汽車側(cè)圍外板沖壓工藝分析與優(yōu)化

趙道智　蔡青峰　鄧丁　胡哲兵

摘?要：對于汽車來說，汽車的車身外覆蓋件的質(zhì)量會對汽車的外觀質(zhì)量造成一定的影響，因此對于汽車的研發(fā)來說，其中比較重要的就是對車身外覆蓋件的開發(fā)。在對汽車側(cè)圍外板沖模進(jìn)行開發(fā)的過程中可以明顯的看出，制件材料比較薄、外形尺寸比較大且形面的形狀不規(guī)則，很難成形等問題，都會讓沖壓過程出現(xiàn)很多的問題，其中的疊料、裂紋、皺褶等現(xiàn)象都是比較常見的問題。本文主要是對側(cè)圍外板的沖壓工藝技術(shù)進(jìn)行一定的分析，對其中存在的問題進(jìn)行一定的優(yōu)化，對制件的質(zhì)量進(jìn)行了有效的提高，使得汽車整體的質(zhì)量也得到了很大的提升，不僅能夠更好的促進(jìn)項目的順利開展，同時也能讓汽車行業(yè)在市場中的競爭力得到進(jìn)一步的增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：汽車側(cè)圍外板;沖壓工藝;優(yōu)化

對于汽車生產(chǎn)行業(yè)來說，衡量沖壓工藝水平的主要因素就是生產(chǎn)的效率和生產(chǎn)的成本。一般來說，沖壓工藝主要包括沖壓件的成形性能分析和沖壓成形方案的確定，好的沖壓工藝會對加工時間進(jìn)行縮短，同時還會對模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，對模具的使用壽命進(jìn)行延長。在我國汽車行業(yè)不斷發(fā)展的今天，汽車廠家的競爭在日益激烈，廠家必須要對工藝進(jìn)行不斷的優(yōu)化，降低成本保證質(zhì)量，只有這樣才能提高企業(yè)競爭的能力。一般情況下，汽車的車身外覆蓋質(zhì)量會影響到汽車的外觀質(zhì)量，在汽車的整體開發(fā)中是一項最為關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，這個的環(huán)節(jié)的開發(fā)程度會對汽車的整體品質(zhì)帶來決定性的影響。

一、制件沖壓工藝分析

對于轎車的車身來說，側(cè)圍外板是其中外形最大且作為復(fù)雜的覆蓋件，整體來說，不僅呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，對于裝配精度的要求也是非常高的。對于大型的汽車覆蓋件來說，除了落料之外的其他制件都是由生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)的，并且還已經(jīng)實現(xiàn)了一定的機(jī)器化操作。落料和拉延分貝是為汽車的側(cè)圍外板兩道沖壓工序，其中的落料模式不需要上自動沖壓線的。汽車側(cè)圍外板零件產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)出了有落料之外，其他的都在工位上的機(jī)器人沖壓線上進(jìn)行。對于沖壓工藝來說，需要對其中的零件成形工藝進(jìn)行考慮，這樣可以更好的對產(chǎn)品的外觀質(zhì)量進(jìn)行保證，同時還能對生產(chǎn)操作和材料的利用率以及模具的使用效率進(jìn)行綜合的考慮。對于傳統(tǒng)的轎車側(cè)圍外板沖壓工序來說，普遍都會超過5道，因此想要提高上恒產(chǎn)效率并且降低生產(chǎn)成本，就需要就需要對個工藝進(jìn)行科學(xué)的復(fù)合，盡可能的減少工序，并且還要對制件的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行保證。一般來說，轎車零件工藝性主要有以下幾種。

（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在轎車零件中，側(cè)圍外板是轎車外覆蓋件中尺寸比較大的一種構(gòu)建，同時它還具有較為復(fù)雜的空間自由曲面，因此在進(jìn)行生產(chǎn)和制造的時候，很難使用傳統(tǒng)的解析方式來對其進(jìn)行表達(dá)，只能使用參數(shù)曲面來進(jìn)行代替。對于側(cè)圍外板制件來說，它還會有一定的形狀，其中比較多的就是的門框和窗口，這樣的形狀會讓側(cè)圍零件沖壓成形變得更加復(fù)雜性。

（二）質(zhì)量要求

轎車側(cè)圍外板作為轎車重要的外覆蓋件，對表面外觀質(zhì)量是有著極高要求的，因此必須要對質(zhì)量要求進(jìn)行重視?？傮w來說，轎車側(cè)圍外板的表現(xiàn)主要有三類：外觀表面、開門后可見表面和不可見表面，三個不同區(qū)域的質(zhì)量要求是不同的，但是總體來說，表面質(zhì)量要求具有較高的要求。對于外觀表面質(zhì)量來說，不能有皺紋、壓痕和博波紋等缺陷，而且整體要呈現(xiàn)出清晰且平直的棱線，曲線要保持圓滑并且要過渡均勻。

（三）零件精度要求

需要與側(cè)圍外板進(jìn)行匹配的零件數(shù)量是非常多的，包括的內(nèi)容也比較多，因此就要對零件有較高的精度要求。其中尺寸精度是一項重要的內(nèi)容，具體可以包括輪廓尺寸、孔位尺寸、局部形狀特征等等。想要進(jìn)一步的進(jìn)行保證，還要對焊裝的組裝的互換性進(jìn)行保證，而且對于形狀的精度要求也是比較高的，需要與主模型進(jìn)行契合，只有這樣才能對整個車身的風(fēng)格進(jìn)行明確體現(xiàn)。

二、沖壓工藝問題分析

在轎車側(cè)圍外板的開發(fā)初期，經(jīng)常會采用的就是沖壓工藝設(shè)計方案就是拉深、沖孔修邊、側(cè)翻邊，但是在進(jìn)行具體設(shè)計和制造的時候，發(fā)現(xiàn)其中會存在一定的問題和缺陷，對制件的尺寸和表面質(zhì)量造成了一定的負(fù)面影響，具體體現(xiàn)在：首先是在之間與汽車尾門的配合部位，可能會出現(xiàn)大小不均勻的R角，這樣的情況會讓車身與車門制件之間存在一定的縫隙，且呈現(xiàn)出不均勻的現(xiàn)象，進(jìn)而直接影響到整車的外觀質(zhì)量，如圖1所示;其次是車頂蓋中壓件在與制件進(jìn)行搭接之后，出現(xiàn)疊料的問題，進(jìn)而對制件的輕度造成了一定的影響，甚至還會導(dǎo)致制件出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。如圖2所示;汽車的尾門與制件制件的配合部位出現(xiàn)了一定的褶皺和翻邊的情況，進(jìn)而使其在與其他沖壓件進(jìn)行搭接的過程中，出現(xiàn)了一定的縫隙，進(jìn)而對搭接的質(zhì)量造成不利的影響，在對車門進(jìn)行開啟之后，搭接處的縫隙會變得更明顯，不僅會影響到汽車的外觀質(zhì)量，還會影響到車的質(zhì)量，如圖3所示。

三、沖壓工藝優(yōu)化

對于轎車側(cè)圍外板的工藝設(shè)計與模具的設(shè)計來說，它的難度復(fù)雜程度是要與其他沖壓件進(jìn)行對比的，想要對沖壓工序進(jìn)行減少，就需要對沖壓技術(shù)和工藝收單進(jìn)行重點(diǎn)研究，尤其是要對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理復(fù)合，讓沖壓工序可以得到合理的復(fù)合，減少工序成本。在進(jìn)行具體實施的過程中，不僅需要對常用的復(fù)合工藝進(jìn)行工序的復(fù)合，對于傳統(tǒng)的分開工藝也是如此，只有這樣才能進(jìn)一步的達(dá)到減少工序的最終目的。

（一）修邊和整形復(fù)合

對于轎車的側(cè)圍外板后門區(qū)域來說，它是重點(diǎn)的整形區(qū)，因為這個位置緊鄰著修邊線，傳統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)如果采用修邊和整形分開的方式，就會有一定的負(fù)面影響。通過一定的觀察和研究可以得出，這個部位的整形量是比較少的，一般來說就是變形和局部的脹形，一般不會影響到修邊線，因此在進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，可以將這兩個工序進(jìn)行復(fù)合，在修邊+沖孔+整形+斜修邊（OP30）工序中一次完成先修邊再整形的工藝。

（二）直翻邊整形與斜楔翻邊復(fù)合

轎車側(cè)圍外板尾燈處翻邊呈現(xiàn)出2個角度，而且對于這個區(qū)域來說，整體的空間是比較小的，因此不利于開展復(fù)雜工藝，通常會將2個角度的翻邊分開在不同的工序中進(jìn)行實施。想要對工序進(jìn)行減少和優(yōu)化，就需要采用小型非標(biāo)準(zhǔn)斜楔翻邊與直翻邊復(fù)合結(jié)構(gòu)模具，讓2個方面的構(gòu)建可以交錯完成模具的結(jié)構(gòu)復(fù)合，進(jìn)而順利的完成直翻邊整形與斜翻邊的復(fù)合，并在整個工序中一次完成。

（三）翻邊與斜楔沖孔復(fù)合

轎車的側(cè)圍外板上的輪罩安裝孔的孔徑有一定的公差，并且精度要求比較高的，而且孔的方向與修邊工序的沖壓方向會呈現(xiàn)出較大的夾角，在這樣的情況下就無法采用先沖孔后翻邊的沖壓工藝。因此想要實現(xiàn)傳統(tǒng)沖壓成形，就只能是拉深、斜楔修邊、直修邊、翻邊、沖孔，一共5道工序。但是在對沖壓工藝進(jìn)行一定的優(yōu)化之后就可以對工序數(shù)量進(jìn)行合理的縮減，主要的方式就是直接用直翻邊與斜楔沖孔的復(fù)合結(jié)構(gòu)，把側(cè)沖孔與直翻邊進(jìn)行復(fù)合，最后將這個區(qū)域的沖壓工序數(shù)量進(jìn)行縮減，并且保持在4道以內(nèi)，同時還要對側(cè)孔的精度要求進(jìn)行保證，進(jìn)而保證整個沖壓工序的質(zhì)量。

四、沖壓方案優(yōu)化的意義

通過負(fù)荷結(jié)構(gòu)的模具對轎車的側(cè)圍外板沖壓工藝進(jìn)行優(yōu)化，以上述的三種優(yōu)化方式作為代表可以讓沖壓工藝由原先的5道縮短到4道，對同類制件的沖壓成形具有較強(qiáng)的借鑒影響。參照以上的分析和研究，對沖壓工藝盡心優(yōu)化，主要就是對OP30和OP40工藝進(jìn)行合理調(diào)整，對轎車的側(cè)圍外板的成形困難部位進(jìn)行沖壓工序的復(fù)合，讓轎車的側(cè)圍外板可以在4道工序內(nèi)之間完成沖壓成形，并且還要保證生產(chǎn)穩(wěn)定，負(fù)荷相關(guān)的質(zhì)量要求。在原有的工藝和模具進(jìn)行合理的優(yōu)化和改進(jìn)之后，制件原有的圓角不均勻、褶皺和疊料缺陷都得到了一定的改善，進(jìn)而對整車的外觀質(zhì)量進(jìn)行了保證。沖壓成形的工藝是車身覆蓋件制造中應(yīng)用最為廣泛的工藝之一，如果在進(jìn)行車身開發(fā)的時候沒有對造型設(shè)計、零件工程化階段以及樣車階段的沖壓工藝進(jìn)行綜合的考慮，在進(jìn)行后期模具制造的時候，就會導(dǎo)致零件的制造工藝變得復(fù)雜性，甚至是無法制造模具的問題也會出現(xiàn)，但是在這樣的時候如果對零件進(jìn)行重新設(shè)計或者度幅度的改動，就會嚴(yán)重的影響到整車開發(fā)的進(jìn)度，進(jìn)而增加開發(fā)成本，因此必須要對轎車沖壓工藝優(yōu)化的問題進(jìn)行格外重視。

五、結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行轎車車身開發(fā)的過程中，應(yīng)用沖壓工藝可以對車身開發(fā)的周期進(jìn)行有效的縮短，同時還能提高零件的質(zhì)量，對生產(chǎn)成本進(jìn)行降低，同時還能實現(xiàn)制造的柔性化，從而更好地響應(yīng)市場的變化，提高汽車在市場中的競爭能力。在具體的沖壓設(shè)計中，首先就是要制定出合理的沖壓工藝優(yōu)化方案，這對制件質(zhì)量具有重要的影響。在實際的工作中要對經(jīng)驗性的內(nèi)容進(jìn)行不斷的總結(jié)，將實際工作的參數(shù)和條件進(jìn)行有效的記錄，進(jìn)而制定出科學(xué)合理且經(jīng)濟(jì)的沖壓工藝方法，進(jìn)一步的提高產(chǎn)品的開發(fā)質(zhì)量，為今后的沖壓項目開發(fā)工作打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]高雪峰，李巖，王鵬，唐文宇.汽車側(cè)圍外板沖壓工藝分析與優(yōu)化[J].中國高新區(qū)，2018（14）：160.

[2]肖紅波，蔡浩華.轎車側(cè)圍外板沖壓成形工藝優(yōu)化[J].模具工業(yè)，2017（08）：28-30.

[3]萬鵬，趙雪松，王幼民，韓小后.汽車側(cè)圍外板尾翼拉延成型工藝改善研究[J].重慶文理學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2016（02）：89-93.

[4]李運(yùn)杰，劉同設(shè).汽車側(cè)圍外板沖壓工藝分析與優(yōu)化[J].模具工業(yè)，2013（10）：49-51.