汽车横梁类件生产缺陷及解决方法

1 汽车横梁类件

汽车车身冲压类零件通常根据其装配关系可分为内、外覆盖件及骨架类结构件[1]。骨架类结构件主要包括汽车纵梁、横梁及各种连接板。本文所探讨的横梁类件指的是横梁及横梁连接板，如图1所示连接两根纵梁的部件即为汽车横梁类件。作为保证汽车安全的主要结构件，横梁类件的质量问题至关重要，可直接关系到汽车的安全碰撞结果等，关乎驾驶员的生命安全。

图1 横梁类零件

2 横梁类件常见的生产缺陷

横梁类件作为汽车的骨架类件，一般料厚都比较大，常见的范围是5～15mm，属于中厚板件。与薄板相比，横梁类件结构相对简单，成形过程中几乎不会出现薄板成形时所有的开裂、起皱、鼓包等缺陷，该类件常见的冲压缺陷有硌伤、拉毛、零件偏移、回弹、毛刺，其中拉毛和回弹属于主要生产缺陷。生产中经常伴随着两种或两种以上缺陷的同时出现，这就需要模具设计师及调试钳工根据现场实际情况，花费大量时间和精力去处理。

2.1 硌伤

硌伤主要发生在弯曲成形模的冲压过程。其主要因素是模具镶块上有高点，成形时上下模闭合状态下，镶块高点处磕到制件造成，一般情况下，高点主要是在镶块边缘棱线处。图2为某横梁连接板硌伤现场图。

图2 某横梁连接板硌伤现场图

制件硌伤有些比较轻微，有些很严重，这就需要零件检验人员检验时认真鉴别，因为不管硌伤的程度如何，都会造成很大的零件返工及修整率，给修模钳工带来大量的附加工作量。不仅影响了制件的表面质量，如果硌伤痕迹比较深的话，也会影响整车质量，甚至导致路试车辆的实验结果有失偏颇，对车辆的整车装配设计分析带来隐患。该缺陷的产生原因及解决办法具体如表1所示。

表1 硌伤产生的原因及解决办法

2.2 拉毛

拉毛是在制件成形过程中凸、凹模镶块与制件之间相互运动产生的磨损，图3所示为某车型前横梁的拉毛情况。拉毛不仅影响制件的表面质量，更严重影响着制件的安全质量，尤其部分件拉毛后存在隐裂的风险，这对横梁类件是致命的，关乎整车装配的安全问题。而且拉毛后的制件在抗腐蚀性和抗疲劳性方面的性能大大降低，拉毛缺陷也同时磨损着成形凸、凹模镶块，降低了模具的使用寿命。

图3 某车型前横梁的拉毛情况

实际生产中引起拉毛的原因有很多，主要有凸、凹模镶块间隙不均匀，凸、凹模镶块表面光洁度差，凸、凹模硬度小，镶块与制件摩擦系数大。具体如表2所示。

表2 拉毛产生的原因及解决办法

2.3 制件偏移

制件偏移主要是指制件外形偏移及孔位偏移两个方面。一般横梁类制件工艺流程为：落料冲孔→弯曲成形→（冲孔剖切），冲孔剖切是两个件拼在一起成形时最后的分离工艺，一般用于对称的L形件，对于型面较复杂或侧孔要求高的制件，最后还有加侧冲孔工序，有必要时还需加预弯模具。成形时推板顶出，在凸模镶块的压力（机床压力）及推板的推力（顶出压力）下完成制件的成形。引起制件偏移的原因主要有定位不稳或位置偏移、推板松动、凸、凹模镶块间隙不均匀。在确认以上因素都没有问题时，如果孔位还有偏差，就需要调整冲孔凸模及凹模位置。具体如表3所示。

表3 制件偏移产生的原因及解决办法

2.4 回弹

回弹是指在板材成形过程中,当外载荷卸除之后,由于弹性变形区材料的弹性回复以及塑性变形区中材料弹性变形部分的弹性回复,使其形状、尺寸都发生与加载时变形方向相反变化的现象。金属板材在塑性弯曲时总是伴随着弹性变形[2]。也就是说，回弹是不可避免的。在实际生产中，影响回弹的因素有很多，主要包括凸、凹模镶块间隙大、弯曲半径大、摩擦系数大。具体如表4所示。

表4 回弹产生的原因及解决办法

2.5 毛刺

制件在冲裁后经常会出现切断处或冲孔处随冲裁方向带出的与制件相连的残渣，即为毛刺。毛刺的产生，严重影响制件的表面质量及相应的装配精度，而且易对生产钳工造成划伤。造成毛刺现象的原因主要有凸、凹模间隙不均匀，凸、凹模刃口崩刃，凸、凹模间隙过大。具体如表5所示。

表5 毛刺产生的原因及解决办法

3 结论

汽车横梁类制件的制造缺陷，直接影响模具的合格率及生产效率。在目前汽车行业更新换代快且汽车越来越便宜的大背景下，模具价格也随之越来越低，收益率降低的同时，横梁类件的生产缺陷仍在花费设计师与修模钳工的大量精力与时间。况且汽车横梁类件的质量安全关乎驾驶人与乘客的人身安全，所以通过对横梁类件的生产缺陷进行原因分析，进而给出解决办法是很有必要的，可很大程度的提高该类件的模具试模及生产效率，同时也可对该类件后期的模具开发提供一定的参考。