面對(duì)飛速發(fā)展的社會(huì)，汽車行業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)汽車也成為了我們身邊不可缺少的交通工具，隨著市場(chǎng)上汽車保有量的不斷增加，客戶對(duì)于汽車的外觀表面的要求越來(lái)越高，這也導(dǎo)致汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加大。為了應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)加劇的汽車市場(chǎng)，各大汽車廠商在鈑金零件的制造過(guò)程中，必須嚴(yán)格把控零件表面質(zhì)量。在汽車鈑金零件生產(chǎn)過(guò)程中，為規(guī)避板料表面潔度不足造成鈑金件凹凸與模具型面受損等問(wèn)題，沖壓的板料在進(jìn)行生產(chǎn)前會(huì)通過(guò)清洗機(jī)進(jìn)行清洗，來(lái)保證板料的清潔度，從而檢查板料的缺陷，但在這樣一個(gè)高度自動(dòng)化的沖壓車間，新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)也隨之而來(lái)。背景介紹
某汽車公司沖壓車間在進(jìn)行新車型的門內(nèi)板模具試模時(shí)，生產(chǎn)人員反饋板料上油膜薄，且存在分布不均的情況，導(dǎo)致生產(chǎn)內(nèi)板深拉延板件時(shí)出現(xiàn)板料開(kāi)裂問(wèn)題，如圖1 所示。機(jī)修部門采取的臨時(shí)增加油膜厚度的措施是少使用一個(gè)擠干輥。但又引發(fā)另一個(gè)問(wèn)題，在生產(chǎn)其他板料時(shí)又因油膜太厚出現(xiàn)褶皺、油包，如圖2 所示。板料油膜厚度不穩(wěn)定導(dǎo)致的零件開(kāi)裂與褶皺，大大降低了成品零件的質(zhì)量合格率，使得缺陷板料的外溢風(fēng)險(xiǎn)大幅提高。
板料油膜厚度不穩(wěn)定的影響
⑴對(duì)沖壓車間的影響主要體現(xiàn)在質(zhì)量與成本方面。板料油膜薄，會(huì)造成內(nèi)板進(jìn)行深拉延時(shí)出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，車間的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)開(kāi)裂的成品件流出到下道工序是不可接受的，這也要求質(zhì)檢人員對(duì)于板料質(zhì)量要嚴(yán)格把控。對(duì)于零件暗傷的情況，一般是很難發(fā)現(xiàn)的，這種零件流到油漆車間進(jìn)行烘烤后，會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，造成車身的報(bào)廢。⑵板料開(kāi)裂、零件不合格就必須及時(shí)停止生產(chǎn)，進(jìn)行模具的維修和油膜的調(diào)整，這樣一來(lái)停機(jī)時(shí)間會(huì)大大增加，而此時(shí)設(shè)備仍在開(kāi)動(dòng)，導(dǎo)致了產(chǎn)能的浪費(fèi)與設(shè)備利用率的降低。
⑶清洗油屬于消耗品，板料油膜厚度增加，清洗油的使用量也隨之提高，加清洗油的頻次提升，車間的清洗油采購(gòu)費(fèi)用提高。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析
現(xiàn)場(chǎng)反饋板料油膜薄導(dǎo)致板料開(kāi)裂問(wèn)題后，機(jī)修團(tuán)隊(duì)立即組建油膜控制團(tuán)隊(duì)，對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行專項(xiàng)研究：⑴車間使用的清洗機(jī)由濟(jì)南二機(jī)床廠制造，未配套涂油機(jī)，實(shí)物如圖3 所示。⑵模具內(nèi)板件與外板件均使用清洗機(jī)，并且清洗機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置相同。⑶現(xiàn)場(chǎng)使用的模具由億森、瑞鵠、天汽模模具廠商提供。⑷清洗機(jī)為四對(duì)輥清洗機(jī)，輥系采用東邦輥系，是濟(jì)二使用頻次最高的輥系。⑸內(nèi)板板料過(guò)清洗機(jī)后目視油量少，且板料開(kāi)裂的頻次高，如圖4 所示。⑹使用TOHO 油膜計(jì)對(duì)油膜進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量方法為表面光澤處的刻度表示油膜量；相對(duì)平坦的一面朝下靜置；在稍暗狀態(tài)下用手電從油膜計(jì)端照射，可看到中央油膜量為圓形；實(shí)際值為汽車鋼板、鍍金材等的修正值。⑺經(jīng)過(guò)對(duì)內(nèi)板件表面油膜的多次測(cè)量，油膜計(jì)顯示紅圈以內(nèi)，非正圓讀數(shù)0.3 ～0.5g/m2，如圖5 所示，不滿足油膜要求值 0.5 ～1.5g/m2。
驗(yàn)證實(shí)施
第一階段：原理分析
板料能夠過(guò)清洗機(jī)，主要是由引入輥將料引入清洗機(jī)，刷輥上下兩側(cè)的上下噴嘴噴射清洗油沖洗板料上下表面，刷輥高速反轉(zhuǎn)，共同作用將板料洗凈，兩組擠干輥將多余的清洗油擠出板料，并在板料表面形成油膜防銹，如圖6 所示。板料油膜的厚薄主要由噴油量、料片形狀、壓力、料片表面的粗糙度、速度、溫度、擠干輥粗糙度、滾軸硬度、清洗油粘度這幾個(gè)參數(shù)決定。為了滿足門內(nèi)板油膜厚的要求，首先提高清洗機(jī)凈油泵的轉(zhuǎn)速至最大2000r/min，取消一個(gè)擠干輥的使用，并將擠干輥的壓力調(diào)整至最小12bar，油膜值增大，臨時(shí)滿足了門內(nèi)板拉延的要求。
第二階段：檢查影響油膜的參數(shù)
檢查凈油泵的運(yùn)行情況。噴油量的大小由清洗機(jī)的凈油泵決定，將上箱體抬起200mm，在線調(diào)整清洗機(jī)凈油泵的轉(zhuǎn)速，噴油量發(fā)生變化且量大，如圖7所示，不存在油管堵塞的問(wèn)題，噴油量的大小也與其他現(xiàn)場(chǎng)一致，排除此原因。
確認(rèn)清洗油的品牌及型號(hào)，油箱加熱功能。清洗油使用的是Quake 低粘度沖壓防銹劑，油品選擇符合要求；清洗油的粘度也每周送至專業(yè)油品檢測(cè)部門進(jìn)行檢測(cè)。濟(jì)二清洗機(jī)油箱配備了自動(dòng)加熱功能，當(dāng)油溫低于設(shè)定溫度時(shí)，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)加熱，隨時(shí)保證油品處于最佳溫度(40 ～45℃)，排除此原因。檢查刷輥轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。經(jīng)過(guò)查詢程序發(fā)現(xiàn)，清洗機(jī)刷輥轉(zhuǎn)速是由系統(tǒng)自動(dòng)控制，并跟隨在清洗機(jī)操作界面給定的線速度進(jìn)行控制，未發(fā)現(xiàn)刷輥速度不變的情況，觀察刷輥的方向，實(shí)際與進(jìn)料方向相反，不存在刷輥失效。檢查擠干輥的狀態(tài)。此前現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員反饋，清洗機(jī)里面卡進(jìn)過(guò)板料，因此需要打開(kāi)清洗機(jī)的上箱體檢查擠干輥的表面，檢查發(fā)現(xiàn)此清洗機(jī)的擠干輥外觀正常，沒(méi)有明顯外傷，擠干輥2 比擠干輥1 顏色稍淺，清洗機(jī)過(guò)板料張數(shù)不足50 萬(wàn)片，是由于擠干輥浸油不足導(dǎo)致，對(duì)板料油膜薄有影響。另擠干輥2 中間有兩處擦印，輥系在運(yùn)行一段時(shí)間后可自動(dòng)彌補(bǔ)，造成目前此處位置油膜稍厚，也是板料上出現(xiàn)部分油膜偏厚的原因，如圖8 所示。
生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)置不同的壓力觀察油膜變化情況，經(jīng)過(guò)油膜計(jì)的測(cè)量，符合帶有撓度清洗輥線壓力的變化規(guī)律，壓力控制系統(tǒng)無(wú)故障。詢問(wèn)生產(chǎn)情況得知，需要油多的板件均為深拉延的內(nèi)板件，主要是前門內(nèi)板和后門內(nèi)板，而外板在當(dāng)前清洗機(jī)參數(shù)的設(shè)置下進(jìn)行生產(chǎn)，零件未出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，生產(chǎn)人員提出訴求，可以在生產(chǎn)前門內(nèi)板和后門內(nèi)板時(shí)在線調(diào)整油膜薄厚。第三階段 ：確認(rèn)原因
由于清洗機(jī)在開(kāi)始投入使用前未按要求對(duì)擠干輥進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)48 小時(shí)浸泡，導(dǎo)致擠干輥未完全浸透，并且擠干輥仍在初期使用階段，擠干輥的吸排能力有待進(jìn)一步加強(qiáng)，如圖9 所示。拉伸長(zhǎng)度大的板料需要更厚的油膜才能保證拉延效果，因此板料在過(guò)清洗機(jī)后需要附著更厚的油膜。
第三階段：制定解決方案
針對(duì)前期清洗機(jī)擠干輥未浸透完全的問(wèn)題，計(jì)劃在生產(chǎn)結(jié)束后對(duì)清洗機(jī)的擠干輥進(jìn)行持續(xù)浸油處理。對(duì)擠干輥2 實(shí)施噴淋，在內(nèi)板需要更厚油膜時(shí)使用噴淋。
第四階段：方案實(shí)施
對(duì)擠干輥進(jìn)行浸油處理，利用取樣點(diǎn)的球閥，外接一根管，打開(kāi)清洗機(jī)的上箱體蓋，對(duì)清洗機(jī)的擠干輥2 進(jìn)行持續(xù)浸油，如圖10 所示，此時(shí)擠干輥的壓力參數(shù)設(shè)置為35bar；將刷輥反轉(zhuǎn)，將油液均甩至擠干輥1 上，可對(duì)擠干輥1 也進(jìn)行浸油處理，連續(xù)浸油時(shí)間為4h。針對(duì)生產(chǎn)人員提出的要求，深拉延模具需要更厚油膜，現(xiàn)場(chǎng)制作擠干輥2 噴淋裝置，在需要更厚油膜時(shí)開(kāi)啟使用。在后期清洗機(jī)長(zhǎng)期放置或更換新輥以后，亦可使用噴淋裝置對(duì)輥?zhàn)舆M(jìn)行浸油處理，生產(chǎn)穩(wěn)定后建議常閉浸油裝置，因?yàn)榘辶线^(guò)清洗機(jī)后附著較多的油，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮不利于成本控制。在清洗機(jī)的程序內(nèi)增加配方，針對(duì)不同模具板料對(duì)清洗機(jī)油膜的不同要求，生產(chǎn)人員可在配方內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，比如擠干輥1 和2 的壓力、凈油泵的轉(zhuǎn)速、刷輥的位置，實(shí)現(xiàn)柔性油膜調(diào)整，如圖11 所示。
第五階段：效果驗(yàn)證
經(jīng)過(guò)半個(gè)多月的探索，在2019 年8 月20 日的生產(chǎn)中，與生產(chǎn)人員與模修人員共同對(duì)浸油處理后的油膜進(jìn)行測(cè)試跟蹤，油膜目前達(dá)到0.8 ～1.0g/m2，符合油膜要求，見(jiàn)表1。
第六階段：防止問(wèn)題再發(fā)生
⑴每周定期檢測(cè)油膜的變化情況，使油膜管理形成適合線體實(shí)際情況；⑵統(tǒng)計(jì)加清洗油的頻次，宏觀掌控油膜的變化情況，可對(duì)成本管理提供依據(jù)；⑶對(duì)深拉延模具進(jìn)一步的調(diào)整，使之符合自動(dòng)化線的生產(chǎn)要求。
結(jié)束語(yǔ)
本文對(duì)沖壓零件油膜不穩(wěn)定，內(nèi)板件頻繁開(kāi)裂及外板零件易褶皺的問(wèn)題進(jìn)行探討分析，經(jīng)過(guò)攻關(guān)得到了沖壓車間清洗機(jī)參數(shù)使用規(guī)范的第一個(gè)工藝參數(shù)，并嘗試了一些方法和驗(yàn)證了效果。
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