走进上汽大众工厂 探寻成就柯珞克迷人腰线的最先进冲压生产线

记得初见上汽大众斯柯达柯珞克这款SUV时，笔者就被它车身侧面飞箭式的高腰线设计所深深吸引。这条锐利的腰线，从车头一路水平延展至尾部，不仅张力十足，也彰显了上汽大众精良的造车工艺。而这一迷人腰线之所以能从图纸变为现实，则是得益于上汽大众宁波工厂国内最先进的冲压生产线。

2018年7月27日，《孙坤对话汽车人》探访上汽大众宁波工厂。上汽大众斯柯达柯珞克就是在这里生产的，而柯珞克迷人的腰线，自然也就是在这里鬼斧神工般打造而成的。

针对柯珞克的车身特点，上汽大众冲压车间采用了目前国内汽车制造业中最先进、自动化程度最高的机械冲压生产线——6工序9100吨高速伺服生产线。这条生产线是大众汽车集团在国内的唯一一条，具有高冲次、高质量、大尺寸和低耗能的特点，它采用先进的料片拆垛方式，整线连续运行，每分钟可以冲压18个零件。6工序可以实现复杂造型的生产，保证车身部件、零件的高精度，零件公差可控制在正负0.2毫米以内。伺服压机行程的曲线任意可调，可有效提高零件表面的质量及形状冻结性。

目前主流工厂的冲压工艺包括裁切、冲孔、拉延、成型4道工序，高标准的工厂会加上挤压；而在宁波工厂采用了裁切、冲孔、拉延、挤压、修边、成型6道工序。冲压作为生产制造的第一步，是品质的首道关口。正是源于国内最先进的设备和苛刻的精度要求，柯珞克才能够拥有迷人的腰线和严丝合缝的工艺表现。

除了精度，柯珞克在强度方面的表现也相当不凡。

车身的强度对于车辆的安全性、操控性都至关重要。柯珞克的高强度安全车身于工厂车身车间中成型，上汽大众宁波工厂二期车身车间两条生产线共拥有837台机器人，是上汽大众机器人数量最多的车身车间，每51秒就有一台车身下线。

强度的一方面，来自于高端材料的使用。柯珞克采用了高强度车身结构，17块热成型钢板遍布车身的关键部位，并在A柱、B柱等车身关键部位100%使用热成型钢材，占整车钢材比例高达25%。热成型高强度钢板的抗拉强度较普通钢板强化了近3-5倍，屈服强度超过1,500兆帕，每平方厘米能承受10吨以上的压力，这相当于一枚硬币上可以承受两头成年大象的重量，热成型高强度钢的使用能够令车身实现轻量化的同时获得更高刚度。

此外，柯珞克高强度钢的比例达到29%，超高强度钢的比例达到21%，特高强度钢的比例达到3%，高强度及以上钢材使用的总比例高达78%，可以在碰撞发生时尽可能保证乘员舱的完整性，提高碰撞安全。

高强度的另一方面，源于更先进的拼接技术——激光焊接技术。柯珞克的整车激光焊长度为5726mm，将整个车身的钢性结构提高50%，极大提升整车外观品质与安全性。不同于传统的点焊，激光焊接技术可使不同钢板之间的连接处达到分子结合的状态，大大提高车辆结合的精度，可明显改善震动及噪声，并确保连接工艺焊缝的美观度和光洁度。

高强度钢材和激光焊接技术的结合，使得柯珞克车身刚度和车身精度显著提高，让车辆在激烈驾驶或者非铺装路面行驶时不易变形，无论驾驶舒适性和安全性均有上佳表现。

上汽大众：汽车前盖冲压缺陷问题分析

1 前盖常见冲压缺陷

1.1 单件与总成平面度超差

前盖拉深成形过程中有时会导致轮廓平面度超差，影响总成及其与翼子板匹配后的平面度。该缺陷不仅会影响零件外观质量，还会影响风噪，且车型越大，这种影响越突出。

图1所示为SuperbFL车型的前盖，外板材料为HX180BD+Z100MCO+NI，料厚0.7mm；内板材料为DX54D+Z100MB，料厚0.6mm。外板成形后，经测量轮廓处平面度最低为-4.3mm，翻边后总成左右两侧在垂直盖板方向低陷均达到-0.9mm，超差较大，测量结果如图2所示。一般情况下前盖总成翻边部位平面度跟随内板的趋势，通过抬高前盖内板的咬边面可以弥补总成低陷的缺陷，但由于该车型外板单件平面度偏差量太大，同时内板材料厚度比外板材料薄，仅在公差范围（±0.5mm）内调整内板尺寸无法解决上述问题。

成形中首先通过调整外板翻边工序中翻边刀的刃入时序，设计成波浪刀先后翻边，以改善外板Z向落差，如图2所示，测量报告为同一点不同批次测量结果，R表示5个测量值之间的波动，CP、CPK用来衡量生产过程中的波动，CPK与CP线性关联，当CP＞1.33表明成形过程变差比较小，如果CP值较小，说明成形过程受普通因素的变差影响大，工程过程能力需要提升，涉及的模具结构更改如图3所示，两侧先翻边，主要包括侧翻边镶件翻边高度调整、压料板行程及缓冲橡胶长度变更等。模具结构更改后成形的外板平面度最大偏差从-4.3mm改善为-3.0mm，在内板不变的情况下前盖总成平面度最大偏差从-0.9mm优化至-0.7mm。

通过抬高前盖内板的咬边面进一步缩小该偏差，为了获得尺寸的补偿规律，一方面手动对内板返工件进行校正；另一方面修模时利用样板提供的校正数据，对模具结构进行整改。在模具零件充分研配的基础上，松开检具RPS（非夹持状态），对比样板的返工件和模具成形的零件，其双排点测量结果如图4所示。由图4可知，两者尺寸的变化趋势一致，即模具结构更改成形返工件的形状，但返工件尺寸变化更大，主要原因在于返工件是通过夹钳扳出，成形零件加工硬化明显，对总成的作用更大，通过模具整形工序实现零件的尺寸变化，存在塑性回弹，模具结构的改动体现在成形零件的尺寸变化有所减小。

利用上述规律，将内板的咬边面补偿0.4mm，则前盖总成平面度最大偏差从-0.9mm优化至-0.3mm，达到了总成与翼子板匹配可以接受的状态。

1.2 外板型面塌陷

前盖在拉深过程中有时会导致表面塌陷，影响前盖内外板涂胶间隙。涂胶间隙过小，胶水收缩会在引擎盖上呈现胶水印；涂胶间隙过大，会增大脱胶风险。图5所示为OctaviaNF车型的前盖，外板材料为EN10346-HX180BD+Z100MCO+NIT，料厚0.68mm；内板材料为EN10346-DX540D+Z100MB，料厚0.6mm。外板成形后，型面中间出现塌陷缺陷，最大塌陷-1.6mm，如图6所示。缺陷导致与内板涂胶的间隙缩小，将内板涂胶面分为7个区域，经测量最小的涂胶间隙只有0~0.2mm，远小于理论涂胶间隙2mm。完成涂胶并组装前盖总成后，胶水应力释放，前盖表面呈现明显的胶水印，而另外一些间隙不足1mm的区域，在油漆烘干后也呈现胶水印，缺陷现象如图7所示。

为了补偿因外板塌陷而减小的涂胶间隙，将加工好总成的前盖涂胶面处进行分区、凿洞、测量间隙，然后对比理论间隙得到前盖涂胶面的优化量，基于该优化量对前盖内板模具结构进行整形、补焊、加工、研配。通过采取一系列措施后，使前盖内板涂胶面降低，确保了内、外板之间的涂胶间隙达到了1~2.79mm，胶水印问题得以解决。

1.3 内外板涂胶面间隙偏差

前盖总成风窗处表面尺寸缺陷、水箱密封条匹配面间隙超差、外板型面塌陷等多种原因都会引起涂胶间隙偏差。工艺设计前期对内板型面进行补偿以获得合理的涂胶间隙，补偿数据应考虑模拟结果并结合以往项目经验。模具制造后期因风窗平面度、外板型面塌陷等原因导致的涂胶面间隙偏差问题，其缺陷现象可参考前文进行整改，以Santa-naDerivat车型为例，其前盖内板的补偿方案如图8所示。

为改善内外板匹配间隙，前盖内板需要补偿的区域一般包括：风窗处、水箱密封条匹配面以及内板涂胶面，其中前两处补偿方案由中间至两端，从1mm逐渐变为0，而内板涂胶面过渡方案是由后向前，至中部过渡到0。

1.4 外板logo定位超差

前盖logo与匹配轮廓间隙不均匀会影响外观质量，图9所示为OctaviaNF车型的前盖logo定位位置，Logo靠3个凹坑定位粘贴在引擎盖上。由于外板全尺寸测量并没有覆盖到logo的定位孔，且定位孔非正球面，其与圆周（成形圆周在斜面上投影也非均匀的圆）的相对位置难以确定，3个定位孔相对于外轮廓偏心，造成logo粘贴后其圆周轮廓不均匀，如图10所示。

抽取30台样车，发现偏差方向均为7点钟方向，缝隙偏差达到1.5mm。经分析，由于定位孔存在一定负角，前盖logo一般分2道工序成形，即先成形圆周后再成形3个定位孔。2道工序成形不仅增加模具制造难度和整形斜楔的成本，而且对零件的定位要求也增加，容易导致3个定位孔与圆周的位置发生变化，使logo安装匹配间隙不均匀。为此改变成形工艺方案，在拉深工序中生成圆周和定位孔，相应的模具零件凹模堆焊直接加工定位孔，同时凸模让位。工艺改进后，保证了3个定位孔与圆周的相对位置，且定位孔拉深未造成开裂，logo与轮廓间隙均匀且未发生旋转。

2 缺陷的解决方法

通过以上分析和工程实践，汽车前盖冲压成形过程中产生缺陷的原因及解决方法总结如表1所示。

▍原文作者:代丽1，王艳波1，王芳2

▍作者单位：1.上汽大众汽车有限公司；2.上海师范大学信息与机电工程学院