天窗頂蓋支架包覆螺母板新工藝研究

文/羅洪松，鄭雄，朱漢強，朱剛，陳孟林，鄧利陽，龍曲波·東風（武漢）實業有限公司

天窗頂蓋支架包覆螺母板新工藝研究

文/羅洪松，鄭雄，朱漢強，朱剛，陳孟林，鄧利陽，龍曲波·東風（武漢）實業有限公司

天窗頂蓋支架零件包覆螺母板活動量是影響裝配的重要因素，裝配需求螺母板在天窗頂蓋支架內部活動時，螺母板的內徑必須與頂蓋天窗上、下、左、右四周相切。采用傳統翻邊工藝無法滿足要求，尺寸超差嚴重，給裝配帶來極大困難。使用新工藝進行翻邊后，螺母板內徑與天窗頂蓋支架契合性能良好，徹底解決了零件無法相切的問題，裝配性能良好，為以后解決類似問題提供了寶貴經驗。

隨著汽車行業的高速發展，汽車零件日新月異，零件的外形層出不窮，導致零件在裝配時需要更加靈活多變的裝配方法，裝配方式的優良性將直接決定總成零件的質量和裝配效率。

汽車零部件中絕大部分是使用沖壓件裝配拼焊而成，由于汽車零部件的復雜性，導致裝配時會遇到各種問題。沖壓工藝直接決定了零件質量的好壞，而零件質量的好壞又直接決定了后期的裝配效率。這就給沖壓技術人員提出了更高的要求，需要在變化中探索新的沖壓工藝，提供更加有效的工藝方案，解決裝配問題，提升裝車效率。

研究背景

頂蓋天窗支架包覆螺母板的零件是我公司承接神龍公司A94項目中的重要零件，該零件位于頂蓋與側圍區域，主要起連接支撐作用。由于零件在包覆螺母板的過程中，無法利用有效的壓料型面，致使零件在翻邊變形時無法按照預期變形，導致尺寸超差，螺母板在支架內活動量不夠，其內徑無法與支架上、下、左、右四周相切，給裝配裝車帶來極大的困難，嚴重影響零件交付進度。本次研究的主要目的是如何利用新翻邊工藝消除該零件尺寸超差情況。

原沖壓工藝方案

承接該項目后，采用傳統沖壓工藝方案制造該零件，其工藝方案為：落料沖孔→翻邊成形→沖孔翻邊→翻邊包覆螺母板，如圖1所示。

原沖壓工藝方案使用傳統的翻邊工序，通過兩次翻邊包覆螺母板后，發現支架在覆蓋螺母板過程中由于翻邊區域無有效壓料導致尺寸超差，無法裝配裝車，其超差情況如圖2所示。

從圖2中可以看出翻邊存在嚴重圓角，該圓角直接導致支架內空間減小，螺母板在支架內活動量不足，進而使得螺母板內徑無法與支架上、下、左、右四周相切，造成尺寸超差，影響裝車。

圖1 原沖壓工藝方案

圖2 尺寸超差情況

原因分析

該項目設計要求螺母板內徑在天窗支架內活動，滿足螺母板內徑與天窗支架上、下、左、右四周全部相切，以滿足裝配要求。設計要求如圖3所示。

圖3 設計要求

圖4 為設計要求與實際翻邊后的截面示意圖，其中紅色部分為實際翻邊后零件的翻邊情況，藍色部分為設計要求的翻邊情況。通過紅色輪廓與藍色輪廓對比可以很清楚的看出實際翻邊情況與設計要求存在很大偏移。

圖4 設計要求與實際翻邊后的截面示意

通過對原工藝方案進行分析，發現在OP40工序翻邊包覆螺母板過程中無法利用有效的壓料型面，導致零件翻邊變形無法控制，翻邊后零件會產生嚴重圓角，減小支架內螺母板的活動空間，從而導致尺寸超差，如圖5所示。由于零件的特殊性，無法利用傳統的壓料型面，給零件生產帶來了極大困擾，如何有效解決這一問題是研究的重點。

圖5 超差原因分析

試驗方案

通過以上分析可知，此問題產生的根本原因在于無法利用有效的壓料面，所以必須采用新的方法替代壓料面，起到控制翻邊變形的效果。經過不斷的研究試驗，最終總結出一套最優的方案解決這一問題，解決方法如下。

調整工藝方案

優化原有的工藝方案，OP20成形工序中增加預切，成形預切工序工藝簡圖如圖6所示。天窗頂蓋支架料厚為1.2mm，在翻邊折彎的位置先切一道凹痕，印痕的寬度約為2mm，深度為0.45～0.6mm，如圖7所示。通過預切的凹痕可以替代壓料面的效果，在翻邊過程中保證走料按照壓印區域進行折彎，讓零件在翻邊包覆螺母板時按照預想的方向變形，滿足螺母板在支架內的活動空間，使螺母板內徑與支架上、下、左、右四周相切，從而保證零件翻邊尺寸滿足設計要求。

圖6 OP20成形預切工序工藝簡圖

圖7 預切凹痕位置

OP30工序對沖孔翻邊角度及位置進行相應調整，如圖8所示，并且注意翻邊間隙的調整；因為零件前序進行了預切，如翻邊鑲塊間隙過緊會導致預切邊拉斷。

圖8 OP30沖孔翻邊

對OP40工序翻邊鑲塊包覆螺母板進行調整，調整的目的是為了使零件在翻邊過程中按照壓印區域進行折彎，減小或消除圓角。OP40工序調整后的工藝簡圖如圖9所示。

圖9 OP40翻邊包覆螺母板工序工藝簡圖

調整模具結構

由于工藝方案進行了調整，模具也需做出相應調整。通過重點調整OP20/OP40工序模具，在OP20模具翻邊包螺母板區域增加預切鑲塊。在試驗過程中，預切印痕位置和大小必須滿足特定要求才能使支架內部空間充足。總結經驗，發現不能在模具中增加固定鑲塊，鑲塊必須為可拆活塊，便于在后序試驗過程中對鑲塊進行修改，同時方便在預切印痕時調整印痕的寬度和深度，以及印痕的位置，直至最終翻邊滿足工藝要求為止，如圖10、11所示。

圖10 鑲塊增加位置圖

圖11 鑲塊細節圖

通過調整工藝和模具結構，在翻邊包螺母區域的舌頭上先壓印（預切）后進行翻邊。那么最終翻邊包螺母板工序翻邊走料是沿著壓印區域進行折彎的，得出最終方案，兩種方案材料落料進行對比，如圖12所示。

圖12 實驗方案材料對比

試驗結果

通過調整的工藝方案和模具結構制造零件，并將最后的成品與先前工藝制造的零件進行對比，其對比結果如圖13所示。

從圖13中可以明顯看出，左圖為初始工藝零件制品，存在非常大的圓角，嚴重限制了螺母板在支架內的活動空間，且螺母板內徑無法與支架上、下、左、右四周相切，尺寸超差；而右圖是經過調整工藝后的零件圖形，幾乎不存在圓角，支架內孔空間充足，螺母板在支架內活動自如。通過兩個零件的對比說明，優化后的工藝起到了明顯的改善效果，然而單從空間上無法看出經過調整后的工藝所制造的零件是否滿足設計要求，下面活動螺母板，檢查螺母板內徑是否能夠與支架上、下、左、右四周相切。經檢查，調整后的工藝所制造的螺母板與天窗頂蓋支架上下左右四周相切情況理想，滿足設計初始要求。

圖13 兩種工藝制造零件對比

結束語

調整后的工藝方案和模具結構，對改善零件質量起到了良好的效果，使零件滿足了設計要求，解決了裝配的困難，保證了生產節點。通用A94項目天窗頂蓋支架與螺母板零件包覆的研究及優化，累積了針對與螺母板包覆在沖壓件里的寶貴開發經驗，其類似零件開發工藝不可以按照常規工藝進行翻邊折彎，必須要在零件翻邊折彎分模線處增加預切，同時預切印痕的寬度與深度與料厚有關，預切印痕鑲塊必須做成可單獨拆卸的獨立鑲塊，這樣才方便調整預切印痕線位置及螺母板的活動量，并保證最終翻邊過程中折彎按照預切印痕線進行。