整體側(cè)圍外板拉深模型面偏差加工方法探討

文／朱良輝，楊佳·安徽江淮福臻車體裝備有限公司

整體側(cè)圍是目前汽車車身普遍采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)具有車身尺寸精度和強(qiáng)度高、制造周期短、生產(chǎn)成本低、設(shè)備和工裝投入費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，但因其材料薄、形狀復(fù)雜、空間曲面多、結(jié)構(gòu)尺寸較大等特點(diǎn)，成形性較汽車其他零件困難，為保證零件成形質(zhì)量，處理數(shù)模型面時(shí)，需要考慮的問題較多。圖1 所示為某轎車側(cè)圍外板，從曲率、成形、減薄、回彈以及與其他覆蓋件的搭接，到編程、機(jī)加階段，再到現(xiàn)場(chǎng)研合階段，模面處理工作需要綜合考慮避空、著色、成形性、強(qiáng)弱壓等因素對(duì)產(chǎn)品的影響，才能最終完成模具型面設(shè)計(jì)。

模具型面偏差加工的目的

板件主要通過(guò)凹模和凸模作用而成形出所需的形狀，例如以凸模型面為基準(zhǔn)，在凹模上加工出一個(gè)零件料厚的間隙，板件在凸模、凹模之間的間隙中沖壓成形。模具型面偏差處理是對(duì)非基準(zhǔn)側(cè)型面實(shí)施不等間隙的加工方法，區(qū)分出關(guān)鍵型面和非關(guān)鍵型面，使機(jī)床壓力根據(jù)凸凹模的不同間隙，重新分配，目的是防止干涉，提高模具調(diào)試效率和板件穩(wěn)定性，達(dá)到縮短模具開發(fā)周期的目的。

模具型面偏差加工處理

側(cè)圍成形過(guò)程中拉深工序處理較為重要，偏差加工一般體現(xiàn)在上模，壓力面是控制板料流動(dòng)的關(guān)鍵部位，設(shè)計(jì)偏差處理時(shí)需要考慮制件的成形性、拉深減薄率、機(jī)床變形等影響因素，根據(jù)不同的零件造型，在模具相應(yīng)位置上設(shè)計(jì)不同的偏差值。對(duì)拉深模型面進(jìn)行偏差處理時(shí)，主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)前期數(shù)模做整體膨脹處理；⑵凸模避讓處理；⑶凹模變形補(bǔ)償和型面不等間隙處理；⑷壓邊圈變形處理和避讓處理。

拉深模型面處理方法

整體膨脹處理

成形的制件經(jīng)過(guò)拉深模拉深后，會(huì)產(chǎn)生塑性變形，回彈就是很難避免的缺陷之一。當(dāng)載荷卸載后，板件的成形得到了部分恢復(fù)，造成板件的形狀及尺寸與模具工作表面的形狀和尺寸不符。側(cè)圍外板作為尺寸較大的零件，由于變形和回彈的影響，拉深完成后的成形件，尺寸會(huì)小于后工序模具型面的尺寸，無(wú)法與后工序凸模型面貼緊，故而會(huì)預(yù)先將工藝數(shù)模的型面做1.0005 ～1.0008 倍的放大處理，如圖2 所示。

凸模避讓處理

⑴凸模作為基準(zhǔn)型面，需將凸模數(shù)模中的凹R 角以及凹筋做避讓處理，如圖3(a)所示藍(lán)色R 角處，做R-3mm避讓處理。避讓后與工藝數(shù)模（綠色表示）對(duì)比效果如圖3(b)所示。

⑵做托刀面，如圖4 所示。

⑶處理完成后檢查型面的光順性、邊界、負(fù)角以及A 面的曲率。

凹模變形補(bǔ)償和型面不等間隙處理

⑴整體補(bǔ)償，主要是根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，如圖5(a)所示，CAE 模擬分析報(bào)告如圖5(b)所示。

模具位于機(jī)床中間區(qū)域的變形量最大，導(dǎo)致這一區(qū)域著色可能較差，為保證著色的均勻性，首先做整體補(bǔ)償，補(bǔ)償區(qū)域如圖6(a)中方形藍(lán)線區(qū)域和藍(lán)點(diǎn)位置所示，補(bǔ)償數(shù)值參考圖6(b)所示。

⑵局部型面不等間隙處理說(shuō)明：1)補(bǔ)充面讓空，上下邊梁靠近補(bǔ)充立面不能讓空，防止成形時(shí)上下邊梁起波浪；2)腰線處、油箱口處、A 面(圖7(a)、A 面拐角處(圖7(b)A、B、C、D 處)、成形較深且復(fù)雜處(C 柱門框A 面處、前后門框中間的上下邊梁、角窗)、上橫梁的上下邊(圖7(c))等位置需要強(qiáng)壓處理；3)根據(jù)CAE 分析報(bào)告中的減薄率，對(duì)減薄較大的區(qū)域進(jìn)行間隙補(bǔ)償；4)鉸鏈孔、鎖孔強(qiáng)壓處理；5)成形到底標(biāo)記的處理，要視到底標(biāo)記所在位置而定，若在產(chǎn)品型面上，則和周圍型面一起做不等間隙處理即可；若在需要讓空的工藝補(bǔ)償面上，則取到底標(biāo)記邊緣線向外偏置5mm 的范圍內(nèi)，保持原始面不處理，再與周圍需要讓空的20mm 范圍內(nèi)的面橋接起來(lái)；6)凹R 角和凹筋按照規(guī)范讓空0.5 ～0.7mm，要注意凹角讓空充分，凸角按原尺寸進(jìn)行橋接。

注意小特征的細(xì)節(jié)處理，為了便于成形，后工序無(wú)功能的地方可做讓空處理，如圖7(d)紅色面可做適當(dāng)讓空處理。

⑶處理后確認(rèn)上述工作是否完成，并進(jìn)行型面的光順性、邊界、負(fù)角以及A 面曲率檢查。

壓邊圈變形及避讓處理

⑴整體補(bǔ)償按圖8 所示，結(jié)合凹模補(bǔ)償方法，對(duì)外側(cè)大壓邊圈做機(jī)床Z 軸負(fù)向變形補(bǔ)償，2 個(gè)小壓邊圈由于凹模在此處補(bǔ)償較強(qiáng)，且后期現(xiàn)場(chǎng)可進(jìn)行調(diào)配，不參與補(bǔ)償處理，只做管理面的強(qiáng)壓處理。

⑵拉延筋的凹筋讓空、凸R 角按原尺寸重新倒角、非管理面打斜讓空處理及型面光順性檢查。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于整體側(cè)圍外板拉深工序的偏差加工方案，是從歷史數(shù)據(jù)中提煉得到的，現(xiàn)場(chǎng)加工效果反饋良好。對(duì)于消除板件和后工序模具零件干涉、重要面著色差、次要面間隙緊、鉗工研配工作量大、模具制造周期長(zhǎng)等問題有明顯改善作用，對(duì)該類零件的模具偏差方案的設(shè)計(jì)有參考作用。