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(shè)計、制造工藝、調(diào)試以及量產(chǎn)與其他產(chǎn)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(fù)雜，且多為立體曲面、結(jié)構(gòu)尺寸大、表面質(zhì)量高等特點，要獲得一個合格的覆蓋件，關(guān)鍵在于其工藝性設(shè)計是否合理。

產(chǎn)品分析

產(chǎn)品介紹

材質(zhì)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(chǎn)品工藝分析

⑴天窗頂蓋前部與擋風(fēng)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(cè)整形完成，如圖3所示。

⑵產(chǎn)品周圈棱線圓角R設(shè)計為2.5～3mm，直接拉延成形困難出現(xiàn)開裂，需要采用過拉延工藝，如圖4所示。

⑶尾部區(qū)域產(chǎn)品變化急劇，壓料面設(shè)計需要平緩過渡。

⑷產(chǎn)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(qū)域形狀復(fù)雜，拉延工藝補償與產(chǎn)品數(shù)據(jù)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(xiàn)起皺，因此需要采用帶廢料整形工藝。

⑹前部負角區(qū)域深度、形狀簡單，優(yōu)先采用先切后整工藝，減少切邊后應(yīng)力釋放產(chǎn)生的回彈。

圖3 天窗頂蓋與前擋風(fēng)玻璃及尾門匹配搭接區(qū)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(jīng)過上述產(chǎn)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(yōu)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(yōu)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(chǎn)品數(shù)據(jù)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(zhì)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(cè)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(yīng)力得到釋放，有效控制整形后搭接面回彈，尺寸質(zhì)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(wěn)定問題。

圖7 頂蓋與尾門搭接區(qū)域過拉延工藝

圖8 頂蓋車身左右方向兩側(cè)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(qū)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?qū)α慵砻鎵簜毕莸挠绊懀鐖D8所示。

⑷op30/op40采用工藝定位孔，確保了穩(wěn)定性、一致性，這可以從制造過程以及線調(diào)試量產(chǎn)的質(zhì)量尺寸精度表現(xiàn)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(zhì)量缺陷或變形，需在前期工藝方案設(shè)計中考慮必要的預(yù)防措施。此工藝前期沒有對排氣問題過多考慮，在生產(chǎn)中機械壓機轉(zhuǎn)速達到12轉(zhuǎn)/分時，型面出現(xiàn)大凹面。經(jīng)過材料流入量調(diào)整、氣墊壓力調(diào)整、壓邊圈頂出高度調(diào)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(xù)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(chǎn)過程鐵屑明顯，影響批量生產(chǎn)效率和下線合格率。此工藝設(shè)計op30天窗區(qū)域設(shè)計廢料刀過多（6塊），每塊廢料刀都是鐵屑產(chǎn)生的根源。后期項目最好不用廢料刀或減少廢料刀（圖10）。

結(jié)束語

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

霍會榮，沖壓工藝及設(shè)備主任工程師，主要從事汽車覆蓋件沖壓模具的開發(fā)、調(diào)試工作，負責(zé)多個量產(chǎn)車型項目CN200、CN113、CN180S的開發(fā)技術(shù)管理工作。