置有弹簧垫、橡皮垫和气垫等，弹簧垫和橡皮垫结构简单，可安装在压力机工作台下面或冲模的下模座上，其受压缩所产生的弹性力就是压料力，适用于浅拉延。气垫安装在压力机工作台上，压缩空气提供的压料力基本不随压力机滑块行程而变化，而且调整方便，所以应有非常广泛。刚性压料装置多用于双动压力机上。压料圈固定在压料滑块上，拉延时压料圈位置保持不动，使压料圈和凹模模面之间的间隙固定不变，压料力不随拉延深度的变化而变化，而且力量足够，局部调整也方便，其适用于深拉伸。
（2）反拉延。采取反拉延，毛坯扣装在凹模上，毛坯与凹模内的摩擦阻力较大，同时还增加弯曲力，因而使变形区的径向拉应力增加较大，对防止冲压件起皱有显著效果。但在毛坯外缘流入凹模口内时，摩擦及弯曲的作用引起的阻力明显减小，所以对大直径较薄材料的反拉延，还要采取辅助压料，才能有效控制冲压件皱纹及冲击线的产生。对于一些形状复杂的曲面拉延件，尤其是凸缘较小的制件，应设有拉延筋，以提高局部的径向拉应力，预防起皱。拉延筋应设置在拉应力较小的位置，即金属容易流动的部位，因此使用拉延筋后拉应力增大，会使制件表面产生拉毛。
2.3凹坑的产生原因
凹坑在拉延件中是皱纹的不明显形式，凹坑的产生与零件产品设计的外形尺寸有关，越是复杂的零件，在棱线、相关线、圆角高低差尺寸变化大的部位越容易发生，与零件的压料方式、冲压方向有密切关系。
凹坑的防止措施：主要增加材料的塑性变形量和零件外形的贴合率，使零件缺陷位置刚性增强。
3 当前汽车生产中拉延件质量控制现状
3.1拉延件质量缺陷及管理现状
现生产中拉延制件质量缺陷主要为：拉延起皱、拉延破裂、隐裂、鼓瘪、拉毛等。这些冲压拉延件的质量缺陷辨识多为主观判断，冲压件每个生产批次会有少量的工艺条件变化，制件上的缺陷每一批都不同，从长度深度以及严重程度都很难使用仪器去分析测量，质量的控制每批次的初品检查都需要使用专职检查员的经验去进行判定，如鼓瘪的等级，褶皱的波浪程度，毛刺大小的控制，缩颈减薄的百分比控制等，缺陷的标准没有量化，因人为因素导致的质量波动大，判断的准确性及可靠性无法保证，对于检查员的能力要求极其苛刻，如判断失误则有可能造成批量缺陷问题流出，导致严重质量事故。现生产的质量控制急需一个可以量化的标准，便于检查人员使用，保证整体质量稳定可控。
3.2质量与废品率的控制现状
车间有计划的对模具全工序机构、导板、型面、配线、定位等的定期点检，以及外板模具的高频度定期清洗与电镀等日常维护管理，保证模具具备良好的加工状态。生产管理部门下达月度生产计划后，冲压计划员会根据不同车型不同种类制件的生产必要数编制内部计划，以满足后工程的正常用件需求。在生产过程中，生产线作业员需要记录生产日报，填写因为设备、模具影响的停机时间。选别、手修作业员提交产品不良记录及废品数据。对收集整理的数据进行生产性分析、评估，指导各相关部署实施品质提升的改善、改造活动，运用PDCA的手法在工程内打造品质，不断提高产品质量，降低废品率。 4 拉延件质量保证体制
4.1发生源预防管理
4.1.1板料检测
在材料开卷后切断前取得卷头卷尾实验片进行摩擦系数的测量，超过标准值0.2以上提前进行变化点联络，实施生产前调试。（图2）；为了防止油干发生开裂和油量多发生面歪，材料验收过程中采用油膜测定仪进行油膜厚度测量，标准值为0.8-1.5g/㎡之间。（图3）
4.1.2模具维护与改善
制定模具点检维修计划，有计划的实施模具清洗、电镀等日常维护，开展系列开裂递减活动，加强导板间隙测定以及重点部品动态FAT测试，利用感压纸确认DB接触面状态。在冲压模具的下型凸模制品面上加工出网状沟槽，使得落在下型制品面上的异物（如粉尘颗粒等）以及下型制品面和制件间能形成油膜的油滞留在加工的沟槽内，能够有效降低冲压件不良（油波浪、鼓瘪等）的发生并提高生产效率（如图5）
4.1.3精度管理
冲压精度主要依靠精度测定仪测定制品的面、边、孔，以新车型下线时确认的精度合格率作为管理基准，按照精度管理流程进行定期测定和异常测定，对不合格数据进行解析。并联协后工程确认搭接状况，最终确定模具修理方案。
4.2倾向管理
4.2.1板减测定
材料在拉延过程中，拉应力作用下材料变形过程中不同区域料厚发生变化。随着材料的流动，料厚变薄，当板料减薄率达到18%，SCGA270D板材可以看到有缩颈现象出现，板厚减薄超过20%就会出现隐裂甚至开裂发生。生产过程中对曾经发生过开裂的部位和拉伸较深的危险部位，使用超声波测量仪对每个生产批次进行跟踪测定，可以反映出拉延件变化趋势，对开裂有积极的预防作用。
4.2.2冲击线监测
在生产过程中，一些拉延较深，流料多的部品在制件上出现会冲击痕迹（如图6），冲击线的位置变化反映流入量的变化，从而产生开裂或褶皱等品质不良。根据FAT反复实验结果，制定开裂、褶皱的上下限危险区和安全区的标准，制作简易测量检具（如图7），对每批次生产的初品、终品进行监测。及时把变化信息反馈给模具维修人员进行对策改善，防止开裂的发生。
4.3自工程完结
全员树立下一道工序是客户，不制造不良不流出不良，在自己工程内把不良品终结的质量意识。在物料流动的各关键环节设立质量门，通过对良品条件的管理，变化点管理与标准化作业推进自工程完结活动，遵循不制造不流出的原则，实现早发现早停止的对应体制，减少不良品的产生。
5 結语
冲压拉延件的设计、制造及质量控制是一个庞大的工程，需要很多经验丰富的工程师、现场检查人员及模具维修人员协同工作。要求所有技术人员和操作人员都具备很强的工艺能力和现场解决问题的能力。为了更好的对拉延件质量进行控制，不但需要技术人员长期对各种模具的数据进行积累，还需要在生产中继续改善、完善控制的标准。
参考文献：
[1]黄余平.汽车前保险杠防撞梁拉深成形数值模拟及工艺优化[D].长春工业大学，2014
[2]周子晴.轿车前翼子板冲压成型工艺参数优化的数值模拟研究[D].长春工业大学，2014
[3]刘棵.板材压力连接强度分析与模具关键几何参数优化[D].华南理工大学，2013
【关键词】 汽车冲压；拉延件；质量控制
1 拉延件常见质量缺陷及其原因
（1）拉延起皱：板料压缩失控、侧壁折叠及毛坯材料变化不均而导致起皱。
（2）拉延破裂：壁部强度引起的破裂、胀裂，变形力不均引起的圆角缩颈开裂。
（3）尺寸超差：外形尺寸与设计尺寸不同。
（4）形状不良：局部凹坑、翘曲变形、扭曲。
（5）表面缺陷：如划伤、擦伤、波浪、鼓瘪、冲击线等。
轿车外表面覆盖件主要是由薄钢板加工制造而成，具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大及表面质量要求高的特点。起皱、拉裂对拉延件的质量影响最大，因此研究拉延过程中起皱、拉裂的原因及防治措施对提高冲压件品质尤为重要。
2 拉延件裂纹产生原因及预防措施
2.1裂纹的产生原因
拉裂是拉延工艺中出现的主要问题，当制件侧壁处所受拉应力超过了材料的强度极限时，工件就会开裂，裂口一般出现在凸模圆角偏上的位置。影响侧壁强度的原因有：毛坯材料的力学性能、毛坯的直径与厚度、拉延系数、凸凹模圆角半径、压料力及摩擦因素。产生开裂的根本原因在于圆角相接处，危险截面处的应变过大，导致壁厚变薄，以及应力超过板料的强度极限而产生开裂。
裂纹的防止措施：
（1）合理选用材料，工件材料的选用除应满足工件需求外，还应考虑工艺要求。
（2）正确确定凸凹模圆角半径，它对侧壁开裂影响极大。一般圆角较大时不易开裂。
（3）选择合理的拉延系数，拉延系数过小，虽然可以加大变形程度，减少拉延次数，但却增加了拉延力，使工件变薄。
（4）正确进行润滑。采用合理的润滑方式可以减少摩擦力，使料流动顺滑，可控制开裂。但是不要在表面膨胀区域涂抹润滑油，否则会造成油包、凹坑。
2.2皱纹的产生原因
在拉延过程中，拉延件的凸缘部分由于切向压应力过大，造成材料的失稳，使得拉延件凸缘切向形成皱纹，這种现象称为起皱。拉延件的起皱直接影响其表面质量及尺寸精度，起皱严重时，还将引起板料在拉延过程中难以通过凹凸模具之间的间隙，增大进料阻力而引起拉裂。材料的相对厚度t/D越小，板料稳定性越差，越容易起皱；相对厚度越大，稳定性越好，越不易起皱。拉延系数越小，越容易起皱。
皱纹的防止措施：防止起皱一般不允许改变毛坯厚度，因此在生产中主要从改变冲压件拉延变形时的变形方式，以及受力特点出发。
一般具体措施有：
（1）采用压料装置，在拉延过程中压料装置将毛坯变形部分紧紧压住防止凸缘部分拱起。压料装置分为弹性压料及刚性压料两种形式。弹性压料装置有弹簧垫、橡皮垫和气垫等，弹簧垫和橡皮垫结构简单，可安装在压力机工作台下面或冲模的下模座上，其受压缩所产生的弹性力就是压料力，适用于浅拉延。气垫安装在压力机工作台上，压缩空气提供的压料力基本不随压力机滑块行程而变化，而且调整方便，所以应有非常广泛。刚性压料装置多用于双动压力机上。压料圈固定在压料滑块上，拉延时压料圈位置保持不动，使压料圈和凹模模面之间的间隙固定不变，压料力不随拉延深度的变化而变化，而且力量足够，局部调整也方便，其适用于深拉伸。
（2）反拉延。采取反拉延，毛坯扣装在凹模上，毛坯与凹模内的摩擦阻力较大，同时还增加弯曲力，因而使变形区的径向拉应力增加较大，对防止冲压件起皱有显著效果。但在毛坯外缘流入凹模口内时，摩擦及弯曲的作用引起的阻力明显减小，所以对大直径较薄材料的反拉延，还要采取辅助压料，才能有效控制冲压件皱纹及冲击线的产生。对于一些形状复杂的曲面拉延件，尤其是凸缘较小的制件，应设有拉延筋，以提高局部的径向拉应力，预防起皱。拉延筋应设置在拉应力较小的位置，即金属容易流动的部位，因此使用拉延筋后拉应力增大，会使制件表面产生拉毛。
2.3凹坑的产生原因
凹坑在拉延件中是皱纹的不明显形式，凹坑的产生与零件产品设计的外形尺寸有关，越是复杂的零件，在棱线、相关线、圆角高低差尺寸变化大的部位越容易发生，与零件的压料方式、冲压方向有密切关系。
凹坑的防止措施：主要增加材料的塑性变形量和零件外形的贴合率，使零件缺陷位置刚性增强。
3 当前汽车生产中拉延件质量控制现状
3.1拉延件质量缺陷及管理现状
现生产中拉延制件质量缺陷主要为：拉延起皱、拉延破裂、隐裂、鼓瘪、拉毛等。这些冲压拉延件的质量缺陷辨识多为主观判断，冲压件每个生产批次会有少量的工艺条件变化，制件上的缺陷每一批都不同，从长度深度以及严重程度都很难使用仪器去分析测量，质量的控制每批次的初品检查都需要使用专职检查员的经验去进行判定，如鼓瘪的等级，褶皱的波浪程度，毛刺大小的控制，缩颈减薄的百分比控制等，缺陷的标准没有量化，因人为因素导致的质量波动大，判断的准确性及可靠性无法保证，对于检查员的能力要求极其苛刻，如判断失误则有可能造成批量缺陷问题流出，导致严重质量事故。现生产的质量控制急需一个可以量化的标准，便于检查人员使用，保证整体质量稳定可控。
3.2质量与废品率的控制现状
车间有计划的对模具全工序机构、导板、型面、配线、定位等的定期点检，以及外板模具的高频度定期清洗与电镀等日常维护管理，保证模具具备良好的加工状态。生产管理部门下达月度生产计划后，冲压计划员会根据不同车型不同种类制件的生产必要数编制内部计划，以满足后工程的正常用件需求。在生产过程中，生产线作业员需要记录生产日报，填写因为设备、模具影响的停机时间。选别、手修作业员提交产品不良记录及废品数据。对收集整理的数据进行生产性分析、评估，指导各相关部署实施品质提升的改善、改造活动，运用PDCA的手法在工程内打造品质，不断提高产品质量，降低废品率。 4 拉延件质量保证体制
4.1发生源预防管理
4.1.1板料检测
在材料开卷后切断前取得卷头卷尾实验片进行摩擦系数的测量，超过标准值0.2以上提前进行变化点联络，实施生产前调试。（图2）；为了防止油干发生开裂和油量多发生面歪，材料验收过程中采用油膜测定仪进行油膜厚度测量，标准值为0.8-1.5g/㎡之间。（图3）
4.1.2模具维护与改善
制定模具点检维修计划，有计划的实施模具清洗、电镀等日常维护，开展系列开裂递减活动，加强导板间隙测定以及重点部品动态FAT测试，利用感压纸确认DB接触面状态。在冲压模具的下型凸模制品面上加工出网状沟槽，使得落在下型制品面上的异物（如粉尘颗粒等）以及下型制品面和制件间能形成油膜的油滞留在加工的沟槽内，能够有效降低冲压件不良（油波浪、鼓瘪等）的发生并提高生产效率（如图5）
4.1.3精度管理
冲压精度主要依靠精度测定仪测定制品的面、边、孔，以新车型下线时确认的精度合格率作为管理基准，按照精度管理流程进行定期测定和异常测定，对不合格数据进行解析。并联协后工程确认搭接状况，最终确定模具修理方案。
4.2倾向管理
4.2.1板减测定
材料在拉延过程中，拉应力作用下材料变形过程中不同区域料厚发生变化。随着材料的流动，料厚变薄，当板料减薄率达到18%，SCGA270D板材可以看到有缩颈现象出现，板厚减薄超过20%就会出现隐裂甚至开裂发生。生产过程中对曾经发生过开裂的部位和拉伸较深的危险部位，使用超声波测量仪对每个生产批次进行跟踪测定，可以反映出拉延件变化趋势，对开裂有积极的预防作用。
4.2.2冲击线监测
在生产过程中，一些拉延较深，流料多的部品在制件上出现会冲击痕迹（如图6），冲击线的位置变化反映流入量的变化，从而产生开裂或褶皱等品质不良。根据FAT反复实验结果，制定开裂、褶皱的上下限危险区和安全区的标准，制作简易测量检具（如图7），对每批次生产的初品、终品进行监测。及时把变化信息反馈给模具维修人员进行对策改善，防止开裂的发生。
4.3自工程完结
全员树立下一道工序是客户，不制造不良不流出不良，在自己工程内把不良品终结的质量意识。在物料流动的各关键环节设立质量门，通过对良品条件的管理，变化点管理与标准化作业推进自工程完结活动，遵循不制造不流出的原则，实现早发现早停止的对应体制，减少不良品的产生。
5 結语
冲压拉延件的设计、制造及质量控制是一个庞大的工程，需要很多经验丰富的工程师、现场检查人员及模具维修人员协同工作。要求所有技术人员和操作人员都具备很强的工艺能力和现场解决问题的能力。为了更好的对拉延件质量进行控制，不但需要技术人员长期对各种模具的数据进行积累，还需要在生产中继续改善、完善控制的标准。
参考文献：
[1]黄余平.汽车前保险杠防撞梁拉深成形数值模拟及工艺优化[D].长春工业大学，2014
[2]周子晴.轿车前翼子板冲压成型工艺参数优化的数值模拟研究[D].长春工业大学，2014
[3]刘棵.板材压力连接强度分析与模具关键几何参数优化[D].华南理工大学，2013