翼子板前保匹配處沖壓工藝分析

文/羅碧芬·上海汽車集團股份有限公司乘用車公司

在所有汽車覆蓋件中，翼子板在成形中存在拉深深度深，翻邊結構存在較多負角，導致成形復雜；在整車裝配過程中，翼子板與側圍A 柱、前門、前蓋、前大燈、前保險、門檻等眾多零件均存在匹配要求，且匹配精度要求極高，導致零件的尺寸要求高；整個翼子板在整車中為直接可視區(qū)域，對零件的表面質(zhì)量要求高。

翼子板是汽車覆蓋件中最為復雜的零件之一。而前保區(qū)域更是翼子板零件的重點區(qū)域之一，在前期零件設計時，結構不合理將會大大的增加模具的調(diào)試周期，且會給后期帶來一定的設計缺陷。因此在設計階段需要對翼子板進行全工序分析，根據(jù)不同的產(chǎn)品結構制定合理的工藝規(guī)劃并進行相應的結構設計優(yōu)化，以此來避免后期大量的調(diào)試工作以及有效提升零件尺寸精度及表面質(zhì)量。在翼子板前保區(qū)域可能存在的表面缺陷，主要有法蘭面起皺（圖1）、側壁起皺、表面波浪R 不順等。

翼子板前保處常見的零件結構

根據(jù)翼子板安裝方式的不同，主要分為兩大類：Y 向安裝方式以及X 向安裝方式，如圖2 所示。

Y 向安裝方式存在造型特征復雜，且深度較深，最深預計能達到60mm 左右；尺寸需求往往是在孔所在的面上，而對側壁的要求不高，只要不影響支架匹配即可。X 向安裝方式結構相對簡單，安裝要求均在側壁面上，因此對側壁的尺寸和表面要求較高。

翼子板前保處的工藝

Y 向安裝——Ⅰ型

以上汽銳騰的翼子板為例，前保Y 向最大深度約50mm，法蘭面寬度為55mm。前保位置采用4 工序成形，拉延、修邊、整形、沖孔；由于輪罩特征線貫穿前保位置，導致整形深度深，整形過程中存在余料，起皺主要發(fā)生在特征線下的側壁以及法蘭面，在整形仿真分析中可以看出，如圖3 所示，直邊區(qū)域①③處于雙向拉伸狀態(tài)，而特征線位置②處于拉壓狀態(tài)，②處容易起皺。

圖1 翼子板前保處法蘭面起皺

圖2 翼子板安裝方式

在設計過程中針對起皺位置，通過優(yōu)化吸料筋以及凹坑來解決產(chǎn)品起皺問題；在CAE 分析中存在輕微起皺，實際生產(chǎn)過程中零件側壁上也存在輕微起皺，如圖4 所示。

圖3 前保側壁以及法蘭應變方向

圖4 零件起皺

Y 向安裝——Ⅱ型

由于在銳騰車型的翼子板前保特征線處側壁存在輕微起皺，因此在RX5 車型中，針對該位置產(chǎn)品和工藝進行改進。前保安裝面整體深度做淺且在沖壓方向上等深，H1 ≈H2 ≈H3 ≈35mm，法蘭寬度51mm，且安裝孔位置無凹坑造型，如圖5 所示。

圖5 翼子板零件結構

在同步工程分析過程，采用傳統(tǒng)整形方式，前保法蘭以及側壁起皺嚴重，如圖6 所示；通過調(diào)整拉延工藝補充面以及采用托料整形，經(jīng)過CAE 分析，采用這種方式可以有效的控制側壁以及法蘭面起皺，分析結果如圖7 所示。

圖6 下死點前3mm

圖7 下死點前3mm

在沖壓過程中模具到下死點以及零件取走前這段時間內(nèi)，托料板需要始終保持在下死點位置，因此在模具結構設計時，通過氣缸提供托料板的力，通過壓機氣源角度來控制氣缸通氣以及斷氣來實現(xiàn)該功能。

在模具進廠調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)由于機械壓力機沖次太快，導致氣缸內(nèi)部的空氣無法瞬間排空，在零件未取走的情況下，氣缸存在上竄從而導致零件變形，導致側壁變形約15mm。若氣缸提前退氣。在零件的托料力不足導致側壁以及法蘭面起皺嚴重。通過反復調(diào)整壓機氣源角度，無法解決零件變形和起皺問題。

為了解決氣缸提前退氣產(chǎn)生的起皺問題，托料板的力源由氣缸更換成延時氮氣彈簧。當壓機下行時，液壓缸承受跟普通氮氣缸一樣的外力，液壓缸里的油通過蓄壓器底部的單向閥流向蓄壓器。零件完全成形之前電磁閥通電(關閉)。單向閥保持液壓油在蓄壓器里面。壓機回程狀態(tài)時，液壓缸的活塞桿將停留在被壓縮狀態(tài)。零件成形結束以及壓機回程后，電磁閥斷電(打開)使液壓缸活塞桿按需要的延遲時間回彈。因此可以通過壓機的電信號以及氣路實現(xiàn)整個延時過程；采用延時氮氣彈簧后，零件的側壁以及法蘭面均未出現(xiàn)起皺，也未出現(xiàn)零件頂部變形的情況，且零件的表面質(zhì)量均良好，如圖8 所示。

圖8 實際零件

Y 向安裝——Ⅲ型

以上汽I6 的翼子板（圖9）為例，前保Y 向最大深度約36mm，法蘭面寬度57mm。前保位置采用4 工序成形，拉延、修邊、整形、沖孔；由于輪罩特征線處存在缺口，在工藝設計時采用帶料整形，從整形仿真分析中可以看出，未發(fā)生起皺，實際零件中也未發(fā)生起皺。

圖9 翼子板零件結構

X 向安裝——Ⅰ型

X 向安裝方式也是翼子板前保部位常見的方式，以上汽某車型為例，Y向深度45 ～51mm，法蘭面寬度5mm；且前保面上存在特征線貫穿；產(chǎn)品結構如圖10 所示。前保位置的整形采用托料整形，按照兩種方式進行分析。

圖10 產(chǎn)品結構圖

方案一：托料在零件邊緣外側，這種方式托料板的氣源可以采用氮氣彈簧，但由于托料板距離零件邊緣位置較遠且距離下死點約10mm 左右零件無托料，導致起皺較嚴重，如圖11 所示。

圖11 下死點前3mm

方案二：托料在零件邊緣上，這種方式托料板的氣源必須采用延時氮氣彈簧，這種托料方式成形過程中，零件基本不會出現(xiàn)起皺，零件質(zhì)量較好，如圖12 所示。

圖12 實際零件

方案二比方案一的零件質(zhì)量明顯好，但方案二的延時氮氣彈簧成本會遠遠高于方案一的氮氣彈簧，且備件成本以及模具的保養(yǎng)維修難度將會大大的增加，但質(zhì)量高于一切，最終采用方案二。

X 向安裝——Ⅱ型

以上汽Ei5 車型為例，Y向深度45mm，法蘭面寬度5mm，如圖13 所示，由于前保面上特征線貫穿位置存在缺口；工藝中該位置分拉延、修邊、整形、精修，側沖孔5 工序實現(xiàn)，采用托料整形，托料在零件邊緣外側，這種方式托料板的氣源可以采用氮氣彈簧， CAE分析中未發(fā)生起皺，實際零件也未發(fā)生起皺，如圖14 所示。

通過對不同翼子板前保位置的產(chǎn)品結構分析，我們提出的整形工藝建議見表1。

圖13 產(chǎn)品結構圖

圖14 實際零件

表1 不同翼子板前保位置產(chǎn)品結構分析

結束語

本文針對翼子板零件前保處的5 種結構進行對應的沖壓工藝分析，結合CAE 分析在設計階段避免前保位置側壁以及法蘭的起皺，提升零件的品質(zhì)，縮短模具開發(fā)周期，同時為后續(xù)車型項目該部位提供指導意義。