淺談側(cè)圍中立柱變形及解決方案

文/謝京緯·奇瑞汽車股份有限公司

淺談側(cè)圍中立柱變形及解決方案

文/謝京緯·奇瑞汽車股份有限公司

影響汽車銷量各大因素中，外觀占主要因素。外觀不僅包括外部造型，更重要的是表面質(zhì)量，因此汽車外覆蓋件的表面質(zhì)量是沖壓生產(chǎn)中的重中之重。

中立柱問題分析及解決方案

側(cè)圍作為汽車外覆蓋件的重要組成部分，也是車身的重要結(jié)構(gòu)組成，同時由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成形過程中板料流動很難控制。在側(cè)圍的制造過程中，會有許多問題點難以解決。本文主要針對中立柱處變形進(jìn)行研究探討。

問題分析

從側(cè)圍結(jié)構(gòu)（見圖1）看，中立柱上方是一個“T型”結(jié)構(gòu)，該部位形狀變化急劇導(dǎo)致此處材料流動復(fù)雜，零件在成形的初始階段，材料主要從3個方向進(jìn)料（紅色箭頭示意）。由于受到產(chǎn)品“T型”形狀的影響，材料在成形的初期會在中立柱上方表面發(fā)生材料過剩，隨著成形的不斷加深，多余材料會被不斷吸收，最終不能被零件形狀完全吸收的材料就會造成其表面凸凹。因此如何有效地控制此處板料流動是解決問題的關(guān)鍵。

解決方案

上述問題的解決方案，一般從壓機(jī)狀態(tài)、氣墊壓力、材料性能和模具本體四個方面進(jìn)行分析，假設(shè)車間設(shè)備穩(wěn)定，壓機(jī)狀態(tài)和氣墊壓力為不變因素，重點考慮材料性能和模具本體。

板料材質(zhì)影響

在沖壓生產(chǎn)過程中，板料影響主要集中在板料材質(zhì)、厚度、屈服強度、抗拉強度。因此，選取不同性能的板料，對于制件的成形性有很大的影響。就像通常采用的高強度板汽車縱梁，它的成形相當(dāng)困難，往往制件局部反彈比較大，最大反彈可達(dá)到6mm。因此，針對板料的性能影響，分別選取相同厚度、不同材質(zhì)的板料，抽查不同批次，得出結(jié)果（見表1）。

圖1 側(cè)圍結(jié)構(gòu)及板料流向

表1 板料影響因素抽查表

不同材料特性值，對零件表面凸凹的影響較大。從表1中可以看出，屈服強度大的材料，往往抗失穩(wěn)能力強，因而零件表面凸凹量小。但隨著屈服強度的增大，材料延伸率就會降低，超過一定的極限值，零件的表面凸凹量反而增大，甚至?xí)斐闪慵_裂。屈服強度在148～150MPa之間時，延伸率通常為48%～50%，表面凸凹量最小且不易開裂。

模具本體影響

在沖壓件批量生產(chǎn)中，模具本體的影響才是重點。針對影響制件成形的模具問題，主要從吸料和控制板料流動性方面考慮?，F(xiàn)場一般從以下幾個方面入手。

（1）模具設(shè)計初期優(yōu)化設(shè)計工藝?！?/p>

現(xiàn)階段側(cè)圍工藝一般為：1/6：BL＋PI；2/6：DR；3/6：TR＋CTR＋PI＋RST；4/6：TR＋CTR＋RST；5/6：TR＋FL＋CFL＋CPI；6/6：TR＋PI＋CPI＋CFL。在第四工序的時候?qū)χ辛⒅姓喂ば?，采用強壓的方式對此處進(jìn)行優(yōu)化。

（2）在中立柱處增加工藝凸臺。

中立柱在成形初期，由于造型變化急劇，會在中立柱上方處（見圖2）產(chǎn)生積料，成形后期若不能將多余料完全吸收，則會產(chǎn)生變形。因此，在中立柱上方處增加工藝造型可減少積料現(xiàn)象的產(chǎn)生。

調(diào)整壓邊圈和拉延筋

在調(diào)試過程中，通過調(diào)整壓邊圈和拉延筋來控制板料在壓延過程中的流動性。具體調(diào)整方案及調(diào)整后效果，如表2所示。

從表1可以看出，第一種方案使得內(nèi)外壓邊圈壓力均增大，板料流動困難，太緊造成開裂趨勢；第二種方案使得內(nèi)壓邊圈壓力增大，造成里緊外松的狀態(tài)，基本沒有什么效果；第三種方案采用內(nèi)壓邊圈增加墊片方式，造成內(nèi)壓邊圈壓力減小，產(chǎn)生了一定的效果，但不明顯；第四種方案是在第三種方案的基礎(chǔ)上采用貼膠帶的方式，增大進(jìn)料阻力，產(chǎn)生了良好的效果。因此，控制好板料流動是解決中立柱處變形的有效手段。

圖2 中立柱上方處增加工藝凸臺

表2 調(diào)整方案及效果

結(jié)束語

在生產(chǎn)過程中通過對模具調(diào)整和鋼材特性值管理，可大大減小制件變形量。分析其原因：一是選用合適板料；二是使三向進(jìn)料趨于平衡，使成形初期產(chǎn)生的材料聚集程度得到改善，有利于成形中后期多余材料的充分吸收；三是緩解零件急劇變化一側(cè)的進(jìn)料阻力，降低內(nèi)應(yīng)力對表面的壓縮作用，改善材料的失穩(wěn)狀態(tài)。

側(cè)圍外板是汽車外覆蓋件中的重要組成部分。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往會出現(xiàn)一些問題，而問題最好的解決辦法就是在前期做好充足的模擬分析及以往的一些經(jīng)驗總結(jié)，這樣能在很大程度上減少后面的工作量，降低風(fēng)險。