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战略合作单位:

 

车门外板轮廓翻边R角锐化及回弹控制方案

时间:2021-02-08   来源:《模具工业》   作者:舒金龙   浏览次数:184

舒金龙

(北京汽车股份有限公司冲压技术部)

摘要:针对车门外板轮廓翻边R角(后门C柱侧)、车门外板轮廓整形R角(后门B柱侧)锐化进行工艺方案分析及实物论证,并针对车门外板单件刚性差,回弹控制难度大的特点,调整冲压工艺方案,利用AutoFrom软件进行回弹模拟分析验算,并在模具开发中进行应用,经实物验证调整方案有效。

关键词:车门外板;翻边;回弹控制;缩颈;开裂

 

0 引言

随着生活水平的不断提高,消费者对汽车外观的感官要求越来越高,冲模开发需要在满足造型设计要求的前提下,从细节方面提升客户的主观评价。现以汽车后门外板的冲模开发为例,阐述如何针对后门外板翻边及轮廓R角进行锐化提升处理,并通过优化冲压工艺方案,对成形制件回弹量进行优化控制。

R角缩小处理方案及效果

根据市场调研,后门外板B柱侧R角一般为1.2~2mm,视觉上R角较大,制造粗糙。通过分析冲压工艺排布,确定锐化R角方案,并进行加工制造特殊处理。

某车型后门外板如图1所示,冲压工艺方案为:①拉深成形;②局部修边+门把手冲孔;③剩余废料修边+冲孔;④翻边+翻边整形,如图2所示。

由图2工艺排布可知,工序④翻边后实现后门外板轮廓成形,凸模基准一般按照偏置一个料厚设计,如按理论数据加工,由于模具零件研配及调试,成形的制件R角会偏大20%~50%,即设计数据R=1.2mm,凸模R=0.5mm,对应成品件轮廓R=1.4~1.8mm,导致视觉效果较差。考虑对该区域的NC加工工艺进行调整,针对轮廓R角加工进行重点调整,方案如图3所示。

图3(a)后门外板C柱纯翻边区域,凸模采用R=0,图3(b)后门外板B柱侧翻边整形区域,凸模采用R=0.3mm。机加工刀路采取平行车身Z向(模具Y向)仿形加工,避免X向(模具方向)R角加工,保证特殊凸模R角加工精度。针对该区域R角,模具调试采用人工砂纸平行模具X向推研方式进行打磨处理。R角以外20mm,沿模具Y向推研方式进行打磨。理论上C柱侧成品件R=0.7mm,B柱侧R=1mm(料厚t=0.7mm)。

该加工方案实施后,后门外板B柱侧整形轮廓R角明显锐化,C柱侧轮廓、冲压单件R<1mm,滚边后视觉效果提升明显,如图4所示。

2 缩小R角导致缩颈及开裂问题的优化解决方案

原冲压工艺后门外板B柱侧采用翻边+整形的工艺成形,如图5所示。制件成形过程:上模滑块下行,压料芯压住工序件管理面,翻边镶件先接触板料进行翻边成形;上模滑块继续下行,翻边成形完成,整形镶件再接触板料完成外轮廓R角整形。

受拉深工序过拉深工艺补充及材料延展性影响,制件成形后易出现缩颈或开裂问题,如图6所示。

从成形模拟分析角度考虑,拉深工序应尽量提高A面减薄率以达到最佳的成形效果,因此过拉深量应尽量减少。为了避免开裂问题,将过拉深量设计过多会造成整形多料,二层台阶存料,造成台阶面褶皱,存在影响A面表面质量缺陷的风险,因此两者之间应达到一个平衡点,即在翻边整形不开裂的前提下,尽量减少过拉深工艺补充量。

一般该区域成形减薄控制标准为:①B柱区域制件对拼,形成一个反成形区,拉深工序减薄控制在材质n值以内(材料加工硬化指数,n值越大,材料均匀变形能力越强);②翻边整形工序二次减薄变化量控制在5%以内(目前控制翻边整形后减薄在20%以内)。客观条件下板料材质也存在波动,仅控制过拉深量并不能解决开裂风险问题。综合以上因素,对冲压工艺排布进行调整,如图7所示。

对后门外板B柱侧成形方案进行调整,如图8所示:工序①将车门B柱侧轮廓进行过拉深处理,车身Y向设计10°~15°拔模角,确保拉深成形性,半月牙起定位作用。工序②分块将工艺补充部分冲裁,工序③将后门B柱侧轮廓整形,左右件对拼工艺补充采用空切方式实现,改变原有翻边+整形的工艺方法,该方式可使材料在整形时从外侧流入,不单纯依靠过拉深量,在降低开裂风险的同时,保证R角成形一致性。工序④将后门外板B柱侧二层滚边R角、C柱侧轮廓翻边成形,由于工序③已完成轮廓R角成形,翻边工序不会对该区域的材料产生拉力,避免了原成形工艺造成的开裂风险。该工艺方案在新车型开发中应用,模具批量生产稳定,成形制件未发生缩颈及开裂问题,方案验证实施有效。

3 后门外板回弹控制优化方案

总结以往车型开发经验,车门外板在自由状态下普遍存在1~2mm的回弹,夹持状态下,个别位置也存在超公差(±0.5mm)的回弹,如图9所示。制件精度不良、回弹量大,影响后期滚边总成整改方案,不利于车型导入时匹配问题识别,原工艺方案制件检测如图10所示,检测结果如表1所示。

根据AutoForm软件回弹分析结果与现场制件检测结果对比分析,回弹趋势一致。受翻边间隙与板料材质差异影响,AutoForm软件分析回弹0.6mm左右,实际回弹值在1mm左右。经现场实物分析,制件在修边后,工序件贴合模具凸模,没有回弹,翻边后制件出现回弹,因此应考虑翻边因素导致制件出现回弹。

车门外板轮廓翻边弧长由该车型造型设计弧度决定,平缓的造型弧度,翻边较均匀,应力变化较小,而家用轿车或SUV车型,为凸显造型理念,车身弧度变化较大(一般为外凸造型)。车门外板包边(滚边)直线段需要至少5mm的内外板包边量以满足强度要求,车门外板翻边长度一般控制在8.5mm左右,会造成车门外板翻边成形过程中存在多料翻边,应力不匀,使制件出现回弹。

如何改变翻边应力不匀,是解决制件回弹的关键要素。

(1)调整翻边工艺缺口,在翻边工序做翻边镶件先后刃入,调整翻边先后顺序,达到平衡翻边应力的目的,降低制件回弹,该方案在机盖外板前风挡区域模具开发中已普遍应用。

(2)调整翻边工艺缺口方案的同时,翻边成形采用压料翻边工艺结构,如图11所示,成形过程中,翻边料边处于托料芯与上模翻边镶件之间,受托料力挤压,翻边料边处于可控状态,通过调整压料着色状态,调整翻边料边流入速度,降低料边受制件弧度影响造成的翻边多料现象,使翻边应力均匀。

后门外板应用压料翻边工艺方法,AutoForm分析结果显示,回弹结果在±0.3mm,如图12所示,符合工艺分析模拟要求,对模具开发进行实物验证。

根据制件三坐标检测结果显示,制件回弹值与分析结果一致,符合GD&T(全局描述附表、形位公差表)要求,制件满足精度质量要求,回弹问题得到解决。

4 结束语

提升冲压件外观细节处质量,保证生产稳定性,控制制件回弹是冲压工程师应重点研究的课题,经过2个车型项目成形分析计算及项目开发实物对比验证,确认的结论如下:①车门外板翻边轮廓R角缩小能提升精致感,R角值可以控制在0.7~1mm;②车门外板采用压料翻边工艺,能有效降低冲压件的回弹。

参考文献(略)

 
 
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