精細化模面技術(shù)在翼子板模具開發(fā)上的應(yīng)用

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（東風(fēng)小康汽車有限公司 汽車技術(shù)中心，重慶 400033）

0 引言

翼子板模具是汽車覆蓋件模具開發(fā)中難度比較大的，成形的制件外觀品質(zhì)及成形質(zhì)量關(guān)乎整車的視覺效果，為有效控制翼子板的成形質(zhì)量，提升整車外觀品質(zhì)，需在工藝設(shè)計階段同步進行模具零件型面（簡稱模面）精細化處理，將成形的制件外觀缺陷問題提前進行控制。

1 翼子板模具工藝方案及外觀缺陷

1.1 工藝方案簡述

翼子板材料為DC05，料厚為0.7 mm，材料利用率為35.44%。根據(jù)車型工藝規(guī)劃并結(jié)合企業(yè)沖壓車間生產(chǎn)線4臺沖壓設(shè)備，經(jīng)CAE分析并參考以往車型工藝，翼子板工藝方案最終確定為左右共模4工序成形。工序內(nèi)容為：拉深→修邊、側(cè)修邊、沖孔→修邊、沖孔、整形、側(cè)翻邊→修邊、沖孔、側(cè)沖孔、整形、側(cè)整形、側(cè)翻邊，如圖1所示，受沖壓設(shè)備及制件結(jié)構(gòu)限制，工序內(nèi)容密集導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

1.2 外觀缺陷分析

翼子板是整車外觀匹配最多的零件，同時與多個零件（機蓋、大燈、保險杠、車門、側(cè)外板等）存在搭接關(guān)系，目前翼子板與前大燈、前保險杠、機蓋匹配而產(chǎn)生的間隙面差是影響整車品質(zhì)的關(guān)鍵問題。因此對其外觀面的質(zhì)量及整體尺寸要求較高，翼子板結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度決定了外觀質(zhì)量、整體尺寸控制的難度，成形翼子板的模具設(shè)計開發(fā)過程主要圍繞制件外觀品質(zhì)及外輪廓搭接尺寸整改開展。

圖1 翼子板成形工藝方案

結(jié)合以往車型翼子板Audit評審缺陷報告，對翼子板在模具調(diào)試及車型量產(chǎn)后產(chǎn)生的缺陷問題進行了總結(jié)分類，并梳理6個典型外觀質(zhì)量問題，如圖2所示，具體問題如表1所示。這些缺陷會在油石檢測時出現(xiàn)或整車Audit評審時被提出，對整車外觀品質(zhì)、視覺效果存在較大影響，同時這些缺陷制約著企業(yè)成本控制及車型量產(chǎn)周期。

圖2 翼子板缺陷

2 精細化模面技術(shù)在翼子板模具上的應(yīng)用

精細化模面技術(shù)是理論與實踐結(jié)合的產(chǎn)物，通過強壓、避空及各種型面補償?shù)姆绞剑C合CAE理論分析結(jié)果、制件外觀品質(zhì)及圖紙技術(shù)要求、前期車型零件應(yīng)規(guī)避問題清單等方面，以制件原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對模具零件型面進行補償?shù)募夹g(shù)。該技術(shù)可獲得優(yōu)良的制件與型面間隙符合度，減少加工及鉗工研合時間，降低人工對模具零件型面重復(fù)研配的勞動強度，快速提升首次合模質(zhì)檢合格率，減少型面研配周期，最大程度保留了原始加工面的精度，縮短模具制造周期的同時提升制件成形品質(zhì)。精細化模面技術(shù)可應(yīng)用于制件成形的全工序，現(xiàn)以翼子板拉深模的幾種精細化處理方式進行闡述。

表1 圖2中6個外觀質(zhì)量問題

2.1 削面與削角處理

圖2中缺陷①、②、⑥處位置在工藝設(shè)計時為防止后工序因整形產(chǎn)生外觀棱線不順、型面起皺等缺陷，常規(guī)處理方法是不對該位置R角進行過拉深處理。該位置為尖角，成形后由于應(yīng)力釋放易造成R角翹起（三角位凹坑），通過油石檢測，該位置會產(chǎn)生局部凹陷，影響車身外觀品質(zhì)。為了消除此處凹陷，需在拉深工序?qū)ν鼓＞植啃兔孢M行削面或削角處理。削角或削面處理方式如圖3所示，削角處理時三角形兩鄰邊長度一致，一般控制在30～50 mm，凸模型面向下平移0.05 mm即為削角處理的補償值。削面處理時需提取該位置片體邊界合并，將邊界線進行光順處理，然后向內(nèi)偏置30 mm為削面處理的寬度，將此位置凸模型面向下偏置0.05 mm作為削面的距離，最大不能超過0.07 mm。削角或削面處理時需避免搭接面處的曲率梳出現(xiàn)斷開等影響成形制件外觀質(zhì)量的缺陷，確保處理后的面品質(zhì)量達A級曲面要求。

圖3 削角與削面處理

2.2 過拱處理

翼子板輪眉位置成形后由于應(yīng)力釋放易翹起，Audit外觀評審?fù)朴褪瘷z測易出現(xiàn)斷線，如圖2中缺陷④所示。為了消除此缺陷，將該位置進行過拱處理，處理方式為提取凸模輪眉面中心線及邊界線，將中心線偏置0.2 mm作為過拱數(shù)值，如圖4所示，該位置為外觀A面，處理后需進行曲率梳檢查，確保曲率梳正確。

2.3 強壓處理

圖4 過拱處理

拉深過程中材料流動會出現(xiàn)減薄現(xiàn)象，產(chǎn)生開裂或縮頸等缺陷，同理因材料流動不均，制件局部造型復(fù)雜位置會產(chǎn)生凸包、凹陷等外觀缺陷，為解決這些問題，凸、凹模型面之間設(shè)置較小的間隙進行強壓，凹模間隙的變化即為強壓處理，如圖5所示。不同區(qū)域進行0.05～0.10 mm的強壓間隙，在強壓面偏置處理時，強壓區(qū)域與非強壓區(qū)域采用光順均勻過渡，確保處理后的型面質(zhì)量達到A級曲面要求。通過強壓處理確保重要區(qū)域及容易產(chǎn)生表面質(zhì)量缺陷的區(qū)域在研合時著色狀態(tài)最重，提高研合效率保證表面質(zhì)量且提升鉗工工作效率。

2.4 避空處理

由于數(shù)控加工及刀具的原因，加工完成的下模凹R角可能與上模凸R角造成干涉，給鉗工研合造成較大的工作量，同時針對工藝補充區(qū)域?qū)δ＞吡慵叽缂爸萍尚螣o影響的情況下，對以上區(qū)域進行避空處理，如圖5所示，此處理方式可減少型面研配工作量，縮短調(diào)試周期，提高研合效率的同時減少加工資源的浪費。

圖5 強壓與避空處理

2.5 研合補償處理

凹模在壓力機高壓力工作情況下，由于上下模均是腔體形狀，上模在壓力機提供的巨大壓力作用下，其中間與凸模相互作用，導(dǎo)致壓力機滑塊產(chǎn)生輕微彎曲變形，帶動凹模的兩端發(fā)生變形，造成中間空洞，研配時導(dǎo)致局部位置不著色，其產(chǎn)生的變形量約0.2～0.5 mm。借助現(xiàn)有技術(shù)條件，將翼子板拉深模的3D數(shù)據(jù)導(dǎo)入有限元分析軟件（Ansys），根據(jù)實際生產(chǎn)壓力進行分析得到具體數(shù)據(jù)如圖6所示，通過分析及經(jīng)驗對比，確定按圖7所示方案進行研合補償，通過此補償處理，可減少鉗工的勞動強度，提高研合效率。

圖6 有限元分析結(jié)果

2.6 壓料面精細化處理

壓料面精細化主要是針對壓邊圈的管理面及非管理面進行處理，提高壓料面的研合效率及藍丹著色率，如圖8所示，對壓邊圈管理面A處實施0.05 mm的強壓，B處非管理面使用原始片體寬60 mm，C處拉深筋按常規(guī)方式處理，E處過渡面寬50 mm，F(xiàn)處背空0.2 mm。

圖7 研合補償處理

圖8 壓料面精細化處理

3 翼子板精細化模面技術(shù)驗證

3.1 型面研合驗證

拉深工序型面加工完成后，初始研合主要采用砂輪或角磨機等工具進行清根、去干涉，打磨完后使用粗油石對型面進行初步拋光，然后進行研合驗證。根據(jù)研合效果，再通過推油石的方式進行精細研配，確保精細研配后的型面強壓區(qū)及背空區(qū)符合精細化模面設(shè)計要求，精細化研合后的藍丹著色如圖9所示。

3.2 外觀質(zhì)量檢查驗證

按上述藍丹驗證后的模具在壓力機上成形制件驗證，通過油石檢測發(fā)現(xiàn)圖2中提到的6種缺陷得到較好控制，制件表面質(zhì)量改善較好，如圖10所示，滿足整車外觀品質(zhì)要求。

圖9 凸模與凹模及壓邊圈著色狀態(tài)

圖10 翼子板外觀質(zhì)量驗證

4 結(jié)束語

精細化模面技術(shù)通過以上型面補償方式，可有效減少鉗工對模具零件型面的處理，提升模具調(diào)試精度與制件表面質(zhì)量及尺寸精度，確保制件成形質(zhì)量，縮短模具開發(fā)周期。此技術(shù)目前已成為汽車覆蓋件模具開發(fā)的核心技術(shù)，結(jié)合前期對制件質(zhì)量風(fēng)險的評估，通過該技術(shù)的實施在模具開發(fā)周期、成本控制及制件表面質(zhì)量控制上均存在優(yōu)勢。