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德系車沖壓件質量保障體系

發布時間:2019-07-18 14:58:39 星期四
摘要:

汽車市場競爭不斷加劇,為了迎合消費者不斷提高的外觀需求,汽車造型設計日益復雜,這對外覆蓋沖壓件及其模具都提出了 […]

汽車市場競爭不斷加劇,為了迎合消費者不斷提高的外觀需求,汽車造型設計日益復雜,這對外覆蓋沖壓件及其模具都提出了更嚴苛的要求。大眾作為德系汽車的品牌代表(圖1),一貫對汽車造型質量精益求精,在長期的開發與總結中形成了成熟的沖壓件及模具開發流程。

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圖1 大眾Lamando轎跑

在產品設計階段,大眾在保證車身造型需求的同時,通過沖壓同步工程(SE)確保車身沖壓件的工藝性,大大降低后期模具調試的風險與難度。產品狀態穩定后,與滿足質量要求的模具供應商進行詢價與技術交流,擇優定點發包,以嚴格的零件認可和模具標準對模具的設計、制造加工和調試優化的全過程進行審核和管控,最終在量產前使所有車身沖壓覆蓋件的尺寸、安裝匹配和表面質量達到集團標準,保證整車順利投產。大眾對沖壓產品質量的高標準要求,不僅僅體現在質量標準要求上,還體現在零件開發和沖壓模具制造過程中。

沖壓模具開發流程如圖2所示,主要包括沖壓可制造性分析、詢價發包、模具設計、模具制造、模具調試等環節。其中涉及的產品數據狀態有:PF(用于發包)、B-Guss(用于鑄件發鑄)和BF(用于機加工)。

沖壓可制造性分析

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圖2 大眾模具開發流程

自方案決策(KE)節點起,產品工程師根據開發需求陸續提出分析委托,同時提供數據和委托書??芍圃煨皂椖控撠熑私邮芪泻筮M行數據檢查和任務分配,并制作項目進度表跟蹤項目狀態,各零件負責人開展造型檢查、結構檢查和模擬分析等具體工作。造型檢查主要針對外板件,涉及斑馬線、曲率、凸凹性、分縫、首道翻邊方向等內容,旨在保證產品A面的設計質量,盡可能降低成品件出現表面缺陷的風險;結構檢查針對內板件以及外板件的非A面部位,涉及切邊沖孔角度、圓角大小、產品特征、翻邊高度、結構輪廓、翻孔方向、結構剛度等內容,是不借助模擬而對產品可制造性進行的快速評估,有利于更快捷地發現部分缺陷,縮短評估周期;模擬分析是在專業軟件中對產品的沖壓過程進行精密數值計算,是所有零件必經的分析環節,也是沖壓可制造性工作的核心內容。

分析工作完成后,零件負責人向項目負責人提交分析報告(包含問題點和優化建議),經匯總后反饋產品工程師進行優化,如此往復,直至產品數據通過BF認可。原則上,產品可制造性狀態必須達到綠燈才能通過BF認可(圖3)。

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圖3 造型檢查模擬分析和制造性分析

供應商質量能力(Formel Q-Capability)評審

Formel Q-Capability是大眾對供應商質量能力的評價體系,主要包括供應商自審、產品審核、過程審核、評價定級等環節,用以檢驗供應商的質量管理能力,確保供應鏈的質量。首先,在具有VDA6.3審核資質的人員的組織引導下,供應商基于VDA6.3和Formel Q-Capability的補充要求進行自審,要求達到包括法規、客戶需求、產品特性、ISO/TS 16949或VDA6.1在內的所有要求。當且僅當在自審中獲得A級評級,供應商才有資格繼續參加產品與過程審核。產品審核只涉及與供應商商定的重要特性,通常包括但不限于尺寸、材料、功能等,審核者基于VDA6.5對這些特性進行評審與缺陷分級。過程審核作為質量管理體系審核的補充,用于對人員安排與素質、生產設備與工裝、運輸、貯存、缺陷分析與改進等開發過程進行評價,并針對過程缺陷制定和落實整改措施。同時,供應商的分供方也在過程鏈的考量當中,并對評級結果產生影響。最后,審核者根據各方面的審核結果,結合供應商和大眾的實際情況,對供應商進行質量能力評級。只有獲得A級評級的供應商可進入大眾的供應商清單,成為將來項目招標的考慮對象。

模具設計

模具項目啟動后,供應商對產品的特征及功能需求進行詳細分析,在充分理解產品的設計思想和質量目標的基礎上完成工藝設計和全工序模擬,并按照發包資料所提供的清單進行工藝自檢,內容涵蓋交付物明細、模擬設置、工藝規范等方面以及落料、切邊沖孔、翻邊整形等眾多工藝細節。自檢達標后,大眾結合模具標準與以往項目的成熟經驗對供應商進行工藝審核,針對模擬及工藝的不合理之處提供優化建議,并要求在成形性達標的前提下持續優化材料利用率。供應商通常于一周內完成工藝優化并參加復審,審核通過便可并行開展結構設計與模面設計。這兩項與工藝設計流程相似,供應商完成設計與自檢后接受大眾審核。區別在于,結構審核工作量相對較大,細節也較為瑣碎(筋條布置、防側、讓空補強、倒角、排氣、鑄造工藝性、模芯強度、斜楔類型等),問題點通常較多,因此各工序分別進行審核以保證質量;模面設計主要包括回彈計算補償和模面數據,二者分別進行審核。在回彈審核中,首先按照回彈模擬的設置標準對模擬文件進行檢查,確認設置無誤后,再進一步考察自由回彈和夾持回彈結果的準確性以及補償方案的合理性。在模面數據審核中,主要檢查各工序的理論藍油圖以及強壓、讓位等模面數據是否利于保證產品匹配區的尺寸??紤]壓機變形時,還應根據壓機的模擬形變量和一模一件、一模二件、一模四件、二套模具在一個總模架上的受力點不同,對零件各部位進行適當的補償量,提高上下模具型面的貼合率,保證尺寸合格率。

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圖4 工藝設計、結構設計和模面設計

模具制造

模具制造階段包括鑄件制作、模具加工裝配和模具研配等環節,主要流程如圖5所示。本階段的重點是進度管控,大眾采用各種狀態匯總表對供應商的制造過程進行跟蹤:模具加工機床表記錄機床的設備能力及排班狀態,以最大化利用加工設備;模具裝配鉗工人數表記錄鉗工的分配情況,以高效進行人員調配;日工作內容跟蹤表以現場照片與文字描述結合的形式記錄各序模具的每日進展,模具狀態異常時可迅速發現。此外,通過項目周例會跟蹤模具制造整體進度,并對進度相對落后的供應商進行重點關注與跟蹤,一旦脫期便立刻安排方案進行進度追趕。在模具研配環節,需監督供應商兼顧藍油質量和研配進度,確保在規定節點交付滿足發包質量要求的模具。

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圖5 模具制造主要流程

模具調試

模具調試階段以通過零件認可與模具驗收為最終目標,進行模具研配和零件質量優化工作。由于供應商和主機廠的壓機通常存在差異,模具入廠后首先要進行壓機匹配和基礎研配,隨后經過試制批準車輛(VFF)中進行尺寸和安裝匹配面的優化,到試生產(PVS)開始階段進行EM送樣認可。

EM是指首批在正式的批量壓機及模具上以穩定工藝生產出的零件,認可標準為無A類缺陷。送樣一般要求1件用于表面測量,5件用于尺寸測量,另外3~10件用于試拼試裝。通過EM認可后,零件質量優化成為模具調試重點。以單件評審(Audit)和單件測量報告為基準,同時關注白車身(ZP5)、總裝(ZP8)、主模型(MBC)及黑車身等后道工序的情況,定期將所有單件及裝車問題進行匯總,與各部門溝通后定義各個問題的優先級,針對各階段的重點問題優先制定表面及尺寸降分方案。

規劃通過沖壓晨會、現場跟蹤以及與質保、白車身、樣板等相關部門的及時溝通,對優化進度和質量進行嚴格控制。針對某些不造成總成、裝車、總裝缺陷的尺寸缺陷和不造成黑車身抱怨的表面缺陷,供應商可提出SKD單和Akzeptanz單申請尺寸和表面讓步,以便將人力物力投入到更關鍵的質量問題中。原則上,零件需要在零批量生產(0S)和量產(SOP)節點分別通過3分和1分認可。3分認可標準為:尺寸無A類缺陷(偏差超過公差范圍100%)、表面無A類缺陷(用戶不予接受,一定會引起用戶抱怨或帶來不安全隱患,與產品說明相差甚遠)且1區(肉眼直接可見區域)無B類缺陷(令人不愉快,可能引起顧客抱怨)、材料試驗合格、試拼試裝合格;1分認可標準為:尺寸無B類缺陷(偏差在公差范圍75%~100%)、表面無B類缺陷、材料試驗合格、試拼試裝合格。

零件達到各項質量要求后,還需對質量穩定性進行檢驗,為此組織兩天試生產(2TP),從中隨機抽取30個零件進行測量,過程能力CP/CPK≥1.33則達到穩定性要求。調試期間,供應商可根據模具整改狀態適時提出靜態、動態驗收申請,由大眾安排專業人員實施檢查和驗收工作。模具靜態驗收由模修和沖壓規劃的專業人員負責,對模具結構、工作部分硬度、刀口底平面等方面進行檢查并出具驗收報告,供應商必須對此制定整改措施和進度;模具動態驗收由模修、沖壓車間及沖壓規劃的專業人員負責,對模具的型面貼合率、廢料排放、操作等動態生產狀態進行檢查并出具驗收報告,供應商同樣必須對此制定整改措施和進度。當零件質量達到要求且模具通過靜態、動態驗收后,供應商完成模具移交和相關資料移交,模具項目結束。此后模具可以投入SOP起步生產。

結束語

對汽車沖壓件而言,單件工藝性和模具質量是保證零件質量的關鍵。大眾作為德系汽車品牌的代表,憑借標準化的沖壓同步工程和成熟的模具開發流程,在激烈的汽車市場競爭中贏得廣大消費者口碑的同時,也逐步成為了整個汽車行業外覆蓋沖壓件品質的標桿之一。

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