側圍外板成形工藝分析及改進

0 引 言

側圍外板是轎車覆蓋件中關鍵的部件，其沖壓工藝設計的難度也是覆蓋件中較高的，側圍外板工藝設計、模擬仿真、制造調(diào)試技術一直是國內(nèi)外模具企業(yè)研究的課題?，F(xiàn)針對某側圍出現(xiàn)的門檻區(qū)域起皺、C柱區(qū)域破裂及后尾燈面品的工藝問題進行分析，在設計和調(diào)試環(huán)節(jié)提出改進措施，以確保制造、調(diào)試過程的順利進行。

1 門檻區(qū)域起皺

門檻下部在整形時起皺嚴重，如圖1所示，立壁拉深工序已經(jīng)到位，由CAM模擬整形時立壁兩側向內(nèi)流動材料，而立壁前側的材料不動，造成箭頭所示的位置材料堆積而起皺，左側最嚴重。

碳交易通過減少碳排放數(shù)量改善環(huán)境。中國實行碳交易機制的目的就是依靠市場化手段實現(xiàn)強度減排和總量減排的雙控目標，廣東省碳交易試點在全國率先引入碳配額有償分配機制，市場化手段分配碳配額的結果必然導致碳減排由高成本地區(qū)和企業(yè)轉向低成本地區(qū)和企業(yè),同時，碳交易的總量和交易機制 (cap and trade system)也必然實現(xiàn)全社會碳排放的減少。為了定量研究碳交易對碳排放的影響，本文通過碳交易年度總成交金額來衡量粗略碳交易的發(fā)展程度，一般來說，碳交易年度總成交金額越高，表明碳交易越發(fā)達，碳排放數(shù)量應該越少，即碳交易年度總成交金額與碳排放數(shù)量成反比的關系。

南通集裝箱多式聯(lián)運尚處于起步階段，絕大多數(shù)企業(yè)不具備策劃、組織、協(xié)調(diào)多式聯(lián)運的能力和經(jīng)驗，整體服務水平處于較低層次。各企業(yè)間沒有統(tǒng)一的信息協(xié)調(diào)平臺，各企業(yè)系統(tǒng)各自獨立運行，還處于一種分割的各自為戰(zhàn)的狀態(tài)，這也不利用構建完善的、通暢的集裝箱聯(lián)運體系，無法實現(xiàn)無縫鏈接，聯(lián)運效率難以提升。

解決門檻區(qū)域起皺方法有以下3種。

棱線缺陷可能因滑移產(chǎn)生，導致暗坑問題，如圖 9（a）、（b）所示。模擬分析結果如圖 9（c）所示，理論上燈口滑移線的距離小于產(chǎn)生棱線缺陷的位移，但理論與實際不符。在調(diào)試現(xiàn)場進行滑移線控制，圖9（d）、（e）分別為模具未合模到位時尾燈口處板料的內(nèi)側和外側，尾燈附近的主棱線成形后觀察尾燈口處的內(nèi)外

角處的滑移是否與缺陷棱線位置一致?；凭€與棱線缺陷沒有對應關系，滑移線的位移與模擬分析吻合。

C柱區(qū)域開裂與起皺問題并存，但兩者解決措施相反。由于零件A面的內(nèi)凹造型（見圖5（a）），拉深過程中板料產(chǎn)生堆積現(xiàn)象（見圖5（b）箭頭處），需要后門內(nèi)部增加約束，在拉深后期通過零件幾何形狀消耗內(nèi)部的材料堆積，但內(nèi)部約束增加后，尖角區(qū)域的開裂嚴重（見圖5（b）方框處），該尖角不僅在拉深工序開裂，整形工序也同樣開裂。

（2）基于原零件結構優(yōu)化局部結構。圖3中矩形區(qū)域為原未倒圓角曲面，圓形區(qū)域為工藝設計的過渡區(qū)曲面，模擬分析時整個門檻包括前側（1處）、中側（2處）及后側（2處）共5處區(qū)域按此優(yōu)化。

（3）將（1）和（2）相結合。采用（1）時門檻仍有可接受輕微波浪，但中部與后部成形較好；采用（2）時門檻前部起皺問題得到解決，但中部與后部沒有改善，所以門檻前部采用基于原結構的優(yōu)化方案，其余區(qū)域采用負角方案。經(jīng)模擬分析，采?。?）后門檻起皺改善明顯。零件優(yōu)化前后對比如圖4所示。

門檻前側區(qū)域按上述方法優(yōu)化后效果明顯，起皺問題得到解決。由于結構功能及匹配搭接關系的限制，門檻中部與后部的結構優(yōu)化空間有限，無法達到模擬分析所需要的改造程度，所以中部與后部的起皺問題沒有明顯好轉。

2 C柱區(qū)域破裂

零件原結構對成形過程不利，但對門檻處的回彈控制較好，有3根立筋控制整個區(qū)域。零件整改后成形性相對較好，負角區(qū)域的分界線為曲面上的弧線，無法直接通過旋轉的方式進行補償，沿弧線改造會使負角區(qū)域的平面變形為弧度不等的曲面，而分界線所在的圓弧面無法回彈成零件的平面，所以該區(qū)域的回彈最終需靠夾持來保證焊接關系。

尾燈的典型特征是燈口銳角嚴重，如圖8所示，燈口底部帶法蘭，主特征線通過燈口銳角的尖點處，不利于沖壓成形，拉深時易產(chǎn)生滑移、暗坑等表面質(zhì)量問題。

經(jīng)模擬分析，減少約束后零件角部未開裂，調(diào)試的后門內(nèi)約束要小于模擬分析的約束，次應變狀態(tài)比模擬更差，從圖6可以看出，面品缺陷的區(qū)域擴散到主棱線以下。調(diào)試環(huán)節(jié)的整改工藝將過拉深增大，使面品缺陷外移，能將部分缺陷整形到側壁區(qū)域，此外內(nèi)部增加吸料造型，以彌補調(diào)試環(huán)節(jié)的內(nèi)部約束與模擬分析的約束差距，如圖7所示。

異戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)：分子量1200；丙烯酸(AA)；醋酸乙烯酯(VAc)；馬來酸二乙酯(MADE)；丙烯酸羥丙酯(HPA)；烯丙基磺酸鈉(ALS)；過氧化二苯甲酰(BPO)、偶氮二異丁腈(AIBN)、過硫酸銨(APS)。

3 后尾燈面品問題

針對上述問題，放大開裂處圓角半徑，其他結構形式不變。經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn)，該圓角不是開裂的敏感因素，圓角需要放到很大才能解決開裂問題。在調(diào)試環(huán)節(jié)尖角部與模擬分析一致，開裂嚴重，嘗試減少內(nèi)部約束，即降低進料阻力約束，其措施有2種：①降低Ⅰ位置對應模具的拉深筋高度，增大凸、凹模拉深筋圓角；②放大Ⅱ位置對應上模處的圓角，如圖6所示。

（1）門檻取消立壁，改為全負角狀態(tài)。門檻整改后中后部起皺疊料現(xiàn)象消除，A柱下部整形后會產(chǎn)生輕微波紋，處于可接受狀態(tài)，整形過程如圖2所示，門檻前部疊料（圖2（c）箭頭處）是由于該區(qū)域在拉深方向為負角，改進后板料在整形過程中向上堆起所產(chǎn)生。

但無論如何必須尊重科學，因為在科學中也有可怕的“瘙癢”，人極為強烈地喜歡給科學“搔癢”，因此毫無辦法，需要這種科學，也需要這種評論，需要您所如此鄙視的“扳著指頭計算”，讓科學參與生活和“舒適的角落”的建造，讓生活坐在椅子上，但椅子只是一條腿而非全部四條腿都支撐在科學上。 那時，“世界的理智之光”就突然放出光芒，這光芒來自這種謙遜的、對人很溫和的科學……[2]494

主棱線附近的凹圓角區(qū)域在成形過程中不是單向成形，而是從2個方向向棱線缺陷位置成形，這造成了2個方向同時向中間輕微流料，如圖10所示，盡可能控制虛線兩側板料受力一致，否則虛線處會發(fā)生偏移導致板料扭曲，產(chǎn)生硬化棱線，進而形成暗坑。這個過程是由零件幾何特征和沖壓方向所決定，依靠沖壓方向的過大轉角不能完全消除該缺陷。

增加后風窗附近的外部約束主要有2種途徑：①在后風窗附近增加拉深筋，增大進料阻力；②通過減小風窗附近模具的進料圓角半徑，增大進料阻力。解決該問題的本質(zhì)就是控制缺陷兩側料流平衡，避免兩側料流不一致而產(chǎn)生棱線缺陷。該棱線缺陷有縮短的趨勢，基于現(xiàn)場的試驗改變工藝補充及外部約束，有效地控制了棱線缺陷。

《實用心電學雜志》是由江蘇大學主辦，中國醫(yī)師協(xié)會、中國心電學會等單位協(xié)辦的心電學專業(yè)期刊。雙月刊，大16開，雙月28日出版，每期10元，2019年全年60元。2013—2018年過刊任選兩年現(xiàn)僅需100元，快遞包郵。

4 結束語

門檻起皺、C柱開裂及后尾燈口暗坑均是側圍外板沖壓過程中常見的缺陷，也是較難解決的問題，通過經(jīng)驗和CAE分析，論證缺陷產(chǎn)生的原因并模擬了缺陷產(chǎn)生的過程，優(yōu)化工藝設計，消除側圍外板的3個缺陷。而沖壓缺陷不止上述3個，工程師只有將理論與實踐綜合應用，才可以更好地解決零件生產(chǎn)中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，不但縮短了零件的調(diào)試時間，而且縮短了車型更新?lián)Q代周期，節(jié)約了成本。

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