型面網(wǎng)格在汽車覆蓋件拉伸模中的應(yīng)用研究

蔣 松，喻 航，祝 云

四川成飛集成科技股份有限公司（四川成都 610091）

1 引言

外觀件的表面品質(zhì)是整車噴漆的外觀質(zhì)量的重要影響因素，制件的表面缺陷會引起光影的嚴(yán)重扭曲，造成整車外觀品質(zhì)的下降。同時，沖壓件的表面缺陷會造成返工、返修等，增加生產(chǎn)成本[1～5]。汽車覆蓋件的生產(chǎn)通常經(jīng)過多道工序生產(chǎn)完成，其中拉伸工序是決定外板表面品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。在覆蓋件的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常由于板料鍍鋅脫落、灰塵、油污、排氣等問題造成面品缺陷。為了解決批量生產(chǎn)過程中的上述問題，除了傳統(tǒng)的生產(chǎn)環(huán)境潔凈度控制、優(yōu)化通氣孔排布等技術(shù)手段外，從提高模具對生產(chǎn)環(huán)境潔凈度的耐受程度角度產(chǎn)生了一種新的技術(shù)手段，即在外板件適當(dāng)位置的凸模型面區(qū)域加工橫豎交叉的網(wǎng)格，如圖1所示。

2 型面網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前部分國內(nèi)、外主機廠對型面網(wǎng)格技術(shù)有所應(yīng)用，但對網(wǎng)格參數(shù)的研究方面資料較少。同時，對網(wǎng)格可以應(yīng)用的型面特征（可以應(yīng)用的制件類型、應(yīng)用部位）等處于探索應(yīng)用階段。因此，對網(wǎng)格參數(shù)的優(yōu)化研究對型面網(wǎng)格技術(shù)成功應(yīng)用及推廣顯得尤為重要。

圖1 型面網(wǎng)格

3 參數(shù)研究

3.1 實驗設(shè)計

根據(jù)拉伸模成形的生產(chǎn)特點，將型面網(wǎng)格的幾何參數(shù)歸納為網(wǎng)格寬度W，網(wǎng)格間距D，網(wǎng)格方向θ，網(wǎng)格深度H，參數(shù)含義如圖2所示。其中，網(wǎng)格寬度W、網(wǎng)格間距D及網(wǎng)格方向θ等影響拉伸成形后制件表面品質(zhì)。

圖2 網(wǎng)格參數(shù)示意圖

模具型面加工網(wǎng)格后對制件表面品質(zhì)的影響可以用成形有限元分析結(jié)果的型面與板料的接觸壓強的變化來衡量。綜合考慮研究效率及因素水平變化的覆蓋情況，采用正交試驗方法研究網(wǎng)格參數(shù)對接觸壓強的變化影響情況，設(shè)計正交試驗：正交試驗因素及水平如表1所示，正交試驗L4（2，3）如表2所示。

表1 正交試驗因素與水平

表2 正交試驗設(shè)計

圖3 研究對象及區(qū)域

以某車型的后門外板拉伸成形過程為研究對象，為了減小建模及計算規(guī)模確定研究區(qū)域如圖3所示。其中在凸模型面不設(shè)置網(wǎng)格的情況下區(qū)域A1、A2、A3的接觸壓強絕對值分別在5MPa、1MPa、0.1MPa級別；網(wǎng)格范圍覆蓋凸模型面的棱線、凹形、凸形區(qū)域。制件材料H220BD，料0.65mm，壓邊力1,800kN，工具設(shè)置如圖4所示。

圖4 工具設(shè)置

3.2 結(jié)果分析

接觸壓強分析結(jié)果如圖5所示，在網(wǎng)格凸臺區(qū)域取點AS，網(wǎng)格凹槽區(qū)域取點AN，接觸壓強變化曲線如圖6所示，試驗區(qū)域內(nèi)接觸壓強在全型面情況下接觸壓強大的部位變化較為明顯，接觸壓強小的部位變化不明顯；對AS、AN取點的結(jié)果進行直觀分析如圖7、圖8所示，對于制件不同位置接觸壓強的值的影響，網(wǎng)格寬度、網(wǎng)格間距、網(wǎng)格方向體現(xiàn)了不同的影響順序，沒有明顯的影響程度顯著性順序。

圖5 接觸壓強分析結(jié)果

圖6 接觸壓強變化曲線

圖7 AS區(qū)域極差分布

圖8 AN區(qū)域極差分布

3.3 網(wǎng)格寬度對接觸壓強影響

為實現(xiàn)試驗?zāi)康?，固定以下參?shù)：網(wǎng)格間距D=4mm，θ=0°；網(wǎng)格寬度W分別為：1.3mm、2.6mm、3.9mm、5.2mm。接觸壓強分析結(jié)果如圖9所示，在網(wǎng)格凸臺區(qū)域取點AS，網(wǎng)格凹槽區(qū)域取點AN，接觸壓強變化曲線如圖10、圖11所示。試驗區(qū)域內(nèi)接觸壓強在全型面情況下接觸壓強大的部位變化較為明顯，接觸壓強小的部位變化不明顯；接觸壓強的變化與網(wǎng)格寬度的變化無明顯規(guī)律，但隨著全型面情況下接觸壓強的變大變化的幅度逐漸增大。

圖9 接觸壓強分析結(jié)果

圖10 AS區(qū)域接觸壓強變化曲線

圖11 AN區(qū)域接觸壓強變化曲線

4 結(jié)論

（1）對于制件不同位置接觸壓強的影響：網(wǎng)格寬度、網(wǎng)格間距、網(wǎng)格方向體現(xiàn)了不同的影響順序，沒有明顯的影響程度顯著性順序。

（2）接觸壓強的變化與網(wǎng)格寬度的變化無明顯規(guī)律，但隨著全型面情況下接觸壓強的變大變化的幅度逐漸增大。

為了研究網(wǎng)格對提高模具型面灰塵、脫辛、油污等的容忍程度及對制件成形后型面面品的影響，需要進一步研究不同料厚、不同材質(zhì)、不同網(wǎng)格參數(shù)情況下網(wǎng)格對接觸壓強的影響情況，確定不影響制件型面質(zhì)量的網(wǎng)格參數(shù)值域及網(wǎng)格適用的型面范圍。