淺談翼子板尖角尺寸的控制方法

文/邱振海·一汽大眾汽車有限公司佛山分公司

作為車身前臉的重要組成零件，零件自身造型及匹配環(huán)境非常復雜，其尺寸及表面狀態(tài)直接關系著車身前臉的視覺效果。本文將聚焦分析翼子板燈口前尖的尺寸問題，從模具設計、材料選擇、調試維護等維度給出相關質量保證的建議措施。

近年來，隨著我國汽車行業(yè)電動化、智能化的快速發(fā)展，用戶對于車身的個性化新穎造型的要求也越來越高。車身個性化的營造主要來源于車身外飾及外覆蓋件，它們犀利的造型以及均勻緊湊的相互匹配總能給人帶來視覺上的沖擊。而且翼子板零件裝配環(huán)境復雜，尺寸精度以及表面質量狀態(tài)直接關系到一款車型的外形美觀程度。怎樣保證翼子板在高產量及高頻次生產的同時實現(xiàn)尺寸的穩(wěn)定合格一直是各主機廠沖壓專業(yè)的重點工作。

翼子板燈口前尖關鍵尺寸的重要性

由圖1 可以看出，翼子板與前門A 柱、發(fā)罩、前保險杠、側圍以及前大燈都有匹配關系，其中，翼子板燈口尖角與前大燈及發(fā)罩前沿都有匹配，且匹配區(qū)域為用戶站在車前第一眼就可以看到的區(qū)域，燈口前尖的外翻或者內塌將直接破壞此區(qū)域的匹配美感。因此主機廠質量部門的相關質量控制標準對于此處要明顯高于其他區(qū)域，此區(qū)域的輪廓及型面公差要求在±0.5mm 甚至±0.3mm 以內，并且對于測量點的楔形量也有非常高的要求，通常要求在△0.3mm 以內。且一般車型的翼子板燈口尖角造型也在向更長、更尖變化，給沖壓模具的設計、制造以及維護提出了更高的要求。

圖1 翼子板在車身上匹配關系

翼子板燈口前尖關鍵尺寸

翼子板前尖處的關鍵尺寸主要有以下3 類：⑴翼子板與發(fā)罩匹配的間隙及平度尺寸；⑵翼子板與前大燈匹配的間隙及平度尺寸；⑶翼子板前尖的長短或者尖與鈍(具體表現(xiàn)為與發(fā)罩匹配錯位)。而我們的重點工作除了將以上尺寸點控制在質量標準公差范圍內，還需要保證在大批量生產過程中這些尺寸點的穩(wěn)定性。

翼子板燈口尖角尺寸的控制

合格且穩(wěn)定的零件尺寸需要模具工作者在設計、制造、維護等多個維度采取相應的保障措施。本節(jié)將從多維度分析，并給出尺寸的控制方案。

模具工藝及結構設計

翼子板整體造型復雜、翻邊法蘭邊角度小且安裝孔數(shù)量多，整個翼子板模具的工藝結構布置非常復雜緊湊。僅燈口前尖區(qū)域的翻邊就要通過三道工序來實現(xiàn)(圖2)。如前文所述，翼子板燈口前尖造型日趨尖且長，零件的回彈很難控制，如果回彈量太大，就會造成零件與3 道翻邊工序的凸模不貼合，造成零件與凸模的位置不準確，翻邊后零件的輪廓就會出現(xiàn)偏差，且存在波動，嚴重時甚至會出現(xiàn)壓雙料造成模具壓壞的事故。因此對于翼子板前尖位置，要求在拉延工序完成零件的回彈補償工作，這樣在前尖翻邊的時候整個A 面的尺寸已經處于穩(wěn)定(或相對穩(wěn)定)的狀態(tài)了，減少了翻邊工序零件與凸模不服貼的風險。不過由于前尖的造型原因，拉延模擬會出現(xiàn)一定的失真現(xiàn)象，因此，此處的補償不能單純參照模擬結果一次補償量過大，而應該同時參考實際經驗的數(shù)據(jù)積累來確定補償量。甚至有條件的情況下，可以借助試驗模來輔助確定補償量。

圖2 尖角處需三道工序翻邊來完成

除了正確的工藝設計和精確的回彈補償之外，好的結構設計也至關重要，在翻邊工序，此處的工序件型面很難和凸模精準貼合，對于回彈量較大的零件，這里會經常出現(xiàn)零件難以精準與填充凸模貼合到位的問題。因此需要在結構設計的時候考慮到壓料板與填充凸模到位的先后順序。對于大多數(shù)的翼子板，前尖會有向車身外側的回彈，這個時候就要求壓料板先到位，將零件的型面控制到準確位置后填充凸模再進行填充到位。這樣就可以避免零件與填充凸模未準確貼合的問題。

模具材料的選擇

好的工藝設計和結構設計是零件尺寸合格以及生產穩(wěn)定的基礎，但是模具的材料選擇直接關系到模具在高頻次、大產量的生產過程中對于高頻次負荷的承受能力。翼子板燈口尖角形狀長且狹窄、尖角尖銳，本身就屬于模具結構中的薄弱部位，如果不選擇合適的模具材質，將直接影響生產過程中的零件尺寸穩(wěn)定性，嚴重時甚至發(fā)生凸模變形及折斷事故。尖角折斷后的維修工作非常困難，此區(qū)域一直是沖壓車間模具維修工段的難點問題。接下來我們將對多款車型翼子板的燈口尖角結構進行分析，并結合實際經驗給出材料選擇的建議。

由于每款車的外形設計不一樣，翼子板的燈口形狀、尖角大小也有不同。圖3 到圖6 所示4 款車型，燈口形狀各不相同，經過測量：F11 車型翼子板尖角長10mm；X55 車型翼子板尖角長15mm；W77車型翼子板尖角長20mm；380 車型翼子板尖角長30mm。我們對于實際生產過程中的尖角損壞次數(shù)也進行了統(tǒng)計：F11 車型翼子板尖角折斷1 次；X55 車型翼子板尖角折斷3 次；W77 車型翼子板尖角折斷4次；380 車型翼子板尖角折斷0 次。

圖3 F11 車型

圖4 X55 車型

圖5 W77 車型

圖6 380 車型

上述四款車型翼子板尖角凸模材質為：F11 車型翼子板尖角材質為1.2379(合金鋼)；X55 車型翼子板尖角材質為1.2379(合金鋼)；W77 車型翼子板尖角材質為1.2379(合金鋼)；380 車型翼子板尖角材質為NOGA(高碳鋼)。不同車型的翼子板尖角屬性見表1。

表1 不同車型的翼子板尖角屬性

車型不同，翼子板尖角形狀、大小相差很大。4款車型相比，翼子板燈口尖角長度相差可達20mm。同樣材質的3 款車型，翼子板尖角凸模長度越長，尖角越尖，對應的尖角折斷次數(shù)整體趨勢是增加的。

翼子板尖角凸模材質的選擇對尖角的使用壽命影響很大。選用1.2379(合金鋼)材質作為翼子板尖角凸模，即使尖角長度為10mm，也會折斷，而選用NOGA(高碳鋼)材質作為翼子板尖角凸模，即使尖角長度為30mm，尖角也不會折斷，由此可以看出翼子板尖角凸模材質的選用至關重要。

以往翼子板尖角部位凸模材質一般選擇1.2379(合金鋼)，其具有良好的淬硬性和耐磨性，但缺點是脆，作為翼子板燈口尖角凸模材料的話，在高頻次、大產量的情形下，凸模尖角容易發(fā)生折斷，且由于其焊接性能差，易變形，折斷修復后尺寸精度不足。而NOGA(高碳鋼)具有很好的韌性，不易折斷，硬度高，耐磨損，焊接性能比1.2379 好，焊接不易變形，損壞修復后精度能得到保證。非常適合作為這種狹長且尖銳的凸模的材質，我們也在近幾年的幾個車型中先后采用了NOGA 材料，使用效果良好。

因此，翼子板尖角凸模材質的選擇直接關系著燈口尖角尺寸的穩(wěn)定性，且對穩(wěn)定批量生產至關重要。本文經過材料的力學性能以及實際使用經驗，推薦這種狹長尖銳造型的凸模材料選擇NOGA等兼顧韌性的材料。

前尖成形工序模具的維護

燈口前尖區(qū)域的尺寸狀態(tài)對模具狀態(tài)的變化非常敏感。因此，相關工序模具狀態(tài)的定期有效檢修及維護對于此區(qū)域質量狀態(tài)穩(wěn)定也至關重要。對于此區(qū)域大部分沖壓車間都會應用“關鍵工序定義”“PFMEA”“預測性維修”等手段制定相應的檢修頻次、檢修方案以及潛在風險識別和規(guī)避。本文僅對此區(qū)域的檢修和維護方案給出建議：

⑴定位檢查(每次)，零件與凸模在此區(qū)域的精準貼合即零件的精準定位至關重要，因此定位應作為每次檢修的重點關注項。

⑵傳感器功能檢查(每次)，零件定位傳感器的功能應作為每次的重點檢查項，零件定位不準確等原因導致零件未在正確位置時，傳感器必須及時和準確預警。

⑶翻邊鑲塊間隙檢查(每次)，準確的翻邊間隙對于零件回彈的控制至關重要。

⑷裂紋或潛在裂紋檢查，建議每次檢修時對此區(qū)域在燈光下進行目視檢查，識別裂紋。各沖壓車間可根據(jù)自身條件及需求對此處進行定期探傷檢查。

⑸零件尺寸監(jiān)控，借助測量報告，對此處的輪廓、法蘭邊長度等進行監(jiān)控，如有變化，就要檢查模具對應區(qū)域是否有相應的變化或者損壞。

⑹零件表面狀態(tài)監(jiān)控，沖壓車間應關注質量部門對于零件此區(qū)域的表面評價，如出現(xiàn)輪廓圓角不光順、前尖包角不圓潤，或者任何與極限樣件(或標準參考樣件)不一致的問題出現(xiàn)，都應立即對相關工序進行額外的針對性檢修。

結束語

翼子板尖角部位的尺寸控制一直是每個整車廠沖壓車間重點關注的復雜課題，為了很好的控制此處的尺寸精度，需要在設計、制造、材料、維護等方面做相應的工作，才能保障模具長期生產的穩(wěn)定性。