家用空調外機頂蓋起皺問題淺析

暖通空調行業中家用空調產品的外觀件均由冷沖壓件構成，冷沖壓件的質量直接關系到空調產品的使用狀態。家用空調在運輸過程中，一般空調外機最上端的頂蓋表面承受較大的壓力，經常出現內凹變形等問題，如圖1所示。通過現場核實、實驗模擬以及3D軟件分析，通過加高空調外機頂蓋表面的筋條，可以有效提高空調外機頂蓋的強度，降低空調外機頂蓋在運輸過程中內凹變形。但隨著空調外機頂蓋原有筋條高度的增加，生產出的空調外機頂蓋也出現了四角起皺、產品壓印、零件破損等問題。本文將針對強度提高后，空調外機頂蓋出現的起皺問題進行分析和提出解決方案。

圖1 空調外機頂蓋表面出現內凹變形

方案分析

提高壓料力，改善起皺問題

改善前，空調外機頂蓋模具在拉深的過程中，采用載荷較大的兩種紅色彈簧，一種是9個，直徑為φ50mm的彈簧，單個彈簧載荷為0.5t；另一種是14個，直徑為φ30mm的彈簧，單個彈簧載荷為0.2t，總載荷為7.3t。將空調外機頂蓋的筋條加高后，繼續采用這樣的載荷直接生產，出現了明顯的起皺問題，如圖2所示，不能滿足產品質量要求。

通過現場核實原因以及3D軟件分析，將原先的單個彈簧載荷為0.5t的扁線彈簧更改為載荷更大更穩定的單個載荷為1.5t的氮氣彈簧，如圖3所示，有效減輕了產品的起皺問題。初始壓力時，氮氣彈簧的壓力已經為1.0t，而扁線彈簧的壓力為0，在后續空調外機頂蓋成形過程中，氮氣彈簧的壓力逐步加大至1.5t，而扁線彈簧壓力才逐步加大至0.5t，扁線彈簧和氮氣彈簧的載荷差異，如圖4所示。由于氮氣彈簧能提供較大的預壓力和穩定壓力，可以有效阻止材料內微小的轉移，也就減輕了空調外機頂蓋四個角明顯起皺的問題，如圖5所示。

圖2 空調外機頂蓋表面明顯起皺

圖3 由扁線彈簧更改為氮氣彈簧

保證模板受力均勻，改善起皺問題

圖4 扁線彈簧與氮氣彈簧的載荷差異

圖5 空調外機頂蓋輕微起皺

雖然通過調整成形面的壓料力，有效減輕了空調外機頂蓋表面起皺，但仍有局部地方存在產品輕微起皺，加上每次生產的材料均存在力學性能的差異與波動，導致起皺問題不能有效解決，給正常的生產造成一定影響。模具整改前，上下模板通過8個限位塊傳遞受力點，由于8個限位塊采用軟料（45#鋼）制作，生產一定時間后，8個限位塊出現磨損不等高的現象，導致模板受力不均勻，也就出現了輕微起皺的問題。

通過現場核實以及3D軟件分析，上下模板在壓力機下死點時受壓力機的壓力最大。為了保證頂蓋的成形面完全閉合時受壓力機的壓力最大，在模具整改過程中，需保證上下模板在壓力機的壓力最大時受力均勻。通過將8個限位塊更改為2個限位板如圖6所示，限位板與模板為面與面的接觸，更能保證模具的受力均勻，同步解決了輕微起皺的問題，空調外機頂蓋起皺消失如圖7所示。

圖6 由8個限位塊更改為2個限位板

圖7 空調外機頂蓋起皺消失

調整模具局部間隙，改善起皺問題

空調外機頂蓋的筋條加高后，在拉深過程中，料片四周受到的壓力較之前要大很多，加之空調外機頂蓋的筋條整體尺寸比之前要大，空調外機頂蓋成形面在局部過渡坡度較大處出現了材料料厚變薄的現象，導致上下模板不能完全閉合死，出現拉深失穩造成空調外機頂蓋表面起皺。

將有起皺面所在的下模板進行局部墊高，減小上下模板間的間隙，兩塊模板均與料片完成接觸，消除三者之間的間隙。為方便后續維修模具以及調整上下模成形間隙，將下模板引起起皺的位置，采用拼鑲結構如圖8所示。如生產一定時間后，因材料力學性能波動導致表面再次出現起皺，可以通過調整鑲件來改變上下模成形的間隙，從而解決表面起皺問題，空調外機頂蓋起皺問題消失，如圖9所示。

圖8 下模板局部墊高和采用拼鑲結構

圖9 空調外機頂蓋起皺問題消失

結束語

目前，快速有效的提高產品質量，將產品進行快速更新換代，已成為企業快速發展的動力。本文通過描述家用空調外機頂蓋強度提高過程中遇到的問題并分析出解決方案，為后續的產品質量提升提供了參考。