天窗頂蓋工藝分析

文/霍會榮，韓海博，陳伊娜，朱萬山，喬曉勇·上汽通用五菱汽車股份有限公司

天窗頂蓋工藝分析

文/霍會榮，韓海博，陳伊娜，朱萬山，喬曉勇·上汽通用五菱汽車股份有限公司

大型覆蓋件的沖壓工藝、模具設計、制造工藝、調試以及量產與其他產品相比，都有獨特之處。以沖壓工藝而言，汽車覆蓋件具有材料薄、形狀復雜，且多為立體曲面、結構尺寸大、表面質量高等特點，要獲得一個合格的覆蓋件，關鍵在于其工藝性設計是否合理。

產品分析

產品介紹

材質為BUSD，料厚為0.65mm，零件尺寸為1897mm×1132mm×118mm，天窗頂蓋俯視圖及剖視圖如圖1、圖2所示。

圖1 天窗頂蓋俯視圖

圖2 天窗頂蓋剖視圖

產品工藝分析

⑴天窗頂蓋前部與擋風玻璃相連接部位以及后部尾門匹配部位均有負角，無法直接拉延到位，需要側整形完成，如圖3所示。

⑵產品周圈棱線圓角R設計為2.5～3mm，直接拉延成形困難出現開裂，需要采用過拉延工藝，如圖4所示。

⑶尾部區域產品變化急劇，壓料面設計需要平緩過渡。

⑷產品較為平緩，型面定位精度不良，考慮增加工藝定位孔，如圖5所示。

⑸尾部負角區域形狀復雜，拉延工藝補償與產品數據相比，整形量大，采取先切邊后整形工藝，材料流速未能有效控制，極易出現起皺，因此需要采用帶廢料整形工藝。

⑹前部負角區域深度、形狀簡單，優先采用先切后整工藝，減少切邊后應力釋放產生的回彈。

圖3 天窗頂蓋與前擋風玻璃及尾門匹配搭接區域沖壓角度

圖4 過拉延工藝圖示

圖5 工藝定位孔

工藝布置

工藝布置解析

圖6 4道工序

經過上述產品工藝分析，最終工藝布置為四工序：op10—拉延，op20—切邊、整形，op30—切邊、整形，op40—整形、上翻，如圖6所示。

工藝布置優點

此工藝與以往天窗頂蓋工藝對比，對主要零件回彈和尺寸精度進行了優化和提升。

⑴尾部增加工藝儲料包。整形屬于延展性成形，工藝補充截面線短于產品數據截面線，整形時材料從A面扯料，造成形面下塌和表面凹坑質量缺陷，增加工藝儲料包可以延長截面線，避免整形從A面扯料，如圖7所示。

⑵op20采用尾部整形、前部、左右兩側切邊，op30/op40整形工藝，與其他項目op20周圈整形工藝對比，有效避免了機械手取料困難、提速掉料的問題；切邊后應力得到釋放，有效控制整形后搭接面回彈，尺寸質量提升，工作量大大減少；有效解決了周圈整形無法定位的不穩定問題。

圖7 頂蓋與尾門搭接區域過拉延工藝

圖8 頂蓋車身左右方向兩側廢料二次切斷工藝

圖9 頂蓋上表面凹面缺陷

圖10 頂蓋天窗區域廢料刀排布圖

⑶用二次切斷刀，同時也可以避免毛刺及碎屑流向下道工序對零件表面壓傷缺陷的影響，如圖8所示。

⑷op30/op40采用工藝定位孔，確保了穩定性、一致性，這可以從制造過程以及線調試量產的質量尺寸精度表現得到驗證。

工藝布置缺點

以下為工藝布置不足之處，需要在后期項目工藝布置時注意：

⑴淺拉延件在實際成形過程中由于下模出氣不暢會造成制件面品質量缺陷或變形，需在前期工藝方案設計中考慮必要的預防措施。此工藝前期沒有對排氣問題過多考慮，在生產中機械壓機轉速達到12轉/分時，型面出現大凹面。經過材料流入量調整、氣墊壓力調整、壓邊圈頂出高度調整等多方面分析驗證，確認為排氣不暢所致（凹面缺陷見圖9）。

制定后續整改方案：加大凸模邊緣排氣，壓邊圈與凸模間隙由原來的2mm加大到5mm，同時壓邊圈立面加工φ60mm的排氣孔。

⑵量產過程鐵屑明顯，影響批量生產效率和下線合格率。此工藝設計op30天窗區域設計廢料刀過多（6塊），每塊廢料刀都是鐵屑產生的根源。后期項目最好不用廢料刀或減少廢料刀（圖10）。

結束語

汽車車身外覆蓋件的沖壓工藝方案設計往往有多種方案可供選擇、在設計中不僅要考慮到技術的可行性，而且必須符合經濟性原則，以最小的代價生產出高品質的產品。因此沖壓工藝方案設計是一項經驗性非常強的工作，同時也是一個極具創造性的設計工作。

霍會榮，沖壓工藝及設備主任工程師，主要從事汽車覆蓋件沖壓模具的開發、調試工作，負責多個量產車型項目CN200、CN113、CN180S的開發技術管理工作。