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大众汽车冲压工艺是什么

高品质标杆如何炼成?探秘一汽-大众生产、制造、管理体系

在过去的两个星期内,各大车企纷纷公布了7月份的销量成绩。官方数据显示,一汽-大众7月新车交付量达到157,323辆(包含奥迪进口车),同比增长2%,继续领跑2019中国乘用车企业销量排行榜。

无论寒冬还是暖春,一汽-大众的排名始终稳定在前列甚至第一,它的秘诀是什么?8月20日,汽车头条App受邀来到一汽-大众的大本营——长春,参加“一汽-大众品质之旅——‘众创未来’媒体青年营”,以一名“见习员工”的身份,身着工装打卡“上下班“,深入企业内部,在生产、质保、研发以及人才发展培养等核心部门“轮岗实习”。

质检——成就大事者必拘小节

在两天的深度体验中,我们的第一站就来到了一汽-大众质检工程师们的摇篮——质量基本技能培训基地。在这里,我们通过亲自上阵,充分体验了一名合格的质检工程师所必须具备的品质——对细节的热爱。

“这个缝隙的基本误差是3.5mm-4mm之间,如果超过这个误差范围内就代表着不合格。”在培训基地现场,负责指导我们的质检工程师手把手地将我们带入汽车质量检查的基础殿堂。

“要注意,平度和棱线是不一样的概念,一个是二维的高低误差,一个是三维的。”在工程师的指导下,一辆原本在我们眼中并没有什么问题的速腾,最终被“诊断”出了不少的问题。这些问题往往可能只是误差在一厘米范围内的缝隙,或者肉眼不会注意到的高低不平,甚至只是车面上一个很难察觉的划痕和脏点。

“虽然消费者们可能不会注意到这些细节,但是对于我们质检工程师来说,这些细节却是至关重要的大事。”现场的工程师告诉我们,这些肉眼不可见的细节造成的影响远不止表面上看起来那么简单。例如车门后部比前部高出一点,就会造成更高的风阻,从而产生更高的油耗,同时还可能产生噪音、漏水等种种麻烦的问题。

“在车内会有一个记录表,我们要求每一名质检人员将每一处细节问题都详细记录在表格上。一个小问题在工厂内发现时,它的维修费用只需要大概300元,而当它在4s店内被发现,需要的可能就是1500元甚至更多。”因此,对质量检查的严格把控不仅是对消费者负责,也是对厂家本身节约成本的保障。

而在之后的参观学习中,我们来到了真正的质量检查的咽喉要塞——匹配分析测量间。在那里的工程师告诉我们,这里有着一汽-大众在售和制造中的所有车型模具和检具,也是厂内需要“永久保密”的核心区域之一。

为了检查诸如“零部件尺寸公差不能超过0.5毫米”这样的细节问题,一个设备的造价就超过了1000万元。“我朋友听到我的工作后也会问,你们为了这种小细节花费这么多的钱值得吗?”但很显然,这种对细节的“吹毛求疵”所带来的往往其实是更大的收益,比如“高品质”的产品标签,比如消费者的信任与口碑。

而在质量检测保证中心,我们见到了另一群对“质感”更加敏感的工程师,他们的工作是围绕着拧紧技术、工业CT、色谱质谱分析、材料气味评价方法等等所展开的。看似有些枯燥的实验室,对这群人来说却充满了趣味:“我们内饰的皮料全部采用的是欧洲进口的真皮,为了保障质量,往往采用的还是一张皮上的核心区域。”

在现场,工程师用一张被染色完毕的牛皮来向我们解释皮料不同部位的质感区别,这些同样在大多数消费者生活中无法辨别的东西,却被一汽-大众的这群工程师执着地坚持着,也正是这种对于细节的坚持,成就了每一台“大众车”在消费者心中的高质量与良好口碑。

生产——每一个环节都是核心

在一汽-大众员工食堂吃过午饭后,我们来不及休息,又赶往一汽-大众的生产车间实地学习考察。一台大众车究竟是如何从零部件中诞生的?这样的产品又是怎样适应如此严苛的质量检测体系标准的?

在四大生产车间中,最让头条君印象深刻的,一个是冲压车间,另一个是涂装车间。

在冲压车间内,我们的头顶不时有重型货运箱在轨道上隆隆开过。工程师告诉我们,这里的厂顶高度为17米,比许多日系车企要高出1/5甚至2/5的高度,因此造成的噪音和对工人的影响显然就要小的多。

不过,另一方面,在冲压车间内也并没有太多工人存在。据了解,由于采用了国际领先的冲压机床和模具,从原料拆垛到上料搬运均采用机器人自动化操作。“整个工厂内大概只有300名工人,所以彼此间说话都要靠广播。”

在车间现场,我们近距离观察了属于一汽-大众独有的6序冲压工艺,对成型,卷边等各个细节都有专业工序,确保了冲压件的精密准确。

到了涂装车间,我们先是穿上了特制的防护服,为的不是保护自己,而是防止身上的灰尘和脏东西污染室内环境。涂装车间更是集结了一汽-大众顶尖技术:360°翻转电泳工艺、PVC工艺、空腔注蜡工艺……确保一汽-大众兑现3年无锈蚀,12年无锈穿的高品质保障。

最后,我们来到了总装车间,参观新车下线的最后一道工序。经过现场工程师的介绍,我们了解到,一汽-大众采用模块化装配工艺,通过优化生产流程,生产节拍可达到64秒装备完成一辆新车。不仅对下线车辆进行100%严苛质检,还会对已检验合格的产品随机抽检,进行标准更苛刻的奥迪特评审。

人才——汽车界的“黄埔军校”怎样炼成?

正如日本“企业之神”稻盛和夫所说的那样:“企业最重要的是人。”拥有好的技术、设备只能算是成功了一半,而在一汽-大众工厂的这几天,头条君最大的感触就是接触到了一群对工作热情、严谨、富有想法的一线工程师们。一汽-大众是如何发掘人才、培养人才,让优质人才充实企业的枝干的呢?

一汽-大众人力资源部部长李松梅

要搞清楚这个问题,就要首先了解一汽-大众内部神秘而知名的“AC”体系。要知道,包括长城汽车专项副总裁柳燕、东风汽车副总经理尤峥、小鹏汽车品牌公关总经理李鹏程等业内知名高管都是从这个体系中脱颖而出的。也正因如此,一汽-大众被誉为汽车界的“黄埔军校”。

什么是AC体系?简而言之,它是一汽-大众内部的“高考”,只有越过这道龙门,才能真正进入管理阶层。无论是技术岗位还是管理岗位,甚至是普通蓝领岗位,都可以通过参加AC考核进行阶级的跃升。

而在AC考核之中,所有人为关系的干扰因素被降到了最低。这套原本来自德国,被用于军官考核的考试标准,要求由五个来自各部门的评审对选手进行全方位封闭式的测试,在这一过程中,选手不得与外界沟通,而评审的评分也必须由五个人共同决定。

“通过这套考核标准,一汽-大众迅速地挖掘了许多公司各部门的精英人才,他们有的曾经在岗位上默默无闻,但如今已经成为了一个企业的支柱。”一汽-大众人力资源部部长李松梅这样对我们说到。

除了有着超高效率的考核标准之外,一汽-大众也会对每一个新加入的员工进行详细的职业生涯规划和培训,确保每一位员工在工作岗位上都能得到充分的成长机会。至于能否抓住这一成长机会,那就要看个人的努力了。

三天的时间既紧张充实又转瞬即逝。经过短暂而宝贵的“见习期”,头条君对一汽-大众不仅有了更加直观和深入的了解,也对造车这件事本身有了更深的敬畏之心。造好车不易,但正因有这样一群严谨而认真的人,才会有更加优质的产品。期待与一汽-大众工厂的下一次再会。

【版权声明】本文为汽车头条原创文章

新时代的大众造车工艺!看完就知道有多强

在传统认知中,自主车就是配置高、性价比强悍;日本车就是经久耐用,实用性强;德系车就是工艺出色,做工严谨。为了探寻传说中的德国工艺,笔者专门来到一汽-大众佛山工厂,探访一下到底源自德国的工艺到底有几斤几两。

上图为一汽-大众佛山工厂沙盘

说到德国车企,最接地气的莫过于大众品牌,大众集团虽然有很多诸如保时捷、宾利等高端品牌,但对于我们普通老百姓来说,大众品牌旗下的车辆几乎是我们能在马路上最常见的德系车。

要彰显品质,工厂的重要性不言而喻。一汽-大众工厂整体通过U字型布局,让工艺链完整,并且不需要走重复的路线,极大增强了土地的利用率和生产线的效率。其中,总装车间生产线呈现出“h”型布局,这是德国大众经过100年的生产经验得出来的,最合理的生产布局,这都是大众品牌多年造车经验积累对于生产线布局的作用。

跟其他工厂类似,一汽-大众佛山工厂同样分为冲压、焊装、涂装、涂装、质检等几个步骤。值得一提的是冲压车间,一汽-大众的冲压车间是一条800吨的开卷落料线、三台2100吨的调试压机和三条压机生产线组成,整线均具备钢铝混合生产能力,根据材料的不同选择不同的模具,不同的冲压方式,目的只有一个:达到材料力学、利用率最佳。这也是为什么我们看到大众汽车在钣金件、车身设计上能够有如此流畅、顺滑的棱线,一流的冲压车间为设计师、工程师提供了更好的设计基础,自然车辆就能够有更好的视觉效果。

激光焊接工艺也是大众的拿手好戏。一汽-大众佛山工厂在车身上大规模使用激光焊工艺,具有焊接速度快、焊接变形小、焊接强度高等特点,即便是使用显微镜来观察,焊缝依然平滑美观。当车辆受到碰撞后,由于激光焊接的应用,钢板不会被撕裂,增强车辆的安全性。同时,由于激光焊接的使用,车顶不再需要密封塑料条来进行对焊点的覆盖,在车辆美观程度上有更好的表现。

焊装车间自动化率达到90%,超过1269台库卡机器人可以同时在生产线上进行焊装工作,主焊部分自动化率更是高达100%,剩余的机器人手臂无法触及的部分,则由人工焊接。

涂装车间的自动化率接近100%,一汽-大众佛山工厂是一汽-大众所有工厂基地中用水最少的工厂,造一辆车仅消耗1立方米的水。同时,也是国内使用机器人数量最多,自动化程度最高的生产线,面漆100%全自动喷涂,漆膜检测仪精度高达1微米,精准控制每一面车漆的均匀程度。

目前,佛山工厂的电池车间正在最后调试阶段,焊装线基于VASS6最新标准设计,装配线采用康采恩集团技术。同时还会对电池的强度、电器性能、气密性、充放电等跟安全息息相关的性能进行专项检测。

其中有一个指标值得留意,国标的标准要求车辆在电池单体发生热失控时,能够5分钟内不起火,预留出足够的逃生时间。而一汽-大众的标准是超过10分钟不起火,超过国标的2倍有余,保证最后的安全底线。

而随着新能源时代的来临,大众也在紧跟步伐,MEB平台就是最好的证明。平台这个概念可以追溯到PQ平台年代,随后还有我们熟知的MQB平台,该平台在2013年正式登陆中国,随后大众集团就跟MQB密不可分。如今既然是新能源时代,那么MQB平台也需要因应情况作出改变——MEB平台。

既然车辆使用MEB平台,作为生产方自然要顺应改变。我们知道,第八代高尔夫诞生于MQB W平台,已经被称之为Digital Golf,数字高尔夫,MQB W平台是在MQB平台的基础上对电气化改进而来,而MEB平台则是完全针对电动汽车研发,针对电动车的一系列特征去进行设计,所以无论是车辆的空间利用率还是对电池的适应性或者电机的布局相比起MQB都有更好的表现。

根据介绍,MEB平台是以电池为核心,根据实际所需设计电池的模组、样式等,设计好电池包之后,因应电池包的尺寸去设计乘员舱部分,再设计车辆的其他悬挂部件以及车壳,简单来说就是以电池组为核心去展开其他部分的设计。

MEB平台的乘员舱得到最大化伸展,车辆不再需要为发动机变速箱等体积庞大的部件预留位置,所以乘员舱占据车身比例更高,车内空间自然也就更大;对于普通消费者而言,车辆布局、发动机位置统统都是浮云,最重要的还是空间表现,MEB平台正是在空间方面有得天独厚的优势。

对比MQB和MEB可以发现,MEB平台的车辆车轮更加接近四角,同时A柱立柱距离车头的距离更短,后悬更短,这也是增加车内空间的方法之一。同时,也正是由于使用MEB平台,可以消除后排中央凸起,第二排乘坐也会有更优秀的体验。

MEB平台使用巧克力式电池排布,将车辆最重的部件设置在车体中央,这样可以有效配平整车配重,前后配重比接近50:50的理想状态,提高车辆加速性能、制动性能以及过弯时的操控性能和极限。

根据车型的配置不同,电池电量不同去进行增减,可进行7-12个模组自由排布,可实现WLTP工况下最高550km续航里程。再加上智能BMS系统,提升车辆续航能力,使用WLTP续航工况,用户对车辆的续航里程预估更加准确,更好设定出行计划。

热泵技术的应用,确保电池在炎热的夏季以及寒冬都能有相对优异的温度环境,最大可以提升30%的冬季续航里程,节约蓄电池约3-4kWh/100km。

除此以外,车辆本身就是低风阻设计,配合上低风阻轮毂、低滚阻轮胎、封闭式格栅等,进一步增加车辆续航里程。

我们都知道,电动机有着比内燃机更小的体积,所以在有限的空间内可以实现四驱的设计,一汽-大众在ID.4上就使用了三合一集成式设计,将减速器、电机、电源管理系统集成在一起。而且,ID.4的两驱车型是使用后驱的布局,在燃油车时代,后轮驱动带来比前轮驱动更优秀的驾驶体验,而ID.4使用这种设计,让消费者在新能源时代也能享受到后驱带来的乐趣。

E3电子电器架构是与特斯拉同级的,一个全新的、可升级的、可扩展的、可复用以及可移植的汽车电器架构,基于ICAS运算能力以及极高的数据传输速度建造,达成车辆与数字世界无缝连接。

高智商。E3架构对车辆的驾驶辅助系统进行优化,将相互独立的驾驶辅助系统进行整合,可实现0-160km/h范围内全速域辅助驾驶。

高速度。得益于以太网技术的加入,E3架构最快可达1GB/s的数据传输速度,增加通讯效率,满足最新的车载信息娱乐系统和ADAS系统的需求。

软硬件解耦。让软件和硬件的控制单元相对独立,减少整个系统的复杂性和软硬件应用的依赖性,能更高效开发新功能。

在消费者层面,最明显的就是三屏一带的互动,仪表盘、中央显示屏AR-HUD、位于仪表台顶部的灯带,四者可以协同为驾驶者服务,这就是E3架构带来的好处。

AR-HUD是增强车辆科技化的直接手段,最直接的例子的就是在全新一代奔驰S级上的AR-HUD功能,这种功能在未来的ID.4上也能实现。AR-HUD可实现10米的驾驶辅助信息,2.5米的车辆指示信息,例如行驶到某个路口后,AR-HUD会直接显示车辆接下来的行驶方向,在HUD上通过箭头根据实际道路显示,并且随着路口的接近,箭头会随之变大,增强交互性。

在笔者写完文章的第二天,大众就发布了全新ID.4,其中,一汽-大众版本车型名为:ID.4 CROZZ,而上汽大众版本名为:ID.4 X,根据介绍,两车补贴后的价格都不会超过25万元。根据此前信息,一汽-大众ID.4的长宽高分别为4592/1852/1629mm,轴距为2765mm;而上汽大众ID.4的尺寸为4612/1852/1640mm,轴距保持一致。动力方面,一汽-大众ID.4提供两种动力输出,两驱版本最大功率204马力,四驱版本最大功率306马力,NEDC续航550km;上汽大众ID.4在此基础上还额外提供最大功率170马力的入门版本车型,NEDC续航里程达555km。

通过体验可以发现几个要点:1、ID.4整体空间表现出色,无论是乘坐空间还是后备厢空间相比起同级别的燃油车的确更宽裕;2、由于MEB平台的原因,ID.4采用无备胎设计;3、ID.4后轮使用鼓刹设计,据大众官方解释:电动机的反拖有足够的力量去辅助刹车;4、ID.4没有前备厢,大众将空调鼓风机移动至前舱内,再加上预留前电机等部件,传统引擎舱无法预留出储物空间;5、ID.4既有新能源车踩刹车启动的方式,又保留了传统的点火开关,两种打开方式;6、电池是宁德时代提供的NCM811三元锂电池。

从工厂的参观到MEB平台的介绍再到ID.4的实车,能看到一汽-大众在电动化领域的努力,虽然大众电动化起步较晚,但当巨人苏醒后,其力量势不可挡。

大众汽车门内板拉延模具调试方案

门内板拉延模具的结构复杂,是极具代表性的深拉延模具。在模具大批量生产过程中,由于冲程次数快,工艺补充布局不合理,模具压料面与板料之间存在摩擦生热,坯料尺寸波动等因素造成制件拉延成形过程中出现开裂、缩颈、波浪、起皱等质量缺陷,造成冲压产品质量不稳定,模具的稳定性差,单件废品率、返修率居高,直接影响后期批量生产状态和汽车制造成本。

拉延模拟成形工艺分析

新模具在调试初期,因为模具调试人员对产品数据不清楚,成形工艺不了解,模具结构未掌握清楚等原因,故在新模具调试之前,必须做拉延成形数据模拟。运用计算机成形数据分析软件,设置符合大众标准要求的板料尺寸、机械性能、拉延摩擦系数等参数。检查产品安全裕度,查找危险区域,参考理论拉延走料状态,来指导模具调试人员开展实际调试工作。

从图1中的拉延成形数据模拟色变图可以看出,板料通过拉伸和压缩成形后,变厚最多处(蓝色区域)板料厚度增加0.05mm,变薄最多处(红色区域)板料厚度减少0.3mm。门内板原板料厚度为0.7mm,大众标准要求板料减薄率不能超过原板料厚度的30%,也就是0.21mm,超过板料变薄率极限,制件在拉延过程中会出现缩颈,严重时出现开裂缺陷。所以在新模具调试阶段需要通过调整拉延走料,工艺凸包大小,保证板料变薄率控制在30%以内,提高产品安全裕度。

门内板拉延深度为58mm,拉延模拟成形过程按照每10mm分段一次。从图2拉延模拟成形过程分段图中,可以确认凸凹模成形最高点以及制件不同部位,在成形过程中的变化状态。通过观察分析过程变化状态,明确不同区域的进料需求,同时可以调整模具闭合高度,对比拉延模实际状态与理论状态的变化点,便于制定调试优化措施。

从图3拉延成形模拟收料图中,查看拉延成形原料收料状态,模修人员通过现场测量实际拉延制件收料线,将实际数值与理论数值进行现场对比,计算出差值。通过调整拉延筋高度、平衡块高度、筋槽R角大小,再根据实际制件质量状态,调整进料阻力,达到合格状态。

图1 拉延成形数据模拟色变图

图2 拉延模拟成形过程分段图

图3 拉延成形模拟收料图

拉延模具常见典型缺陷

门内板拉延模常见缺陷,如图4所示,有音响口开裂、拐角平面起皱 、立面缩颈、侧壁棱子。

图4 门内板拉延模具常见缺陷

拉延模具常见典型缺陷调试优化音响口开裂缺陷调试优化

⑴缺陷原因分析。板料音响口位置相对于模具不固定,因为落料卷宽尺寸不同,造成每垛料的音响口尺寸都不固定,偏差在5mm左右(图5),在实际生产过程中来回窜动,导致制件出现开裂(图6)。模具音响口凸凹处是在上模距离下死点只有20mm的时候开始接触,内侧板料会因为外侧板料流动的阻力及音响口控料接触较晚不能有效控制内侧板料,导致制件开裂。音响口为里外走料工艺,当内侧走料不稳定,外侧走料随压料面及筋槽R角的磨损变化,导致制件在实际生产过程中不稳定。

⑵缺陷解决方案。通过落料模控制音响口板料尺寸偏差,在不能改变原料卷宽0~5mm的情况下,确定音响口相对尺寸偏差,在条件满足的情况下调整落料模对中及侧面定位,将板料音响口相对尺寸偏差控制在±0.5mm内(图7),保证板料在OP20拉延模具中的相对位置。调整拉延模具音响口反凸高度,根据模具拉延过程中实际控料情况,加高反凸高度至20mm以上(图8),保证内侧控料提前介入,不受外侧走料影响。

通过烧焊研修减小翻边凸模R角大小,直接锁死内侧板料。模具线下维护通过测量及手摸方法监控筋槽R角大小,提前做好维护工作。通过监控压料面着色,检查压料面硬点,线下做好调试优化工作。大线生产过程中,跟踪收料线尺寸,监控内外侧板料流动变化,总结出经验值(42±2)mm(图9),在大线生产出现问题时,好及时做出调整优化。

拐角表面起皱缺陷调试优化

⑴缺陷原因分析。模具拐角拉延筋过高,在制件成形时增大进料阻力,严重时板料在成形初期已经起皱(图10),拉延筋外侧板料不但没有流入凹模,反而因为板料径向受力压缩,板料在厚度方向加厚,导致拉延筋拽料制件起皱。模具拐角两侧筋槽R角磨损或压料面着色不好(图11),导致两侧板料流入量过多,制件成形时本应成扇形向两侧展料变成两侧向内聚料起皱。

图5 音响口尺寸

图6 制件开裂

图7 板料尺寸偏差标准

图8 反凸高度

图9 收料线监控

⑵缺陷解决方案。调整模具拐角拉延筋高度(图12),在满足制件成形要求的前提下,尽量降低拐角拉延筋高度(经验值一般2~3mm),消除板料径向起皱拽料。两侧筋槽R角通过烧焊研修,减小R角大小(经验值R2~3mm),让拐角区域的板料合理向两侧展开,消除制件拐角起皱。

A柱立面开裂缩颈缺陷调试优化

⑴缺陷原因分析。上模反凸R角过小,影响板料流动,且增加制件成形时吃料量,造成制件A柱立面缩颈(图13)。模具压料面着色不好(图14),A柱区域硬点集中,增大板料进料阻力,制件成形时内部板料发生塑性变形,产生立面开裂。

图10 制件起皱

图11 压料面着色不好

图12 拉延筋高度调整

图13 立面缩颈

图14 压料面着色不好

图15 上模反凸R角

图16 制件棱子

图17 增加拉延副筋

图18 工艺凸包

⑵缺陷解决方案。优化压料面着色,研修局部压料面硬点,减小板料流动阻力,保证板料流入量能满足制件成形塑性变形需要。调试优化上模反凸R角(图15),逐步放大R角尺寸,在不影响后续匹配的情况下增大反凸R角尺寸。

B柱侧面棱子缺陷调试优化

⑴缺陷原因分析。制件拉延成形初始状态时板料流入过多,B柱区域储料随之增减,且制件工艺凸包外形尺寸不够,最终成形后板料没有完全展开,导致B柱立面出现棱子缺陷(图16)。

⑵缺陷解决方案。模具对应压料面增加拉延副筋(图17),控制该区域进料量,保证板料流入量达到合理范围内。模具对应工艺凸包(图18)通过焊接增高2~5mm,制件最终成形时能有效地将成形初期的起皱完全展开,消除B柱立面棱子。

结束语

随着汽车行业的不断进步,对汽车模具制件质量的要求也越来越高,这就要求模具设计、制造人员、模具维修人员不断地提高制造水平和实际调试优化操作技能,同时要积累丰富的调模经验,这样才能制造、调试出合格的模具,从而获得理想的冲压件,提高汽车的外观质量。

作者简介

杜敏,冲压模修技师,从事汽车模具调试维修工作12年,主要负责大众汽车新模具项目验收、批量模具质量优化及尺寸更改、模具结构工艺改进工作。

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