快速成型件段差面品缺陷的解決方案

摘 要：汽車側(cè)圍零件利用快速成型模拉延成形不充分，后續(xù)激光切割時(shí)，零件應(yīng)力釋放導(dǎo)致局部型面回彈，最終造成與行李箱蓋匹配面差的缺陷問題。本文提供了一種解決面品缺陷的方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)軟模件（快速成型件）減小誘發(fā)應(yīng)力及切割前殘余應(yīng)力，從而減小回彈。

關(guān)鍵詞：快速成型；面差；回彈

Solutions to the Surface Defects of Rapid Prototyping Parts Causedby Segment Discrepancies

Lv Shuyan Liu Xiuqing2

Abstract：The automotive side panel parts are not sufficiently formed by stretching using rapid prototyping molds，and during subsequent laser cutting，the release of stress in the parts leads to local surface rebound.This eventually results in a defect in the matching surface with the trunk lid.This paper provides a method to resolve the surface quality defects，which can reduce the induced stress and residual stress in the soft mold parts （rapid prototyping parts） before cutting，thereby minimizing the rebound.

Key words：Rapid Prototyping;Surface Discrepancy;Rebound

汽車生產(chǎn)中，一般達(dá)到量產(chǎn)的車型全套技術(shù)相對(duì)比較成熟，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量較好，客戶滿意度也較高。隨著汽車設(shè)計(jì)和制造技術(shù)日新月異地發(fā)展，客戶的個(gè)性化需求也越來越多，為滿足客戶個(gè)性化需求，小批量或試制生產(chǎn)的汽車車型越來越多。受生產(chǎn)成本等因素控制，小批量或試制汽車模具開發(fā)方式通常為軟模結(jié)構(gòu)，以便快速成型汽車零件。由于軟模結(jié)構(gòu)簡易，工序簡單，閉合高度低，外形尺寸小和手工作業(yè)等特點(diǎn)，采用軟模結(jié)構(gòu)成型的汽車零件通常存在拉延不充分、零件質(zhì)量狀態(tài)不穩(wěn)定等現(xiàn)象，具體體現(xiàn)在整車匹配間隙、面差等問題。為了改善面差問題，本文提出了一種現(xiàn)場解決方案。

1 側(cè)圍產(chǎn)品缺陷

小批量生產(chǎn)汽車側(cè)圍零件，開發(fā)模具為軟模結(jié)構(gòu)。側(cè)圍與行李箱蓋段差，如圖1所示。從圖中可以看出，側(cè)圍后端特征棱線部位發(fā)生明顯回彈，與行李箱蓋上段匹配存在1.8mm左右面差。實(shí)際生產(chǎn)中要求側(cè)圍比行李箱蓋最高面差可高出1.25mm；而圖1中側(cè)圍回彈1.8mm，超出了理論要求。

2 側(cè)圍缺陷分析

通常，量產(chǎn)汽車側(cè)圍零件由以下5道工序完成：OP05：開卷落料；OP10：側(cè)圍拉延；OP20：翻邊沖孔整形；OP30：激光切割；OP40：翻邊修邊沖孔側(cè)翻邊，最終得到成品零件。對(duì)于量產(chǎn)側(cè)圍來說，零件經(jīng)過多次模具修邊、成形、整形及自動(dòng)化生產(chǎn)，應(yīng)力釋放均勻、成形較穩(wěn)定，因此，在特征棱線部位無明顯回彈。

而對(duì)于小批量或試制汽車側(cè)圍零件而言，工序簡單，通常為模具沖壓和激光切割，全新開發(fā)的零件模具均為軟模結(jié)構(gòu)。側(cè)圍現(xiàn)有技術(shù)方案中，開發(fā)工序一般為以下幾步：OP05：開卷落料；OP10：側(cè)圍拉延；OP20：激光切割初切；OP30：翻邊整形，側(cè)圍后端激光切割缺口；OP40：CAM整形；OP50：最終切割、手工修整到成品零件。采用現(xiàn)有軟模工藝技術(shù)生產(chǎn)汽車側(cè)圍零件后，經(jīng)過對(duì)側(cè)圍各工序模具及工序件測量，發(fā)現(xiàn)模具尺寸精度均符合要求，工序件也符合要求，但最終切割后零件回彈加大。經(jīng)過反復(fù)分析，確定該問題是由于二次整形誘發(fā)應(yīng)力大，脫模后回彈大，殘余應(yīng)力大，切割后應(yīng)力釋放，二次回彈大造成。

3 側(cè)圍原技術(shù)方案設(shè)計(jì)

側(cè)圍原有技術(shù)方案生產(chǎn)零件主要工序狀態(tài)圖如下。圖2是側(cè)圍未開缺口整形，圖3是側(cè)圍激光切割，圖4是側(cè)圍成品。

用鋼板尺比對(duì)原技術(shù)方案生產(chǎn)側(cè)圍成品后角曲率，發(fā)現(xiàn)中間間隙0.5mm，回彈1.3mm，如圖5所示。

這種技術(shù)方案生產(chǎn)的側(cè)圍零件，存在后期整形誘發(fā)應(yīng)力大，脫模后回彈大的問題。且脫?；貜椇笾萍堄鄳?yīng)力大，切割后殘余應(yīng)力釋放、導(dǎo)致再次回彈等嚴(yán)重問題，最終導(dǎo)致與匹配零件存在段差缺陷。

4 側(cè)圍改進(jìn)技術(shù)方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過分析確定兩種改進(jìn)技術(shù)方案。方案一：側(cè)圍一次整形件廢料法蘭邊上開工藝缺口。從尾部開始大約間隔90mm開30mm寬的工藝缺口，共開3處，但缺口深度不超出拉延分模線，生產(chǎn)到最終產(chǎn)品后測量此處尺寸，記錄回彈量；方案二：將缺口加深超出拉延分模線，但不能達(dá)到產(chǎn)品線，距離產(chǎn)品線5mm處（以免離產(chǎn)品線太近，缺口部位整形開裂），整形、切割最終產(chǎn)品時(shí)測量此處尺寸，記錄回彈量。對(duì)比以上生產(chǎn)方式，確定最優(yōu)方案。通過兩個(gè)方案對(duì)比分析，確定方案二為最優(yōu)方案，通過此方式生產(chǎn)，可將零件回彈控制在0.5mm左右，回彈量改善了0.8mm。

采用改進(jìn)技術(shù)方案生產(chǎn)側(cè)圍主要是通過在整形工序前增加不同深度的工藝缺口來進(jìn)行應(yīng)力釋放，從而達(dá)到改善回彈的目的，通過增加不同深度缺口回彈對(duì)比：缺口越深應(yīng)力釋放越大，但開缺口的深度一定要在不影響產(chǎn)品面品及性能的前提下進(jìn)行，即缺口不能留在最終產(chǎn)品面上，不能由于缺口太深導(dǎo)致整形時(shí)缺口處開裂，綜合上述說明，缺口深度在離產(chǎn)品面5mm處，既能避免在產(chǎn)品面上留下缺陷，又能最大程度的改善零件回彈。

主要工序狀態(tài)圖如下。圖6是側(cè)圍拉延，圖7是側(cè)圍開缺口整形，圖8是改進(jìn)后側(cè)圍激光切割，圖9是改進(jìn)后側(cè)圍成品。

采用改進(jìn)方案生產(chǎn)側(cè)圍成品后，用鋼板尺比對(duì)側(cè)圍成品后角曲率，發(fā)現(xiàn)中間間隙1.3mm，回彈0.5mm，如圖10所示。

經(jīng)分析，軟模一次整形件上切工藝缺口，減小了二次整形阻力，從而減小誘發(fā)應(yīng)力，減小脫模后回彈及殘余應(yīng)力，進(jìn)而降低后續(xù)最終切割后應(yīng)力釋放，降低回彈，改善側(cè)圍與相鄰零件的匹配面差。側(cè)圍零件面差回彈改善了0.8mm，大大改善了與行李箱蓋匹配面差缺陷，可以使面差控制在公差范圍內(nèi)。

6 結(jié)論

通過在側(cè)圍上增加缺口可以有效減小誘發(fā)應(yīng)力及回彈后的殘余應(yīng)力，從而減小開模后回彈，及切割后回彈，改善產(chǎn)品面品缺陷；且改善過程（開缺口）不會(huì)留在產(chǎn)品區(qū)，不會(huì)影響零件美觀度。

參考文獻(xiàn)：

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［2］王孝培.實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

（責(zé)任編輯 郭曉勇）

收稿日期：2023-04-06

作者簡介：呂淑艷（1976-），女，內(nèi)蒙古包頭人，碩士，副教授，研究方向?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)與制造。