前罩A柱圓弧扣合圓角不順控制策略

黃旭東，趙凌云，何述平，陽德森，張光宇

（重慶長安汽車股份有限公司制造中心，重慶 401133）

1 引言

扣合是一種常見機(jī)械連接方法，常用于連接兩個(gè)金屬板件，廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)。汽車的外觀在很大程度上取決于閉合件的扣合質(zhì)量，如車門、前罩?？酆瞎に囈话惴譃椋和獍宸?、預(yù)扣合和最終扣合，是在較少的約束下進(jìn)行的工藝，因此與大多數(shù)沖壓工藝相比，更容易產(chǎn)生表面缺陷?？酆铣Ｒ姷谋砻嫒毕莅ǎ洪_裂、起皺、圓角不順、爆邊、面品不良等?？酆细鶕?jù)產(chǎn)品分塊結(jié)構(gòu)分為4類：平直段扣合、壓縮類扣合、伸長類扣合[1～2]。前罩A柱圓弧扣合屬于壓縮類扣合，受制于鈑金回彈及線長問題，極易產(chǎn)生扣合圓角不順問題。

隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)者對汽車的認(rèn)知越來越成熟，對汽車外觀品質(zhì)的要求也越來越高，因此汽車精致工藝品質(zhì)的提升刻不容緩。目前市場上，前罩與翼子板分縫采用圓弧過渡形式居多、也更加美觀，這也造成了前罩總成在扣合過程中該區(qū)域易產(chǎn)生圓角不順問題。然而，前罩總成作為整車精致工藝外觀評價(jià)的重點(diǎn)區(qū)域（A類區(qū)域），顧客對此區(qū)域不需要仔細(xì)觀察便可察覺細(xì)微的缺陷，所以，此類問題是必須要控制、消除。

2 問題描述

前罩總成A 柱圓弧扣合圓角不順問題的主要表現(xiàn)特點(diǎn)：外觀觸摸手感棱線不順、棱線存在凹凸點(diǎn)，扣合圓角大小目視不一致，局部間隙不均勻，如圖1所示。

圖1 前罩總成A柱圓弧扣合圓角不順問題

3 工藝過程分析

一個(gè)前罩總成生產(chǎn)環(huán)節(jié)包含：前罩外板+內(nèi)板+小件單件沖壓→前罩內(nèi)板分總成焊接→涂折邊膠、膨脹膠→夾具預(yù)扣→扣合→鉸鏈裝配→前罩總成[3]。一般造成扣合圓角不順主要發(fā)生在前罩外板單件生產(chǎn)、總成扣合環(huán)節(jié)，下面介紹該環(huán)節(jié)的工藝方案。

（1）前罩外板工藝方案。

前罩外板工藝方案一般為4 工序：OP10 拉伸→OP20 側(cè)切邊切邊→OP30 翻邊側(cè)翻邊→OP40 切邊翻邊側(cè)翻邊，其中前罩外板A柱圓弧區(qū)域工藝方案如圖2所示。

（2）前罩總成扣合方案。

扣合加工的原理是利用扣合模具將前罩外板的翻邊向前罩內(nèi)板方向翻折，前罩外板翻邊經(jīng)過預(yù)彎、主彎將前罩內(nèi)板包住，經(jīng)壓合后二者結(jié)合成為一個(gè)整體的制造工藝，圖2圓弧A-A斷面具體扣合方案如圖3所示。

1.主彎刀 2.預(yù)彎刀 3.扣合胎膜 4.前罩外板（翻邊狀態(tài)）5.前罩內(nèi)板 6.預(yù)彎狀態(tài) 7.主彎狀態(tài)

圖2 前罩外板A柱圓弧沖壓工藝方案

4 產(chǎn)生的常見原因及控制策略

4.1 前罩外板圓角控制策略

（1）常見原因一：翻邊模翻邊凸模/上翻邊鑲塊入模圓角不順或者存在缺口。

控制策略：①下模翻邊凸模棱線機(jī)加工0倒角，去除毛刺即可；②上翻邊鑲塊入模R=（4～8）t，t為制件料厚，R光順，倒角圓順。

（2）常見原因二：翻邊間隙、垂直度、翻邊壓料器間隙不良導(dǎo)致R不良（見圖4位置4）。

圖4 翻邊間隙、垂直度、翻邊壓料器間隙控制策略

控制策略（見圖4）：①翻邊間隙L1按照（0.85～0.95）t控制[4]，間隙均勻，起翻點(diǎn)一致，上翻邊鑲塊接觸板料時(shí)序盡量一致；②凸模及上模鑲塊垂直度合格，側(cè)壁鑲塊立壁藍(lán)油接觸率90%以上；③壓料器與上翻邊刀間隙L2按照0.5～0.7mm控制，防止翻邊刀回退導(dǎo)致圓角不良。

（3）常見原因三：前罩圓弧區(qū)域避免出現(xiàn)翻邊交刀點(diǎn)（2次翻邊交刀重合區(qū)域）。

控制策略：一般翻邊交刀會在交刀點(diǎn)產(chǎn)生圓角不順，若外板本身存在圓角不順，一般圓弧區(qū)域扣合后圓角不順會被繼承下來，甚至惡化，因此翻邊交刀點(diǎn)不能設(shè)置在圓弧區(qū)域，應(yīng)設(shè)置在前罩分縫直線段，過圓弧切點(diǎn)100mm以上。

4.2 前罩外板翻邊高度及角度等控制策略

（1）常見原因一：前罩A 柱圓弧區(qū)域?yàn)閴嚎s性翻邊，若前罩外板翻邊高度過高或不均勻會造成多料情況，多料擠壓產(chǎn)生應(yīng)力點(diǎn)導(dǎo)致圓角不順（見圖5位置1）。

控制策略（見圖5）：圓弧段翻邊高度建議，4.5～5.5mm（含料厚，圖5高度H）。

圖5 翻邊高度控制策略

（2）常見原因二：前罩外板翻邊高度圓弧區(qū)域向直邊段過渡范圍不夠，若過渡急劇，預(yù)彎過程中由于接觸點(diǎn)不一致和應(yīng)力問題，預(yù)彎卷入量不一致導(dǎo)致圓角不順（見圖6位置2）。

控制策略（見圖6）：建議翻邊高度由轉(zhuǎn)角向直邊段過渡范圍≥40mm，最好100mm以上。

圖6 翻邊高度過渡控制策略

（3）常見原因三：前罩外板翻邊角度（預(yù)彎角度）偏大，扣合一般105°以內(nèi)具備可扣合性，但是預(yù)彎角度越大，預(yù)彎刀剛接觸外板翻邊時(shí)拍打力量越大，扣合的穩(wěn)定性越差。

控制策略（見圖7）：為了減少該力量并增加扣合穩(wěn)定性，在內(nèi)板放入外板干涉量允許前提下（長安焊接預(yù)扣夾具及機(jī)器人一般允許2mm以內(nèi)干涉，見圖7距離L1），圓弧區(qū)域建議預(yù)彎扣合角度85°～95°（前罩外板翻邊角度，圖7中α）。

（4）常見原因四：前罩內(nèi)外板之間間隙過?。ㄒ妶D7 中L2），造成內(nèi)外板之間搓動(dòng)量不夠問題，當(dāng)間隙調(diào)試中調(diào)整扣合定位銷時(shí)，可能造成內(nèi)外板干涉或間隙調(diào)整不動(dòng)等問題，導(dǎo)致扣合過程不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致扣合圓角不順。

圖7 翻邊角度控制策略

控制策略：建議內(nèi)外板間隙1.5～2mm。

（5）常見原因五：圓弧區(qū)域避免出現(xiàn)切邊交刀點(diǎn)（兩次切邊交接重合區(qū)域），切邊交刀點(diǎn)會存在0.5mm的缺口，該位置預(yù)彎刀與外板接觸不同步，造成應(yīng)力點(diǎn)并產(chǎn)生圓角不順。

控制策略：前罩外板圓弧區(qū)域需切邊一次完成，切邊交刀點(diǎn)不能設(shè)置在圓弧區(qū)域。

4.3 預(yù)彎刀控制策略

（1）預(yù)彎刀預(yù)彎方向、分塊控制策略（見圖8）：要以圓弧法向預(yù)彎，不同方向的預(yù)彎交刀點(diǎn)不在圓弧區(qū)域；預(yù)彎刀分塊點(diǎn)不要落在圓弧區(qū)域。

（2）預(yù)彎角度均勻性控制策略（見圖9）：外板圓弧區(qū)域預(yù)彎后角度均勻，預(yù)彎刀預(yù)彎時(shí)不能接觸外板根部圓角，預(yù)彎角度建議45°～55°。

圖9 預(yù)彎角度均勻性控制策略

（3）預(yù)彎時(shí)序控制：總體原則，以前罩總成車身X方向先預(yù)彎到位后保持不動(dòng)，車身Y方向（圓弧）再預(yù)彎，預(yù)彎完成后同時(shí)回退。

4.4 主彎刀控制策略

（1）主彎刀建議做局部強(qiáng)壓處理（見圖10）：主彎刀建議局部強(qiáng)壓處理，強(qiáng)壓量0.1～0.2mm，保證主彎后扣合圓角鋒銳且一致性好。圖10 中1 陰影區(qū)域即為強(qiáng)壓區(qū)域，最大強(qiáng)壓量L1為0.2mm，強(qiáng)壓范圍L2約為3mm。

圖10 主彎強(qiáng)壓結(jié)構(gòu)

（2）扣合模上模向下運(yùn)動(dòng)方向（Z向）與圓弧側(cè)壁胎膜型面夾角：當(dāng)該夾角大于150°，建議采用CAM結(jié)構(gòu)主彎（圖3中7主彎即采用CAM主彎），減少主彎時(shí)棱線向下搓動(dòng)量。

4.5 其他問題

扣合胎膜對前罩外板的支撐控制：胎膜支撐區(qū)域平面段（不含陡壁段）寬度≥150mm（見圖8中距離L），在保證扣合模傳輸及頂升機(jī)器布置空間前提下，L越大越好。

圖8 預(yù)彎方向及分塊控制策略

通過上述控制策略，某車型前罩總成最終達(dá)成整車效果（見圖11）。

圖11 某車型最終整改效果

5 結(jié)論

綜上所述，前罩A柱圓弧扣合圓角不順關(guān)重控制策略：①前罩外板單件本身A柱圓弧不能出現(xiàn)圓角不順，翻邊間隙按照（0.85～0.95）t控制，間隙均勻，起翻點(diǎn)一致；②前罩外板圓弧翻邊高度建議：4.5～5.5mm（含料厚）；③前罩外板預(yù)彎角度建議：85°～95°；④前罩外板圓弧區(qū)域不能設(shè)計(jì)翻邊交刀或者切邊交刀；⑤扣合要以圓弧法向預(yù)彎，不同方向的預(yù)彎交刀點(diǎn)不設(shè)計(jì)在圓弧區(qū)域，預(yù)彎刀分塊點(diǎn)不要落在圓弧區(qū)域；⑥預(yù)彎角度建議：45°～55°，預(yù)彎刀預(yù)彎時(shí)不能接觸外板根部圓角；⑦主彎刀建議做強(qiáng)壓處理：最大強(qiáng)壓量為0.2mm，強(qiáng)壓范圍約為3mm。