某轎車翼子板的工藝分析及設(shè)計

文/劉春雨，鄭薇·安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心

某轎車翼子板的工藝分析及設(shè)計

文/劉春雨，鄭薇·安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心

本文通過對某轎車翼子板的沖壓工藝分析及設(shè)計，最終采用單件拉延雙件生產(chǎn)，通過“拉延→修邊沖孔→翻邊側(cè)翻邊→側(cè)沖孔側(cè)翻邊”工序完成制件的沖壓成形，并介紹了各工序的工作內(nèi)容及難點(diǎn)的解決。

多數(shù)情況下，覆蓋件尤其是外覆蓋件能否成功地沖壓出來，主要取決于其工藝補(bǔ)充面的設(shè)置及沖壓方向的選擇是否合理。翼子板是轎車車身零件中最復(fù)雜的零件之一，圖1所示為某轎車的翼子板，其具有不規(guī)則的輪廓尺寸，且要求棱線清晰，不允許有皺紋、劃傷、拉毛等表面缺陷，并要有足夠的剛性和尺寸穩(wěn)定性等特點(diǎn)。

該零件A區(qū)與前大燈匹配，修邊角度變化大，易產(chǎn)生毛刺且刃口易損壞；B區(qū)與發(fā)動機(jī)外板匹配，此部分為側(cè)翻完成，型面易回彈；C區(qū)與側(cè)圍A柱匹配；D區(qū)與前門外板匹配；E區(qū)與前輪輪口匹配；F區(qū)與前保險杠匹配。其中，A、B、C、D區(qū)要求有較高的平面度及縫隙要求。

沖壓工藝分析

圖1 某轎車的翼子板

OP10拉延工藝分析

翼子板為外覆蓋件，對外表面的質(zhì)量要求較高，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，外覆蓋件易出現(xiàn)沖擊線、滑移線、暗坑等缺陷，這就要求在拉延工序的壓料面、補(bǔ)充面及沖壓方向上進(jìn)行充分的調(diào)整，使這些缺陷控制在要求的范圍內(nèi)。

⑴沖擊線。板料與凹模入模角接觸處會產(chǎn)生硬化，若進(jìn)料量很大，硬化處板料會滑入產(chǎn)品，而產(chǎn)生沖擊線。沖擊線分為一次沖擊線與二次沖擊線。

⑵滑移線。板料與凸模棱線接觸時，當(dāng)板料棱線處開始塑性變形，并開始隨進(jìn)料的不均勻而移動時，就會在棱線一側(cè)產(chǎn)生劃痕。這個劃痕就是滑移線。

⑶沖壓方向及工序的確定。合理的沖壓方向應(yīng)保證：a.在沖壓方向上不出現(xiàn)沖壓避角；b.使凸模上的棱線盡量首先接觸板料，減少滑移線調(diào)整的難度；c.壓料面各部分進(jìn)料阻力要均勻可靠，拉延深度均勻是保證壓料面各部分進(jìn)料阻力均勻可靠的主要條件。由此經(jīng)過Autoform分析確定沖壓方向：繞X軸轉(zhuǎn)18°。

⑷壓料面及工藝補(bǔ)充部分的設(shè)計。合理的工藝補(bǔ)充是完成合格制件的第一步。合理的工藝補(bǔ)充需滿足以下要求：a.達(dá)到拉延效果的要求；b.壓料面均勻的要求；c.后序沖孔、修邊及翻邊的要求；d.滿足后序制件定位的要求。

圖2 攤平各區(qū)型面使其滿足修邊角度要求

為滿足后序修邊的要求，將A、B、C、D、E區(qū)的型面攤平使其滿足修邊角度要求,如圖2所示。

為保證配合邊棱線清晰，間隙均勻并減少回彈量，在工藝補(bǔ)充時采取過拉延1mm的方法。其中在E區(qū)為消除上部棱線的滑移，使材料得到充分的脹型，使下部的補(bǔ)充面高于產(chǎn)品面。在輪罩處，翻邊輪廓為圓弧線，為防止翻邊時由于材料流動不夠造成開裂，在此處增加儲料包。

為降低下部輪罩處拉延深度，使上部與發(fā)動機(jī)蓋外板配合部位的沖擊線及滑移線易于控制，使截面B-B處的修邊線位于壓料面處。

⑸拉延筋的設(shè)置。在拉延件中，拉延筋的作用是增加進(jìn)料阻力、提高塑性變形、增加徑向拉應(yīng)力、防止起皺、使材料的塑性變形產(chǎn)生均勻合理的流動，且在外板件中一定程度上起到控制沖擊線及滑移線的作用。

在進(jìn)行拉延筋的設(shè)置時，首先在Autoform軟件里進(jìn)行拉延筋設(shè)置，分析結(jié)果達(dá)到最終要求時，將其反饋到Catia所建數(shù)模中。圖3所示為在Catia軟件中所建的數(shù)模。

Autoform模擬分析

將建好的翼子板Catia三維拉延模面，從.IGS格式導(dǎo)入Autoform軟件中進(jìn)行模擬分析。輸入相應(yīng)的材質(zhì)、料厚、毛坯輪廓、壓邊力等信息，進(jìn)行分析，之后將分析結(jié)果反饋到三維數(shù)模中進(jìn)行更改，反復(fù)對工藝補(bǔ)充、拉延筋、毛坯料尺寸進(jìn)行多輪的調(diào)整，直至達(dá)到最佳的分析結(jié)果，如圖4所示。

圖3 Catia軟件建模

由圖4可以看出：一次沖擊線及二次沖擊線到主型面的距離均在5mm安全距離之上，如圖4a（一次沖擊線）、圖4b（二次沖擊線）所示；主棱線上的滑移線也在圓角范圍之內(nèi)，如圖4c所示；最終的拉延模面也達(dá)到了外板件的要求，如圖4d所示。圖5所示為拉延完成所得的拉延件。

CAE模擬分析過程

經(jīng)過Autoform分析軟件進(jìn)行了全序的模擬分析，如圖6所示。

后工序工藝

后工序?yàn)椤癘P20切邊+沖孔+側(cè)切邊→OP30切邊+翻邊+側(cè)翻邊→OP40沖孔+側(cè)沖孔+側(cè)翻邊”。此翼子板需四序完成，對工序的排布挑戰(zhàn)很大，其中，D區(qū)翻邊需在OP30上正翻邊后再在OP40上完成側(cè)翻邊，其上的孔需在OP20先完成沖裁。因此，為保證孔的精度，需在OP20序進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)調(diào)整孔的精度達(dá)到要求，如圖7所示。OP20下部輪罩一處廢料不易滑落，需在落料前將廢料兩側(cè)縮小，使其不再卡在廢料刀處。各工序內(nèi)容如圖8所示。

圖4 模擬分析結(jié)果

圖5 完成后的拉延件

圖6 全工序模擬

圖7 保證孔的精度

圖8 各工序內(nèi)容

最終的試模效果

實(shí)際試模過程中，各工序都很順利，只是在輪罩處的水滴造型由于前期的失誤做成了向上的鼓包，致使在型面上產(chǎn)生了暗坑，經(jīng)過后期的處理順利地消除了此缺陷，最終得到的制件質(zhì)量良好，上檢具檢驗(yàn)各項尺寸合格，如圖9所示。