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    汽車覆蓋件模具開發過程管理要點淺析

    2021-06-07 11:38:55 來源:
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    導讀:

    汽車外覆蓋件汽車車身重要的組成部分,具有板材薄、造型復雜、尺寸大、精度要求高、表面質量要求高等顯著特點,具有較大的開發難度,為了質量管控以及成本考慮,汽車外覆蓋件成為了主機廠沖壓車間主要制造的汽車零件。汽車外覆蓋件模具也具有設計制造具有難度大、周期長、質量和精度要求高的特點,具有較大的技術難度,外覆蓋件模具導入成為沖壓技術領域主要的工作內容。


    外覆蓋件模具的開發進度對整個新車型項目的進度有著非常關鍵的作用,是主機廠新車型開發、生產準備中的重要部分。下面從新車型可行性研究到模具終驗收的過程談一談模具開發流程及各階段管控要點。


    項目可行性判斷

    通常,產品規劃部門依據市場需求、公司發展戰略等對新車型開發上市作出規劃,針對車型定位、尺寸、生產線、銷量、項目大計劃等作出規劃,形成可研前提下發到各部門進行可行性判斷,各相關部門分析判斷后形成統一可行性研究報告上報公司決策。沖壓領域依據可研前提對生產線通過性、生產模式、模具導入組數、導入周期是否滿足等作出判斷,形成報告上報項目組,等待車型正式立項。

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    車身覆蓋件產品數據發布

    項目立項后,車身設計部門依據各領域節點發布產品數模,工藝部門的技術人員根據產品數模進行初步工藝預分析、制造重難點、內外作零件劃分、預算判斷、招標分包等工作,為模檢具招標工作做準備。同時聯合采購部門依據項目計劃在公司逐層匯報沖壓領域模檢具詳細招標計劃。招標過程在此不做詳談,依據公司相關招標流程進行。下面從模檢具定標后(即確定各分包零件模檢具承制供應商)淺談模檢具開發管理。


    沖壓內制件制造工藝可行性分析(模具供應商及沖壓工藝部門)

    沖壓工藝部門得到數據后,協同模具承制供應商,對每個零件進行工藝可行性CAE(ComputerAidedEngineering:計算機輔助工程)分析,重點對工序數排布、開暗裂、新特征造型實現性等進行識別判斷。提取重點課題反饋車身設計部門進行數據優化修改。


    CAE分析的作用:

    通過CAE分析,我們可以直觀的觀察零件板料的成型過程,判斷問題產生的原因,預測模具實現的可能性;通過優化設計,最大限度的增強模具工藝性,縮短制造周期,降低制造成本;在鑄造加工前預先發現模具和零件的潛在風險點;確保模具的設計合理性,減少設計成本;通過對各零件潛在問題分析,工藝分析部門可及時提出合理的設計變更建議,與車身設計部門共同推進產品優化,更高效的推進開發工作。


    模具調試技術員、鉗工對零件CAE分析結果進行查看,充分利用現場生產調試的經驗,查看調試工藝參數是否正確,拉延工藝補充是否合理,材料流入是否與分析狀態一致等進行判斷,針對零件的起皺、開裂、鈑金質量等風險,及時的提出解決方案。


    DL圖/CAE的設計與會簽

    工藝部門得到車身部門最新設計數據后,替換數據再次進行CAE優化分析,之后進行模具DL圖設計,多數情況下兩者同時進行。


    DL圖設計(DesignLayout——沖壓工序分析設計),也可稱為模具工藝流程圖,包含:全工序的沖壓方向以及送料方向、斜楔的加工方向、各工序的加工范圍、各工序的加工輪廓線、基準點與沖壓方向的關系、制件加工基準(C/H孔)、拉延模的壓料面、拉延筋、預設板材尺寸、工藝補充面、修邊模的廢料刀布置以及廢料流動方向等。同時,DL圖還需具體體現相關工序的送料高度、壓邊圈、壓料板的工作行程、板料的定位方式、翻邊整形交接刀處理等內容。


    DL圖設計、CAE分析完成后,需模檢具供應商內部完成內部審核,內部審核問題整改完成后即可按照項目計劃與主機廠沖壓工藝部門進行會簽工作,DL圖和CAE分析的會簽非常關鍵,直接影響到后續能否在計劃周期內正常調試出件以及后期批量生產的生產穩定性。沖壓工藝工程師主要審核零件工藝的合理性、生產線的各項參數匹配性、拉延工藝補充的合理性、各工序的成型性能(開暗裂、起皺等)、外觀質量、制件回彈、材料利用率等,需依據相關檢查表逐項檢查。本環節應該關注的重點為工藝排布的合理性以及側圍、翼子板、門內板等深拉延零件的成型性,為后期批量生產的穩定性打好基礎。同時有以下兩點建議:一是評審時邀請本領域技術專家以及車身領域相關人員參與,針對重點課題各領域共同研究,確認產品優化可行性以及優化方向,提升問題點整改有效性和效率。二是需要檢證過往車型同類零件重難點問題點的發生原因以及有效解決對策,及時規避,不斷改善進步。


    模具結構圖設計與會簽

    依據項目計劃,DL圖以及CAE分析會簽完成,相關問題點得到整改關閉,無影響模具結構設計的課題后,模具供應商根據DL圖相關指導進行模具結構圖設計,設計軟件依據各供應商軟件購買情況或使用習慣的不同,采用CATIA或者UG軟件進行模具3D結構設計,設計完成后同樣先通過內部圖紙審核,行評審會簽,會簽按照相關結構設計檢查表逐項確認,確保所有項目滿足設計標準要求。


    結構設計環節應該關注的重點:一是模具安全性,確保模具起吊、壓邊圈、壓料板、模座等各部件結構強度可靠,特別要防止鑄件因為倒角不足應力集中而開裂;二是生產功能性,模具各參數與量產壓機相匹配,調試、生產、保養的便利性,重點需要確認含修邊、沖孔工序廢料掉落情況,廢料落料不良會給大批量生產帶來極大的困擾。對于評審中發現的問題,應建立明確的評審問題點清單,要求供應商逐項整改到位。部分有爭議的課題需要多方進行專題討論以尋求最佳方案,同時也有必要邀請模具維?,F場技術人員、技術專家共同探討解決問題,特別實在模具整改方面,有時現場技術人員對模具結構提出的優化建議可以幫助有效節省整改周期。


    鑄造指令發布和泡沫實型制作評審模具結構圖設計評審、問題點銷項完成后,可進行FMC制作。因FMC與鑄件投入均為實體投入,若數據變化較大會造成報廢,增加成本以及周期。故FMC制作以及鑄造需要主機廠給供應商下發FMC制作以及制造指令后方可進行。鑄造指令下發需要產品數據具備一定的成熟度,下發前需與車身、焊裝、涂裝、總裝等相關領域對產品數據進行共同評審,確保數據成熟度,以及鑄件肉厚可以吸收正式加工數據的變化量。


    FMC制作周期一般需7~10天,制作完成后需要對其進行現場檢查以及掃描對比,一是確保與設計模具結構圖的一致性;二是檢查設計圖評審中未發現或不易發現的問題。此過程可以借助藍光掃描設備進行,提高差異識別精度。


    FMC 評審是模具制作過程中不可或缺的過程,因為它是模具結構更改的最后一關,一旦進入鑄造階段,若結構需要較大更改,需要報廢重鑄,造成周期、成本浪費。


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    模具鑄造

    FMC制作整改完成后,即進行鑄造,模具鑄造周期一般為20~25天,對于全車型模具來說,同時考慮鑄造廠排產,鑄造周期設置為1個月較為合理。模具鑄件在運回模具供應商車間前需要進行鑄件檢查,主要檢查是否有大的鑄造缺陷,例如鑄件裂紋等,若有不合格部件需及時重鑄挽回。其中鑄件內部夾砂等缺陷需要在2D加工后才能看出,因此建議主機廠對鑄件檢查這一環節在模具2D加工后進行。


    加工數模發布及模具機加工

    模具鑄造完成后即可進行機加工,但前提是加工數據已經發布,加工數據的發布同樣需要主機廠下發正式加工指令。模具供應商方可可根據產品的加工數據進行數控編程,然后進行模具的機加工,模具的機加工大致可分為:開粗——一次加工——組立——半精加工——(熱處理)——精加工等,上文提到的鑄件檢查在機加工過程中進行,可發現鑄件是否有夾砂或裂紋等缺陷,及時對鑄件問題進行判斷和處理。


    此環節還有一個非常重要的工作——精算。精算是控制回彈,保證制件精度、各工序間符型、優化外觀品質,保證整車外觀光影效果的重要手段,受到越來越多主機廠以及模具供應商的重視,精準的回彈控制可大幅降低后期模具調試周期,精算回彈控制以及模面設計可謂模具供應商核心技術能力。精算需要用機加數據進行,但是為了縮短項目周期,可用鑄造數據進行計算,機加工數據發布后對比變化點判斷是否需要中重新計算。精算完成后方可進行正常精加工工作。


    模具研配、調試、出首件過程

    鉗工調試階段包括:模具基準推研——合模到底——帶件調試——出件等,模具精加工完成后鉗工仍然有少部分轉配以及推研工作,模具調試主要檢查上下模導向的研合、型面、壓邊圈、壓料板、整形等工作區域的研合,確保模具基礎工作到位以及能夠沖壓出精度、面品合格的沖壓件。


    模具調試應嚴格按照調試指導書進行,切不可隨意進行打磨拉延筋、工藝補充等修磨工作,從而減少鉗工對于技術方案實現的影響。此環節一項重要的工作為首件工藝檢證,重點確認工藝方案的實現程度,包括拉延材料流入量、零件減薄、零件回彈、面品、材料尺寸等檢證內容,通過不斷檢證工藝方案,不斷優化,逐步提升工藝方案有效性,縮短后期調試、整改周期。同時首件的精度也是衡量各模具供應商技術能力的重要指標之一,可作為后續項目招標的重要技術能力依據,有利于增強各模具供應商競爭力,不斷優化選擇技術實力更強、成本更優、制造周期更短的模具承制供應商。


    模具預驗收

    按照項目制造管理計劃,模具供應商工藝檢證完成,對不合格項目完成整改達成預驗收條件后,可向主機廠工藝部申請預驗收,模具供應商需要提供模具的自檢報告和零件精度、面品等質量報告,主機廠工藝部在接到模具供應商的預驗收申請后,組織人員到模具供應商進行預驗收,驗收人員因包括工藝技術人員、現場模修人員以及質量檢查人員,主要從模具動態、靜態、沖壓件質量三個方面嚴格按照檢查表進行模具驗收,沖壓件質量應包括精度(關鍵精度)、外觀品質、減薄、翻邊質量等幾方面綜合評價,同模具動、靜一起輸出詳細問題點清單,便于后期模具供應商以及駐場人員進行銷項推進。


    模具預驗收完成后,便可依據項目回廠調試策劃以及預驗收模具狀態,與供應商制定詳細問題點整改計劃,確認模具回廠時間。在預驗收過程中發現的問題需在供應商工廠內整改完成后,方可通知主機廠人員進行驗收復檢,復檢后精度、面品、問題先銷項達成模具回廠條件后,收到主機廠發模通知,方可打包發運。


    模具主機廠調試與驗收

    模具到貨后,在主機廠的工作主要有模具點檢——生產線參數匹配——廠內外差異對比——模具基礎工作恢復優化——精度/面品提升(整車匹配)——生產效率提升——量產——模具終驗收等幾個階段,整個模具調試的周期一般在4.5~6個月。


    模具供應商內調試過程中主要有一個幾個方面需要重點關注:一人員方面:模具調試初期,交模人員起著至關重要的作用,在調試期間,需協調供應商派出一名調試技術專家以及2~3名動手能力強鉗工全程參與調試,好的技術方案以及動手能力強鉗工可以有效提升整改有效性以及降低整改次數,從而縮短調試周期,保證項目進度。


    管理方面:因模具調試周期只有不到半年,同時整車裝車數量以及時間有限,因此,在調試期間需要把握各階段的整改重點,同時需要制定詳細的月計劃、周計劃以及每日的整改、模具上機計劃,同時要保證留有一定的工序件,以便隨時可以查找、判斷問題點的原因,整改對策等,確保問題點可以按計劃快速整改到位。


    整車匹配:歸根結底,沖焊涂總四大工藝都是為整車品質服務,調試期間,除了保證沖壓單品精度合格外,也需要對整車裝配關鍵部位精度進行重點管控,有時也需要配合整車品質進行配合性公差偏置整改,需要具備一定的精度解析經驗以及裝配尺寸鏈等知識。


    經過調試,車型量產以及模具問題點、零件精度、面品、生產效率、模具故障率等各方面指標達成驗收條件后方可進行終驗收,完成終驗收后,模具的開發工作才算階段性完成,交付制造現場進行日常生產、點檢保養和故障維護。隨著車型銷量變化、改款、車型換代等,產量逐漸減小,直至車型停產,車型停產后模具仍需保留15年,以備SP件生產,15年后模具報廢,回爐重鑄,從而完成模具整個生命周期使命。

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