淺談側(cè)圍中立柱變形及解決方案

文/謝京緯·奇瑞汽車股份有限公司

淺談側(cè)圍中立柱變形及解決方案

文/謝京緯·奇瑞汽車股份有限公司

影響汽車銷量各大因素中，外觀占主要因素。外觀不僅包括外部造型，更重要的是表面質(zhì)量，因此汽車外覆蓋件的表面質(zhì)量是沖壓生產(chǎn)中的重中之重。

中立柱問(wèn)題分析及解決方案

側(cè)圍作為汽車外覆蓋件的重要組成部分，也是車身的重要結(jié)構(gòu)組成，同時(shí)由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成形過(guò)程中板料流動(dòng)很難控制。在側(cè)圍的制造過(guò)程中，會(huì)有許多問(wèn)題點(diǎn)難以解決。本文主要針對(duì)中立柱處變形進(jìn)行研究探討。

問(wèn)題分析

從側(cè)圍結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）看，中立柱上方是一個(gè)“T型”結(jié)構(gòu)，該部位形狀變化急劇導(dǎo)致此處材料流動(dòng)復(fù)雜，零件在成形的初始階段，材料主要從3個(gè)方向進(jìn)料（紅色箭頭示意）。由于受到產(chǎn)品“T型”形狀的影響，材料在成形的初期會(huì)在中立柱上方表面發(fā)生材料過(guò)剩，隨著成形的不斷加深，多余材料會(huì)被不斷吸收，最終不能被零件形狀完全吸收的材料就會(huì)造成其表面凸凹。因此如何有效地控制此處板料流動(dòng)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

解決方案

上述問(wèn)題的解決方案，一般從壓機(jī)狀態(tài)、氣墊壓力、材料性能和模具本體四個(gè)方面進(jìn)行分析，假設(shè)車間設(shè)備穩(wěn)定，壓機(jī)狀態(tài)和氣墊壓力為不變因素，重點(diǎn)考慮材料性能和模具本體。

板料材質(zhì)影響

在沖壓生產(chǎn)過(guò)程中，板料影響主要集中在板料材質(zhì)、厚度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度。因此，選取不同性能的板料，對(duì)于制件的成形性有很大的影響。就像通常采用的高強(qiáng)度板汽車縱梁，它的成形相當(dāng)困難，往往制件局部反彈比較大，最大反彈可達(dá)到6mm。因此，針對(duì)板料的性能影響，分別選取相同厚度、不同材質(zhì)的板料，抽查不同批次，得出結(jié)果（見(jiàn)表1）。

圖1 側(cè)圍結(jié)構(gòu)及板料流向

表1 板料影響因素抽查表

不同材料特性值，對(duì)零件表面凸凹的影響較大。從表1中可以看出，屈服強(qiáng)度大的材料，往往抗失穩(wěn)能力強(qiáng)，因而零件表面凸凹量小。但隨著屈服強(qiáng)度的增大，材料延伸率就會(huì)降低，超過(guò)一定的極限值，零件的表面凸凹量反而增大，甚至?xí)斐闪慵_(kāi)裂。屈服強(qiáng)度在148～150MPa之間時(shí)，延伸率通常為48%～50%，表面凸凹量最小且不易開(kāi)裂。

模具本體影響

在沖壓件批量生產(chǎn)中，模具本體的影響才是重點(diǎn)。針對(duì)影響制件成形的模具問(wèn)題，主要從吸料和控制板料流動(dòng)性方面考慮。現(xiàn)場(chǎng)一般從以下幾個(gè)方面入手。

（1）模具設(shè)計(jì)初期優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝。·

現(xiàn)階段側(cè)圍工藝一般為：1/6：BL＋PI；2/6：DR；3/6：TR＋CTR＋PI＋RST；4/6：TR＋CTR＋RST；5/6：TR＋FL＋CFL＋CPI；6/6：TR＋PI＋CPI＋CFL。在第四工序的時(shí)候?qū)χ辛⒅姓喂ば颍捎脧?qiáng)壓的方式對(duì)此處進(jìn)行優(yōu)化。

（2）在中立柱處增加工藝凸臺(tái)。

中立柱在成形初期，由于造型變化急劇，會(huì)在中立柱上方處（見(jiàn)圖2）產(chǎn)生積料，成形后期若不能將多余料完全吸收，則會(huì)產(chǎn)生變形。因此，在中立柱上方處增加工藝造型可減少積料現(xiàn)象的產(chǎn)生。

調(diào)整壓邊圈和拉延筋

在調(diào)試過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整壓邊圈和拉延筋來(lái)控制板料在壓延過(guò)程中的流動(dòng)性。具體調(diào)整方案及調(diào)整后效果，如表2所示。

從表1可以看出，第一種方案使得內(nèi)外壓邊圈壓力均增大，板料流動(dòng)困難，太緊造成開(kāi)裂趨勢(shì)；第二種方案使得內(nèi)壓邊圈壓力增大，造成里緊外松的狀態(tài)，基本沒(méi)有什么效果；第三種方案采用內(nèi)壓邊圈增加墊片方式，造成內(nèi)壓邊圈壓力減小，產(chǎn)生了一定的效果，但不明顯；第四種方案是在第三種方案的基礎(chǔ)上采用貼膠帶的方式，增大進(jìn)料阻力，產(chǎn)生了良好的效果。因此，控制好板料流動(dòng)是解決中立柱處變形的有效手段。

圖2 中立柱上方處增加工藝凸臺(tái)

表2 調(diào)整方案及效果

結(jié)束語(yǔ)

在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)對(duì)模具調(diào)整和鋼材特性值管理，可大大減小制件變形量。分析其原因：一是選用合適板料；二是使三向進(jìn)料趨于平衡，使成形初期產(chǎn)生的材料聚集程度得到改善，有利于成形中后期多余材料的充分吸收；三是緩解零件急劇變化一側(cè)的進(jìn)料阻力，降低內(nèi)應(yīng)力對(duì)表面的壓縮作用，改善材料的失穩(wěn)狀態(tài)。

側(cè)圍外板是汽車外覆蓋件中的重要組成部分。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，而問(wèn)題最好的解決辦法就是在前期做好充足的模擬分析及以往的一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，這樣能在很大程度上減少后面的工作量，降低風(fēng)險(xiǎn)。