余肉補(bǔ)充技術(shù)在側(cè)圍外板上的應(yīng)用

文/婁源發(fā)，楊潔·寧波遠(yuǎn)景汽車零部件有限公司

沖壓是汽車制造的第一道工序，覆蓋件的制造更是汽車車身制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。側(cè)圍外板是典型的外覆蓋件，通過(guò)采用余肉補(bǔ)充技術(shù)可以消除側(cè)圍外板的生產(chǎn)缺陷，提高零件的質(zhì)量。余肉可以彌補(bǔ)產(chǎn)品工藝性的不足，提高產(chǎn)品的質(zhì)量及尺寸精度，減少?gòu)U品率，提高零件剛度并減少回彈，保證模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，改善模具的狀態(tài)，增加模具的壽命，保證沖壓生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

在大多數(shù)板材沖壓成形過(guò)程中，強(qiáng)烈的非線性變形過(guò)程致使板料產(chǎn)生很大的彈性應(yīng)變能。在模具與板料動(dòng)態(tài)接觸過(guò)程中，存在于板料中的這種彈性應(yīng)變能會(huì)隨著接觸壓力的消除而自動(dòng)釋放掉，回彈的驅(qū)動(dòng)力一般是朝著板料原始形狀變形。在沖壓工藝設(shè)計(jì)中，通過(guò)采用余肉技術(shù)來(lái)控制材料的流動(dòng)，解決拉延中制件開裂、變化急劇部位的起皺、剛性不足、回彈及翹曲等問(wèn)題。

側(cè)圍外板問(wèn)題點(diǎn)分析

在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)側(cè)圍外板中柱上框部位嚴(yán)重變形（圖1），每次生產(chǎn)過(guò)程中都需停機(jī)在線調(diào)試模具才能勉強(qiáng)能滿足生產(chǎn)要求（表1）。在線調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，只有通過(guò)微調(diào)模具投料位置線和局部平衡塊的調(diào)整才可以勉強(qiáng)保證生產(chǎn)要求。此方法生產(chǎn)穩(wěn)定性較差，通常會(huì)導(dǎo)致零件出現(xiàn)隱裂、開裂現(xiàn)象。

圖1 零件缺陷部位

表1 調(diào)整位置與結(jié)論

統(tǒng)計(jì)了3個(gè)月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，側(cè)圍一次下線合格率在90%左右，返修率達(dá)到10%。每批次生產(chǎn)1500件，需要調(diào)試模具3～5次，每次5～10分鐘，累計(jì)每批次調(diào)模時(shí)間約為40分鐘。嚴(yán)重影響沖壓件的一次下線合格率，后續(xù)反饋意見較多，生產(chǎn)效率難以得到保證。

通過(guò)CAE分析，發(fā)現(xiàn)從板料與壓料板接觸開始就出現(xiàn)聚料現(xiàn)象，距離模具到底80mm時(shí)，表面聚料、起皺現(xiàn)象嚴(yán)重，如圖2所示。繼續(xù)下壓拉深，距離模具到底20～5mm時(shí)，聚料部位略微撐開，起皺有所減輕，但是表面依然有褶皺，如圖3所示。結(jié)合CAE成形工藝的分析，如果以上問(wèn)題點(diǎn)要徹底解決，需要改動(dòng)模具現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，才能提高模具生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

圖2 表面聚料、起皺

圖3 表面褶皺

改善方案設(shè)計(jì)

通過(guò)工藝分析，對(duì)側(cè)圍拉延模增加拉深余肉技術(shù)，追加反拉深成形結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)材料局部的拉深塑性，降低變形區(qū)域，從而更加有效的控制鎖模力，可以防止和避免OP20～OP40的過(guò)程排布服役性能，通過(guò)增設(shè)新的走料工藝，確保變形部位材料得以充分拉深，來(lái)保證零件品質(zhì)。

針對(duì)變形量和成形趨勢(shì)的分析，必須在OP10拉延模具上模增設(shè)新的阻料工藝，分析結(jié)果見表2，工藝改善目標(biāo)如圖4所示。

表2 工藝補(bǔ)充尺寸與零件表觀

圖4 工藝改善的目標(biāo)

通過(guò)CAE成形性分析（圖5）可以得出，工藝上在中柱上部位置增加R5的沉臺(tái)，10mm范圍內(nèi)與周圍過(guò)渡做順，此方法可以增加板料的拉深塑性，表面褶皺可以消除。

圖5 CAE成形性分析

⑴變形部位焊接阻料凸筋（圖6），確保變形部位材料得以充分拉深，來(lái)保證零件品質(zhì)。

圖6 模具表面焊接阻料凸筋

⑵修整微調(diào)前后門洞部位，平衡塊研配調(diào)整后表面鍍鉻（圖7），控制中柱上框變形部位進(jìn)料速度。

圖7 模具研配后表面鍍鉻

⑶采用GM241母材焊條焊接，可以充分提高母材連接性能，同時(shí)可以提高模具材料硬度，杜絕生產(chǎn)過(guò)程中模具拉毛導(dǎo)致的零件開裂現(xiàn)象。

經(jīng)過(guò)在線生產(chǎn)過(guò)程中的幾輪調(diào)試，在OP10拉深模具變形部位焊接阻料凸筋，通過(guò)拉深余肉技術(shù)，改變拉深走料最后的反拉深作用，從而控制了零件表面褶皺變形問(wèn)題的出現(xiàn)。此方法效果較為明顯，從根本上解決了零件表面變形的問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)

在模具壓料面上做凸筋余肉，可以使凸模在拉延后期吸收皺紋，避免波紋帶進(jìn)產(chǎn)品，利用筋的形狀、寬度和高度的變化來(lái)控制材料的流動(dòng)速度和流動(dòng)量，可以較好的調(diào)整側(cè)圍模具的狀態(tài)，保證零件的質(zhì)量。