一種前大梁的制作方法

文／韓海博，霍會(huì)榮，喬曉勇，朱萬山，陳伊娜·上汽通用五菱汽車股份有限公司

一種前大梁的制作方法

文／韓海博，霍會(huì)榮，喬曉勇，朱萬山，陳伊娜·上汽通用五菱汽車股份有限公司

韓海博，工程師，主要從事沖壓模具結(jié)構(gòu)審核、制造調(diào)試、監(jiān)控及問題解決，完成了CN180S項(xiàng)目外板件、結(jié)構(gòu)件模具開發(fā)工作。

本文通過分析總結(jié)CN180S前大梁從產(chǎn)品造型、工藝排布、加工調(diào)試到后期質(zhì)量提升的四個(gè)過程，介紹了一種常見的前大梁制作方法。

在汽車車身件中，大梁有著至關(guān)重要的作用，涉及乘客的安全，目前汽車安全法規(guī)要求越來越嚴(yán)，在汽車設(shè)計(jì)時(shí)大梁選用的板料也變成高強(qiáng)鋼板，抗拉強(qiáng)度越來越高，這就使產(chǎn)品回彈越來越難控制，所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮通過回彈補(bǔ)償來解決制件回彈問題，確保制件精度。

產(chǎn)品介紹

通過對(duì)比圖1所示的左右前大梁可以看出，兩者上平面基本一致，開口寬度一致，但左前大梁上平面多了兩處凹坑，雖然成形過程中會(huì)有起皺產(chǎn)生，但對(duì)于回彈具有抑制作用。

工藝布置

圖2所示的大梁制件通用的五大工序分別為：OP10（拉延）、OP20（修邊沖孔）、OP30（整形）、OP40（側(cè)整形）、OP50（沖孔側(cè)沖孔），板料為梯形料片，通過擺剪獲得，未單獨(dú)開發(fā)落料模具，提高了材料利用率，材料利用率為42.67%。

回彈補(bǔ)償

前大梁CAE回彈分析

通過對(duì)OP10拉延工序CAE回彈分析，可以看出法蘭邊回彈嚴(yán)重，超差最大為2mm，上平面基本合格，但大端端頭下沉嚴(yán)重，最大處為-1.5mm，如圖3所示。

圖1 左右前大梁

圖4所示為一種常見的回彈補(bǔ)償流程，通過參照切邊后回彈分析值以及以往前大梁項(xiàng)目生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)此做回彈補(bǔ)償，OP20模具型面與OP10補(bǔ)償后型面一致，但OP30整形凸模型面上平面與產(chǎn)品一致，側(cè)壁根據(jù)回彈分析值及以往經(jīng)驗(yàn)做回彈補(bǔ)償。

左前大梁OP10回彈補(bǔ)償

OP10回彈補(bǔ)償參照OP10回彈分析值及以往經(jīng)驗(yàn)對(duì)上平面、法蘭邊進(jìn)行補(bǔ)償，上平面下沉，法蘭邊下沉，如圖5所示。

左前大梁OP30回彈補(bǔ)償

以產(chǎn)品凸圓角與側(cè)壁切點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，繞X軸正向旋轉(zhuǎn)1°，以凹圓角與法蘭邊切點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，法蘭邊繞X軸正向旋轉(zhuǎn)4°，如圖6所示。

左前大梁OP40回彈補(bǔ)償

以產(chǎn)品凸圓角與側(cè)壁切點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)繞X軸正向旋轉(zhuǎn)2°，如圖7所示。

右前大梁OP10回彈補(bǔ)償、OP30回彈補(bǔ)償以及OP40回彈補(bǔ)償措施與左前大梁一致。

圖2 大梁加工工序

圖3 拉延工序回彈分析

制作與調(diào)試

前期補(bǔ)償

大梁上平面拉延根據(jù)CAE分析值補(bǔ)償后，OP20修邊工序也應(yīng)根據(jù)OP10補(bǔ)償后的型面加工，以免造成零件與模具不符型。

圖4 回彈補(bǔ)償流程

加工

⑴單塊鑲塊按照前期加工數(shù)據(jù)加工完成后，鑲塊底面在平臺(tái)上進(jìn)行精研合，確保鑲塊底面著色率在85%以上，保證裝配精度。

⑵斜楔型面半精加工完成后，需裝配在上模座上再數(shù)控精加工，以減小累積誤差，保證加工精度。

質(zhì)量提升前狀態(tài)確認(rèn)

⑴在調(diào)試過程中首次OTS1供件拉延模具未研合到位，出現(xiàn)開裂情況采用墊塑料紙、涂油等方式確保出件，不打磨拉延筋R角，以免后期再反復(fù)補(bǔ)焊調(diào)整拉延筋，導(dǎo)致拉延模具狀態(tài)不穩(wěn)定，影響后續(xù)改修。

⑵改修整形工序前，需確認(rèn)拉延模具基礎(chǔ)工作是否到位，如型面研合率、管理面研合率等，待拉延模具狀態(tài)穩(wěn)定后才可對(duì)后工序進(jìn)行質(zhì)量提升。

研合率

左右前大梁OP10模具研合情況如圖8所示。

圖5 左前大梁OP10回彈補(bǔ)償

圖6 左前大梁OP30回彈補(bǔ)償

圖7 左前大梁OP40回彈補(bǔ)償

圖8 左右前大梁OP10模具研合著色

質(zhì)量提升

質(zhì)量提升思路

質(zhì)量提升事項(xiàng)主要有：⑴質(zhì)量提升前確認(rèn)模具狀態(tài)，如關(guān)鍵位置著色是否合格、后序制件定位是否準(zhǔn)確等。⑵確認(rèn)全工序件在檢具上的狀態(tài)，如RPS面是否貼合、頂面是否扭曲等。⑶三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)。⑷根據(jù)數(shù)據(jù)制定質(zhì)量提升方案以及評(píng)審方案。

左右前大梁的主線焊接定位孔在易回彈側(cè)壁上，不可用于安裝模具、檢具基準(zhǔn)銷，前期已經(jīng)提出基準(zhǔn)銷設(shè)置在上平面上，這樣也利于質(zhì)量提升。

檢測首次出件的零件時(shí)，若零件法蘭邊與檢具零貼干涉，拆除檢具上法蘭邊的零貼，以免制件與零貼干涉導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)失真，質(zhì)量提升錯(cuò)誤，拆除后檢測上平面是否有扭曲變形，如果有，需要對(duì)OP10拉延模具的質(zhì)量進(jìn)行提升。

左前大梁質(zhì)量提升

⑴首次出件狀態(tài)。產(chǎn)品合格率為84.87%，上平面合格，但法蘭邊、側(cè)壁、上翻邊均有回彈，具體數(shù)值如圖9所示。

圖9 左前大梁首次出件回彈情況

⑵質(zhì)量提升方案。按照檢測數(shù)據(jù)對(duì)OP30、OP40模具加工，法蘭邊OP30下模直接補(bǔ)焊加工，上模整形鑲塊直接加工，上翻邊OP30下模翻邊鑲塊補(bǔ)焊加工，側(cè)壁回彈OP40下模直接加工，側(cè)整鑲塊補(bǔ)焊后加工。圖10所示為左前大梁首次出件整改方案。

圖10 左前大梁首次出件整改方案圖

⑶質(zhì)量提升結(jié)果。質(zhì)量提升后除上翻邊個(gè)別點(diǎn)不合格外，其余都合格，平均合格率為87%，后續(xù)再次經(jīng)過提升，出廠前合格率為95.39%，超過設(shè)計(jì)合格率85%的要求。

右前大梁質(zhì)量提升

⑴第一輪質(zhì)量提升。

1）首次出件狀態(tài)。合格率為62.38%，上平面不合格，與中大梁搭接型面超差為1.2mm，法蘭邊、側(cè)壁、上翻邊均出現(xiàn)回彈，具體數(shù)值如圖11所示。

圖11 右前大梁首次出件回彈情況

2）質(zhì)量提升方案。按照檢測數(shù)據(jù)對(duì)OP10型面進(jìn)行補(bǔ)償，產(chǎn)品中間型面下沉1mm，兩邊過渡，側(cè)壁以凸圓角與側(cè)壁切點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，繞X軸負(fù)向旋轉(zhuǎn)1°。

3）質(zhì)量提升結(jié)果。第一輪質(zhì)量提升拉延型面后，上平面檢測仍然超差-1.0～-0.7mm。

⑵第二輪質(zhì)量提升。

1）第一輪質(zhì)量提升后出件狀態(tài)。第一輪質(zhì)量提升后制件檢測數(shù)據(jù)如圖12所示，其中，黑色數(shù)據(jù)為檢測合格數(shù)據(jù)，紅色數(shù)據(jù)為檢測不合格數(shù)據(jù)，前大梁上平面超差2.3mm，小端端頭負(fù)回彈，法蘭邊側(cè)壁下沉。

2）質(zhì)量提升方案。按照?qǐng)D13所示綠色數(shù)據(jù)整改OP30、OP40型面法蘭邊及大端側(cè)壁回彈問題，改修OP10、OP20型面解決小端端頭負(fù)回彈及大端上平面超差問題。其中，黑色數(shù)據(jù)為檢測合格數(shù)據(jù)，紅色數(shù)據(jù)為檢測不合格數(shù)據(jù)，綠色數(shù)據(jù)為整改數(shù)據(jù)。

圖12 右前大梁二次出件測量

表1 缺陷形式及常規(guī)解決方案

圖13 右前大梁二次出件后整改方案圖

3）質(zhì)量提升結(jié)果。第二輪質(zhì)量提升拉延型面后上平面檢測合格，法蘭邊個(gè)別點(diǎn)超差（-1.2～0.9mm），上翻邊區(qū)域超差（-1.2～0.8mm），合格率平均為75%。

⑶第三輪質(zhì)量提升。

第三輪質(zhì)量提升方案與左前大梁基本一致，按照第二輪檢測數(shù)據(jù)對(duì)OP30、OP40進(jìn)行補(bǔ)償加工質(zhì)量提升。經(jīng)過三輪質(zhì)量提升后合格率為94.29%，超過產(chǎn)品設(shè)計(jì)合格率85%的要求。

改善建議

在前期工藝設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮大梁制件可能存在的問題，目前主要有內(nèi)凹變形、側(cè)壁回彈和法蘭翹曲三種缺陷，他們的表現(xiàn)形式以及解決方案如表1所示。