汽車外覆蓋件分縫圓角光順控制方法

唐廷洋，蘇飛宇，陽 學(xué)

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

0 引 言

汽車作為普通商品走進千家萬戶，成為人們生活不可或缺的一部分[1]。隨著汽車的普及，人們對汽車的外觀要求日漸提高，開閉件[2]與車體的間隙和面差[3]達到了毫米級的精度。如何保證外觀分縫的美觀、精確度和一致性，成為沖壓工程需要面對的課題。現(xiàn)闡述外觀分縫圓角缺陷的產(chǎn)生原因、控制要點及實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 外觀分縫圓角的特點

外觀分縫是指車門、發(fā)動機蓋、行李箱蓋等開閉件與側(cè)圍、翼子板、頂蓋等車體件之間的配合間隙，一般設(shè)計為3～5 mm。通常開閉件總成都包含了外板和內(nèi)板，開閉件的分縫圓角指的是外板包住內(nèi)板的包邊圓角。為了保證分縫清晰、美觀，開閉件的包邊圓角一般不大于R1 mm。車體件的分縫圓角通常采用拉深、整形工藝實現(xiàn)，為保證成形性，分縫圓角一般設(shè)計R2.0～R2.5 mm，如圖1所示。

圖1 外觀分縫

2 分縫圓角的成形原理

為獲得清晰、一致的外觀分縫圓角，通常采用拉深→修邊→翻邊的沖壓工藝，分縫圓角的成形質(zhì)量主要由翻邊工序控制。開閉件的分縫圓角由包邊實現(xiàn)，但決定外觀分縫圓角質(zhì)量的關(guān)鍵工序也是翻邊。

2.1 拉深成形

外觀覆蓋件為獲得良好的表面質(zhì)量需采用拉深成形工藝，使板料充分延展，外觀部位的延伸率不低于3%，使零件獲得良好的剛性和穩(wěn)定的形狀。為保證外觀分縫的尺寸精度，拉深工序不能將分縫圓角直接拉深到位，可采用過拉深的工藝，如圖2所示。

圖2 拉深成形

2.2 翻邊成形

翻邊成形之前需要先修邊，將工藝廢料切除。翻邊成形時，將修邊后的工序件定位在下模凸模上，通過壓料芯將工序件壓緊，翻邊刀塊將板料彎曲，完成翻邊工序[4]。為保證翻邊尺寸精確、穩(wěn)定，首先需要精確定位，在修邊工序沖出精度良好的定位孔或工藝孔，翻邊工序通過定位銷與定位孔配合將工序件精確定位在下模凸模上。翻邊過程中，工序件受到不同方向的拉深力或擠壓力，需要足夠壓料力的壓料芯將工序件壓緊，保證工序件不竄動和變形。為了保證工序件翻邊受力均勻，翻邊刀塊的頂面需與拉深形狀一致，保證翻邊刀塊同時接觸板料。翻邊刀塊與凸模的間隙一般設(shè)計為板料厚度的80%，讓板料獲得足夠的變形力，使翻邊面平直、翻邊圓角清晰，如圖3所示。

圖3 翻邊成形

3 分縫圓角缺陷的原因分析

理想狀態(tài)下，翻邊方向與工序件垂直，同一工序從一個方向進行翻邊。但由于一些外覆蓋件形狀復(fù)雜，無法達到理想的翻邊條件，存在翻邊缺陷。

3.1 多個方向翻邊的問題

部分開閉件翻邊面與A面的法向相差較大，要保證包邊圓角的質(zhì)量，翻邊面與翻邊所在A面的夾角應(yīng)該在85°～115°。如果夾角＜85°，開閉件內(nèi)板無法放入開閉件外板腔體；如果夾角＞115°，包邊時外板A面受力過大會產(chǎn)生卷曲，導(dǎo)致分縫圓角精度不良。所以當(dāng)零件A面法向相差太大時，無法從一個方向翻邊，而需要從多個方向翻邊。如圖4所示，某車型的發(fā)動機蓋外板、擋風(fēng)玻璃側(cè)、左右翼子板側(cè)、前保險桿側(cè)的A面法向各不相同，需要從4個方向翻邊。2個方向翻邊交接的部位需要設(shè)計翻邊交刀[5]，翻邊面扭曲不平整，翻邊圓角容易起鼓。

圖4 某車型發(fā)動機罩外板

3.2 多個方向整形的問題

由于車身結(jié)構(gòu)搭接和焊接的需要，有些車體零件分縫圓角處的翻邊面不在同一個方向，需要從多個方向整形。如圖5所示，某車型的側(cè)圍外板與尾門的分縫處的翻邊面方向相差較大，需要從2個方向側(cè)整形。2個方向側(cè)整形交接部位的分縫圓角容易起鼓。

圖5 某車型側(cè)圍外板

4 分縫圓角一致性控制

綜上所述，開閉件和車身件的分縫圓角都可能從多個方向翻邊，交接部位分縫圓角存在起鼓的風(fēng)險，可以通過以下方法控制交接部位分縫圓角的光順。

4.1 分序翻邊交接

在工序條件允許的情況下，將不同方向的翻邊分布到多個工序完成，盡量避免在一個工序內(nèi)進行，從不同方向在一段分縫圓角上進行翻邊交接。在前后工序依次進行翻邊時，翻邊面過渡要平緩，翻邊交接的長度需大于翻邊高度的5倍，保證前工序翻邊成形的分縫圓角在后工序翻邊時不發(fā)生變形，如圖6所示。

圖6 前后工序的翻邊過渡

4.2 同工序翻邊交接

有時由于零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、沖壓工序有限，分縫圓角的不同方向翻邊必須在同一個工序中完成，需要設(shè)計翻邊交刀。翻邊交刀設(shè)計原則：不受行程限制的刀塊先工作（正翻、側(cè)翻），受行程限制的刀塊后工作（正整、側(cè)整），交刀長度為20～25 mm，如圖7所示。

圖7 同一工序的翻邊過渡

5 翻邊圓角光順問題解決實例

側(cè)圍外板在尾燈縫處出現(xiàn)鼓包，如圖8所示，影響側(cè)圍與尾門燈分縫間隙的一致性，外觀質(zhì)量評審定為一級嚴(yán)重缺陷（最高級），手工返修仍然不能消除。左右件缺陷一致，該問題是影響造車的關(guān)鍵問題。

圖8 側(cè)圍外板翻邊圓角缺陷

5.1 原因分析

側(cè)圍外板與尾門、尾燈分縫處結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在多個方向的負(fù)角，需要從多個方向沖壓成形。側(cè)圍外板由4道工序成形，需要在同一副模具的空間內(nèi)布置多個方向的沖壓機構(gòu)。側(cè)圍外板與尾燈分縫處上部側(cè)整、下部翻邊，翻邊刀塊與側(cè)整刀塊沒有重疊量，接口貼緊，如圖9所示。從CAE模擬過程可知，側(cè)整刀塊首先碰觸板料，先將B區(qū)域材料往A區(qū)域擠壓，造成交接點位置多料，翻邊刀塊下壓后，交接點部位圓角凸起，如圖10所示。

圖9 多個方向沖壓

圖10 CAE模擬成形過程

5.2 問題解決

改進工藝為先正翻邊再側(cè)整形，增加20 mm交刀。如圖11所示，將正翻刀塊C區(qū)域補焊延長、加高，保證翻邊刀塊先工作和交刀量；側(cè)整刀塊D區(qū)域沿白色線掏空，留出翻邊刀塊避讓空間，同時使側(cè)整刀塊動作延后。整改效果明顯，分縫圓角鼓包消除，R角圓順，該區(qū)域外觀質(zhì)量評審合格，量產(chǎn)零件如圖12所示。

圖11 工藝改進

圖12 工藝改進后的量產(chǎn)零件

6 結(jié)束語

分縫圓角是車身外觀質(zhì)量評審的重點關(guān)注區(qū)域，在零件設(shè)計時需要考慮沖壓工藝性。沖壓工藝設(shè)計遵循以下原則：①一條分縫圓角優(yōu)先在一個工序按同一沖壓方向翻邊或整形；②一條分縫圓角上必須進行多個方向翻邊或整形時，分布給多個工序完成，工序間設(shè)計交刀重疊；③一條分縫圓角上需進行多個方向翻邊或整形且必須在同一工序時，先翻邊、后整形，設(shè)計交刀重疊。