余肉補充技術在側圍外板上的應用

文/婁源發，楊潔·寧波遠景汽車零部件有限公司

沖壓是汽車制造的第一道工序，覆蓋件的制造更是汽車車身制造的關鍵環節。側圍外板是典型的外覆蓋件，通過采用余肉補充技術可以消除側圍外板的生產缺陷，提高零件的質量。余肉可以彌補產品工藝性的不足，提高產品的質量及尺寸精度，減少廢品率，提高零件剛度并減少回彈，保證模具結構的優化，改善模具的狀態，增加模具的壽命，保證沖壓生產的連續性和穩定性。

在大多數板材沖壓成形過程中，強烈的非線性變形過程致使板料產生很大的彈性應變能。在模具與板料動態接觸過程中，存在于板料中的這種彈性應變能會隨著接觸壓力的消除而自動釋放掉，回彈的驅動力一般是朝著板料原始形狀變形。在沖壓工藝設計中，通過采用余肉技術來控制材料的流動，解決拉延中制件開裂、變化急劇部位的起皺、剛性不足、回彈及翹曲等問題。

側圍外板問題點分析

在生產中發現側圍外板中柱上框部位嚴重變形（圖1），每次生產過程中都需停機在線調試模具才能勉強能滿足生產要求（表1）。在線調試中發現，只有通過微調模具投料位置線和局部平衡塊的調整才可以勉強保證生產要求。此方法生產穩定性較差，通常會導致零件出現隱裂、開裂現象。

圖1 零件缺陷部位

表1 調整位置與結論

統計了3個月的生產數據，側圍一次下線合格率在90%左右，返修率達到10%。每批次生產1500件，需要調試模具3～5次，每次5～10分鐘，累計每批次調模時間約為40分鐘。嚴重影響沖壓件的一次下線合格率，后續反饋意見較多，生產效率難以得到保證。

通過CAE分析，發現從板料與壓料板接觸開始就出現聚料現象，距離模具到底80mm時，表面聚料、起皺現象嚴重，如圖2所示。繼續下壓拉深，距離模具到底20～5mm時，聚料部位略微撐開，起皺有所減輕，但是表面依然有褶皺，如圖3所示。結合CAE成形工藝的分析，如果以上問題點要徹底解決，需要改動模具現有結構，才能提高模具生產的穩定性。

圖2 表面聚料、起皺

圖3 表面褶皺

改善方案設計

通過工藝分析，對側圍拉延模增加拉深余肉技術，追加反拉深成形結構，調節材料局部的拉深塑性，降低變形區域，從而更加有效的控制鎖模力，可以防止和避免OP20～OP40的過程排布服役性能，通過增設新的走料工藝，確保變形部位材料得以充分拉深，來保證零件品質。

針對變形量和成形趨勢的分析，必須在OP10拉延模具上模增設新的阻料工藝，分析結果見表2，工藝改善目標如圖4所示。

表2 工藝補充尺寸與零件表觀

圖4 工藝改善的目標

通過CAE成形性分析（圖5）可以得出，工藝上在中柱上部位置增加R5的沉臺，10mm范圍內與周圍過渡做順，此方法可以增加板料的拉深塑性，表面褶皺可以消除。

圖5 CAE成形性分析

⑴變形部位焊接阻料凸筋（圖6），確保變形部位材料得以充分拉深，來保證零件品質。

圖6 模具表面焊接阻料凸筋

⑵修整微調前后門洞部位，平衡塊研配調整后表面鍍鉻（圖7），控制中柱上框變形部位進料速度。

圖7 模具研配后表面鍍鉻

⑶采用GM241母材焊條焊接，可以充分提高母材連接性能，同時可以提高模具材料硬度，杜絕生產過程中模具拉毛導致的零件開裂現象。

經過在線生產過程中的幾輪調試，在OP10拉深模具變形部位焊接阻料凸筋，通過拉深余肉技術，改變拉深走料最后的反拉深作用，從而控制了零件表面褶皺變形問題的出現。此方法效果較為明顯，從根本上解決了零件表面變形的問題。

結束語

在模具壓料面上做凸筋余肉，可以使凸模在拉延后期吸收皺紋，避免波紋帶進產品，利用筋的形狀、寬度和高度的變化來控制材料的流動速度和流動量，可以較好的調整側圍模具的狀態，保證零件的質量。