地板縱梁上蓋板扭曲回彈問題整改

文/時磊，施雄飛，王玉峰·長城汽車股份有限公司 河北省汽車工程技術研究中心

地板縱梁上蓋板扭曲回彈問題整改

文/時磊，施雄飛，王玉峰·長城汽車股份有限公司 河北省汽車工程技術研究中心

本文針對某車型地板縱梁上蓋板的裝車時出現的扭曲、回彈問題，從成形工藝及模具結構方面進行了深入分析，明確了問題是由翻邊角度無法補償及壓料力不足所引起，并給予了可行的解決方案，保證了白車身的順利裝車及整車精度，為后期車型類似制件的開發提供了標桿及理論依據。

地板縱梁上蓋板是安裝在中后地板左右縱梁上，起連接中后地板與后輪罩并支撐前、后座椅橫梁作用的重要零件，其產品尺寸較長（約1900mm），搭接關系較復雜，型面精度要求高。長城汽車某車型的地板縱梁上蓋板主型面存在嚴重的扭曲、回彈問題，最大處達8mm，翻邊面最大回彈量-2mm，嚴重影響制件品質及搭接質量，造成不能順利裝車，極大地制約了生產效率，導致客戶的不滿。

問題描述

該車型為一款大型四門五座SUV，其后地板縱梁上蓋板形狀如圖1所示，制件尺寸大，主型面起伏劇烈，落差最大處為216mm，整體都為搭接面，尤其是側面翻邊處為后輪罩搭接。該制件左右對稱，由料厚1．2mm的HC250/450DP雙相鋼板沖壓而成。

圖1 后地板縱梁上蓋板形狀圖

當試壓完成后，模具件存在嚴重的扭曲、回彈問題，回彈量在5～8mm左右，裝車驗證時發現該制件主型面與地板縱梁無法搭接符形，側翻邊與輪罩不匹配，存在干涉點及較大間隙，無法進行焊接。使用夾具進行強制校形后車體出現較大孔洞，影響整車密封性。

該制件存在的扭曲、回彈問題，直接導致安裝面及安裝孔的精度降低，整車寬度發生變化，后序工藝無法進行，此問題亟待解決。

工藝及結構分析

因此制件型面狹長，機器人端拾器無法抓取，故安排在人工線生產，原沖壓工藝流程為：拉延→修邊/沖孔→修邊/沖孔→翻邊/整形/分切，共4序。在設計時考慮到節省工時，故將OP40翻邊設計為下翻邊，使用上壓料芯，由彈簧提供壓料力，生產時需在第4工位翻轉半序制件，一定程度上提高了工人的勞動強度。拉延序的工藝如圖2所示。

圖2 拉延序工藝圖

圖3 OP40模具下模結構圖

第一序拉延將主型面做出，未添加回彈補償，并在翻邊部位拉出R10的圓角，然后在兩次修邊沖孔后，進行翻邊整形并分切。因該產品主型面較為狹長，且首序未添加回彈補償，故在整形序給予外力進行校形。

然而前期無此類大尺寸高強度鋼板制件的開發經驗，在設計時左右合模對稱拉延，為照顧主型面的左右平順，翻邊回彈的補償量只能做5°，未考慮到高強度鋼板的回彈較大，直接導致了翻邊時回彈補償設置量不足。在模具設計時對OP40壓料力理論設計為280kN，而實際制造完成后上模壓料力為彈簧提供，僅為250kN，造成壓料力不足，無法充分校形。而且在設計模具結構時考慮序間拿取制件方便，最后一序進行分切，即翻邊、整形、分切在一序完成，因壓料力不足，在分切完成后翻邊整形時制件會發生竄動，導致制件變形。OP40模具下模如圖3所示。

由以上分析過程可以看出，縱梁蓋板扭曲回彈、翻邊不良的原因有兩個：一為成形工藝制定過于理想化，未能充分考慮大尺寸、高強度鋼板制件的成形特點，翻邊回彈補償量設計不足，最為失敗的是OP40翻邊、整形、分切同時進行；二為OP40模具結構設計為下翻邊，且前期未能準確計算壓料力，造成壓料力不足，材料內部流動紊亂。

整改方案制定

因模具已經全序開發完畢，針對上述制件問題已在原模具上進行了10余輪整改，無明顯效果，且部分鑲塊經多次加熱、補焊、打磨，已瀕臨報廢。后經多方專家論證，針對該問題提出兩個整改方案：⑴加開一套整形模，對制件進行全面校形；⑵重新制定工藝及模具結構。

圖4 整改后拉延序工藝圖

選擇方案一，增加一套模具，并更換部分鑲塊，一次性投入成本較低，但原制件扭曲回彈嚴重，不能保證在新開整形模上精確定位，且沖壓線體只有4臺沖床，新增整形序需轉移到其他機床完成，增加物流及人工成本。選擇方案二，重新制定工藝及模具結構，將原有的工藝及結構缺陷全部消除，開發4套模具，一次性投入成本相對較高，但可以通過二次開發積累該類制件的開發經驗，且仍使用原線體，物流及人力成本不需增加。

因該車型生產周期較為寬裕，為保證產品質量，并綜合考慮一次性投入與后期物流及人力成本，經相關人員評審后決定使用方案二。重新制定工藝為拉延→修沖→修沖/分切→翻邊整形，在拉延工序中在產品主型面上增加回彈補償，并將左右件角度相對原工藝加大5°，使翻邊回彈補償量達到10°，如圖4所示（綠色代表產品數模，棕色代表工藝數模）。將分切變更到OP30序，OP40只進行翻邊整形，避免分切與翻邊整形同步時制件竄動。針對原OP40模具壓料力不足的問題，將該序工藝定為上翻邊，使用機床氣墊通過頂桿提供頂料力。

效果確認

為保證整車開發進度，僅3個月就完成首序樣件的提交，全序樣件也在5個月內進行了裝車驗證，首次出件合格率就達到了80%以上。后又經3輪的調試、整改，主型面基本符形，翻邊完全符合檢具，合格率達到93%以上，經裝車驗證，滿足裝配要求，整車精度得到保證。

結束語

與歐美發達國家相比，我國的汽車模具產業起步晚，技術實力薄弱，仍存在很大的差距，尤其是尺寸較大、型面復雜、高強度鋼板的模具開發經驗不足，故在此類制件的開發上就難免走一些錯路、彎路，但在錯路、彎路上我們沖壓模具工程師們在不斷地總結、提煉、創新，力爭生產國際一流的沖壓模具，為民族汽車的發展作出應有的貢獻。

時磊，工程師。主要研究領域為高強板制件回彈原理及控制措施和冷沖壓模具發展方向。曾負責CH041機艙沖壓件工裝開發、負責CHK041整體車身沖壓件工裝開發。