整車折邊的翻邊開(kāi)發(fā)方法

撰文/陳正江 陳錫榮 林輝 唐晨卿

■201206 上汽通用汽車有限公司 上海

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整車折邊的翻邊開(kāi)發(fā)方法

撰文/陳正江 陳錫榮 林輝 唐晨卿

■201206 上汽通用汽車有限公司 上海

介紹了整車（白車身及門蓋）折邊的翻邊開(kāi)發(fā)過(guò)程，車身工藝和沖壓工藝翻邊開(kāi)發(fā)的評(píng)估內(nèi)容，詳細(xì)討論了各功能件的翻邊展開(kāi)角度設(shè)計(jì)方法，翻邊長(zhǎng)度，翻邊卷入量等工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以及工藝運(yùn)動(dòng)仿真方法等。為整車翻邊開(kāi)發(fā)提供了全面而具體的指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：折邊；翻邊開(kāi)發(fā)；翻邊展開(kāi)角度；車身工藝；沖壓工藝

翻邊開(kāi)發(fā)過(guò)程

折邊（Hemming）作為一種物理連接工藝，一般通過(guò)壓力將外板（Outer panel）的翻邊（Flange）進(jìn)行閉合，以壓住內(nèi)板（Inner panel）。典型折邊截面如下圖所示。

圖1　 典型折邊截面

a翻邊數(shù)模基本概念

翻邊開(kāi)發(fā)相關(guān)的零件，都屬于外覆蓋件數(shù)模的范疇。

通常，產(chǎn)品只釋放最終折邊閉合狀態(tài)的數(shù)模，而翻邊展開(kāi)數(shù)模則是一種過(guò)程文件，其取決于車身和沖壓的折邊工藝布置方案，一般由車身工藝或沖壓工藝負(fù)責(zé)集成并發(fā)布。翻邊開(kāi)發(fā)的意義在于：一方面評(píng)估制造可行性和投資影響，另一方面，形成過(guò)程狀態(tài)數(shù)模供詳細(xì)工藝開(kāi)發(fā)使用。

圖2　 折邊工藝相關(guān)的零件

b翻邊工藝評(píng)估

翻邊工藝評(píng)估時(shí)，車身工藝主要評(píng)估內(nèi)、外板合裝時(shí)，所需要的最小翻邊展開(kāi)角度，識(shí)別是否需要預(yù)折邊工位；沖壓工藝則評(píng)估在常規(guī)工序的情況下，是否需要增加斜楔側(cè)翻工序。綜合平衡車身和沖壓的工藝要求后，得出最終版的翻邊展開(kāi)角度、長(zhǎng)度、卷入量等。

一般而言，翻邊展開(kāi)角度越小，越有利于總成的折邊質(zhì)量控制。壓機(jī)/滾邊/專機(jī)所允許的最大翻邊展開(kāi)角度如下表所示。

表1　各折邊工藝允許的最大翻邊展開(kāi)角度

整車翻邊開(kāi)發(fā)方法

a翻邊展開(kāi)角度設(shè)計(jì)方法

①四門兩蓋類翻邊角度設(shè)計(jì)（1）選取合適的截平面位置

將折邊相關(guān)的內(nèi)、外板數(shù)模導(dǎo)入U(xiǎn)G NX或CATIA中，選擇合適的截平面位置。一般角落處、外板型面特征變化處，均應(yīng)有截平面。

（2）選取合適的轉(zhuǎn)軸

車間現(xiàn)場(chǎng)和軟件模擬都證明，門、蓋開(kāi)閉件內(nèi)、外板合裝時(shí)，旋轉(zhuǎn)進(jìn)料比平動(dòng)進(jìn)料所需翻邊角度更小，對(duì)車身更有利。

（3）根據(jù)內(nèi)板運(yùn)動(dòng)軌跡求出折邊角度

a）圍繞轉(zhuǎn)軸，內(nèi)板按0.2 度的步長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)，求出若干內(nèi)板位置；

b）求出截平面與內(nèi)板各位置的交線；

c）將上步各交線的最外側(cè)端點(diǎn)用直線連接，代表內(nèi)板運(yùn)動(dòng)軌跡；

d）以外板圓弧的中點(diǎn)為圓心，以翻邊長(zhǎng)度為半徑做圓，與上步直線相交，得交點(diǎn)；

e）連接交點(diǎn)和外板邊界，得直線；

f）該線與外板截面線之間的夾角，即為翻邊展開(kāi)角度。

②車頂翻邊角度設(shè)計(jì)

天窗框和車頂蒙皮合裝時(shí)，一般只采用平動(dòng)插入的方式上料。翻邊開(kāi)發(fā)時(shí)，直接將外板的翻邊展開(kāi)成180deg即可，通過(guò)控制外板翻邊的面輪廓度走（0，+0.5）的單邊公差實(shí)現(xiàn)合裝。

③側(cè)圍外板翻邊角度設(shè)計(jì)

側(cè)圍外板后輪罩滾邊時(shí)，外板上料方式有兩種：

a）側(cè)圍外板沿Y向平推上料時(shí)，需保證外板下方后輪罩翻邊與Y向成1～5度的夾角，以保證順利合裝。

b）旋轉(zhuǎn)進(jìn)料：側(cè)圍外板總成上部掛勾勾住后，側(cè)圍外板下部圍繞兩掛勾所確定的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，直到外板和車身完全貼合。

對(duì)于側(cè)圍外板旋轉(zhuǎn)上料，可利用運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，將車身固定，外板旋轉(zhuǎn)的模型，轉(zhuǎn)化為外板固定，車身旋轉(zhuǎn)（后輪罩），這樣，就將問(wèn)題歸一為常規(guī)門蓋翻邊開(kāi)的方式。

④沖壓翻邊角度成形行分析

沖壓外板單板，一般需經(jīng)過(guò)：第一序拉延，第二序切邊，第三序才為翻邊工藝。沖壓方向的選擇上，首選正沖（假設(shè)初始為Z向），看是否能涵蓋車身提出的翻邊展開(kāi)角度，若不行，則調(diào)整沖壓方向。

以20deg為調(diào)整起點(diǎn)，往后按5deg為增量遞增，斜楔設(shè)計(jì)上，對(duì)應(yīng)的，為70deg斜楔，65deg

斜楔，以5deg遞減等。一般不推薦采用75deg非標(biāo)斜楔（對(duì)應(yīng)調(diào)整15deg沖壓方向）。

b翻邊展開(kāi)數(shù)模設(shè)計(jì)方法

除了翻邊展開(kāi)角度外，翻邊展開(kāi)的長(zhǎng)度，折邊卷入量等，也是翻邊開(kāi)發(fā)的重要參數(shù)。

①翻邊長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)

翻邊展開(kāi)的長(zhǎng)度的設(shè)定如下圖所示，L=Length表示翻邊長(zhǎng)度，T=Transition為過(guò)渡區(qū)域長(zhǎng)度。對(duì)于普通平直輪廓的翻邊，翻邊長(zhǎng)度一般取L6～L8mm；對(duì)于尖角位置，一般取L3～L4.5mm，角落部位，翻邊不宜過(guò)長(zhǎng)，否則易出現(xiàn)折邊堆料、開(kāi)裂的質(zhì)量缺陷。

圖3　翻邊長(zhǎng)度及過(guò)渡區(qū)域長(zhǎng)度的設(shè)置

②翻邊卷入量設(shè)計(jì)

翻邊由展開(kāi)加工到閉合狀態(tài)的過(guò)程中，外板邊界會(huì)發(fā)生變化。如圖所示，這種折邊邊界的變化，稱之為翻邊卷入量（Roll-in），針對(duì)不同的區(qū)域，roll-in會(huì)有不同，roll-in的大小，可以為正，表示折邊后外板邊界往內(nèi)收縮；可以為0，表示折邊前后外板邊界無(wú)變化；可以為負(fù)，表示折邊后外板邊界往外擴(kuò)張（常見(jiàn)于角落部位）。

圖4　 Roll-in的定義

③翻邊展開(kāi)數(shù)模設(shè)計(jì)

翻邊展開(kāi)數(shù)模需包含角度、長(zhǎng)度、roll-in的完整信息。對(duì)不同的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，翻邊展開(kāi)數(shù)模的制作思路基本相通：

（1）先求出縱向截面線；

（2）求出折邊根部和頂部的橫向輪廓線；

（3）由橫向和縱向線掃掠出折邊面；

（4）補(bǔ)面、修面、調(diào)整面；

（5）翻邊面和外板基面間導(dǎo)圓角；

（6）裁邊、縫合、長(zhǎng)料厚。

c翻邊合裝仿真方法

翻邊開(kāi)發(fā)時(shí)，由于截平面只是選擇了部分位置，并非所有位置，因此，某相鄰截面間局部的翻邊展開(kāi)數(shù)模，可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)、外板干涉的情況。因此，有必要對(duì)最終翻邊展開(kāi)數(shù)模進(jìn)行仿真確認(rèn)，以消除局部干涉區(qū)域。

以某車型后蓋為例，CAD軟件環(huán)境為UG NX9。選擇仿真模塊Motion Simulation，定義運(yùn)動(dòng)副，運(yùn)動(dòng)類型，驅(qū)動(dòng)方式、約束等，就可以運(yùn)用求解器求解了。

仿真結(jié)果可以動(dòng)態(tài)顯示兩零件間的間隙（Clearance），若干涉，則可由軟件在干涉位置停止，隨后查看詳細(xì)的干涉截面信息，進(jìn)行局部修正。

結(jié)論

本文給出了整車折邊工藝的翻邊開(kāi)發(fā)過(guò)程，車身及沖壓工藝的方法，給出了具體可再現(xiàn)的翻邊展開(kāi)角度設(shè)計(jì)方法，以及如何由產(chǎn)品最終要求的閉合數(shù)模，反向設(shè)計(jì)工藝可制造的翻邊展開(kāi)的數(shù)模方法，給出了翻邊長(zhǎng)度、卷入量（Roll-in）等特征參數(shù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，給出了制造工藝合裝的仿真分析方法。

參考：

［1］伍俊棠，趙亦希，李淑慧等.滾壓包邊角度對(duì)包邊件輪廓尺寸變動(dòng)的影響［J］.鍛壓技術(shù)，2010，35 （3）：29-33

［2］繆建成，伍建國(guó)，嚴(yán)鋒等.車身覆蓋件數(shù)控滾壓包邊技術(shù)與工藝研究［J］.機(jī)床與液壓，2012，40（3）：106-108，125

陳正江（1980-），男，碩士研究生學(xué)歷。