轎車車身側圍外板B柱表面沖壓缺陷的調整（上）

2017-12-22 05:51:14劉勇奇瑞捷豹路虎汽車有限公司

鍛造與沖壓 2017年24期

關鍵詞：工藝

文/劉勇·奇瑞捷豹路虎汽車有限公司

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側圍外板是轎車車身覆蓋件中最為關鍵的零件，具有外形復雜(多為空間曲面)多變、高差大、成形困難等特點。本文主要分析了轎車車身側圍外板B柱上部區域拉延成形時的受力情況及B柱上部暗坑缺陷產生的原因，并針對沖壓缺陷改進了模具制作工藝，通過整改模具使其滿足產品質量要求，希望對沖壓工藝人員有一定的幫助和指導作用。

目前對于汽車制造廠家來說，汽車的整車性能和汽車的外觀質量顯得尤為重要。眾所周之，側圍外板是汽車零部件(尤其是覆蓋件)中制作工藝非常復雜的制件，隨著人們對整車質量要求的越來越高，整車廠對該制件的表面質量、尺寸和形狀、剛性、工藝性等方面提出更高的要求。不管在調試階段還是在沖壓生產階段，由于受模具的設計工藝和模具調整師的動手及調試能力等因素的影響，側圍外板或多或少都出現不同程度的缺陷而制約其生產質量。下文以C303車型側圍外板B柱上部暗坑的缺陷為例，分析缺陷產生的原因，并給出相應的解決措施。

側圍外板的特點分析

轎車普遍采用整體側圍結構（圖1），這種設計具有尺寸精度高、節約材料、降低工時和生產成本的優點，并且在前期生產準備時，設備和工裝投入費用少。但由于整體側圍結構相對復雜，在圖1所示的方框區域（以下稱B柱區域），成形時易產生各類缺陷，如凸凹、開裂、起皺、沖擊線等，對缺陷的工藝調整（模具、設備、材料）也較復雜。

圖1 側圍外板零件圖

側圍外板表面質量要求

側圍外板是汽車眾多覆蓋件的連接體，同時具有覆蓋件與內飾件的特點，日系車企中側圍外板沖壓工藝流程一般為：拉延成形、修邊斜楔→修邊沖孔→整形、修邊斜楔→翻邊、沖孔斜楔→翻邊5個工序。由于零件形狀復雜，材料流動多方向，易造成各種缺陷，如何控制各方向的材料流入量、掌握各方向材料流入對缺陷的影響也是非常困難的。側圍外板要求表面平滑、棱線清晰，不允許有沖擊線、皺紋、劃傷、拉毛等表面缺陷，其表面質量按可見與否，分為3類表面(圖2)：外觀表面、開門后外露表面、非外觀表面。3種表面的表面質量要求各不相同，其中以外觀表面要求最高，而B柱區域表面質量的好壞則取決于外板拉延的結果。

圖2 側圍表面類型分類

側圍外板裝配關系

與側圍外板存在裝配關系的零件主要有：左右翼子板、發動機蓋外板、前風窗、頂蓋、前后車門總成、前后地板(內飾件)、加油蓋、尾燈、行李廂外板、密封條等等(圖3)。這些裝配關系非常復雜，有的是點焊關系，有的是螺釘連接關系，有的還有密封要求，幾乎所有非外觀面都有裝配和密封要求。側圍外板B柱區域正處在前后門兩個覆蓋件的搭接區域，搭接的空間曲面必須一致，銜接處也是如此，故對制件要求就更高。

圖3 側圍與其他零件裝配關系

側圍外板精度要求

由于側圍外板同時具有覆蓋件與內飾件的特點，因而對不同部分的要求各不相同，根據裝配和表面質量要求，側圍外板與其他搭接制件的匹配精度要求較高，對于側圍外板這種長度達3.7m的零件，要求裝配公差很小，具體以GD&T中的公差為準。側圍外板匹配精度要求見表1。

側圍外板B柱表面缺陷產生原因

側圍外板在每款車型中B柱上部都易出現表面波浪，凸凹不平的沖壓缺陷，圖4為某車型側圍外板B柱沖壓缺陷。此缺陷主要影響產品的外觀質量，同時也相應影響前后門裝飾條的安裝精度。

側圍B柱“T形”成形機理分析

從圖4可以看出，側圍B柱上方是一個“T形”結構，而且該部位形狀變化急劇，這種急劇的形狀變化導致此處材料流動復雜，因此，這種部位最易產生凸凹和開裂現象。下面就側圍B柱上方的成形特點進行分析。零件在成形的初始階段，材料主要從3個方向進料（圖5）。由于受到產品“T形”形狀的影響，材料在成形的初期就會在B柱上方表面發生材料過剩，引起凸凹變形，隨著成形的不斷加深，多余材料不斷吸收，最終過剩的材料不能被零件的形狀完全吸收，造成其表面產生凸凹。

此部位材料主要受到拉延時內外側壓邊圈的摩擦力，成形時材料流動的擠壓應力及凸模對材料徑向拉應力。形狀變化越急劇，在表面聚集的材料就越多。加大壓邊力雖然可以減少初期材料在表面的聚集，但是會阻礙材料的流動造成開裂。另外，材料在3個方向進料時的不合理性和在成形過程中3個方向吸收材料的不均勻性，也是使材料在表面聚集，造成零件表面凸凹。當成形達到一定深度時，受到上模形狀的影響，開始吸收在零件表面聚集的材料，但由于不能完全吸收，因而在最終的成形件上出現凸凹。