某SUV尾門包邊模設(shè)計(jì)及應(yīng)用*

王淑俊，鄭 薇，崔禮春

(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司 技術(shù)中心， 安徽 合肥 230601)

0 引言

汽車開閉件是汽車車身的重要組成部分，此類開閉件一般是由外板和內(nèi)板總成件組成的，是將內(nèi)板總成件放入相應(yīng)的外板后進(jìn)行涂膠、折彎、壓合包邊而得到的一個(gè)完整的總成件。因此，其包邊效果的好壞將直接影響到此類開閉件總成件的外觀質(zhì)量、在車身上的裝配精度，及其剛度、強(qiáng)度等[1-2]。

常用的包邊工藝有： 專用包邊機(jī)包邊、模具包邊和機(jī)器人滾壓包邊3種形式，不同包邊形式都對包邊角度、翻邊高度及圓角半徑等工藝參數(shù)有具體的工藝約束條件[3-4]。為了保障包邊質(zhì)量，一般在設(shè)計(jì)初期即對造型及車身設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的工藝約束，以滿足后期包邊生產(chǎn)工藝的需求。

1 包邊工藝分析

模具包邊一般分為3個(gè)步驟： 1)將內(nèi)板件放入外板件中；2)預(yù)包邊，即在預(yù)翻鑲塊的作用下使外板的翻邊角度由95°～110°變化為35°～55°；3)預(yù)包邊結(jié)束后，在壓合鑲塊的作用下使外板翻邊部位與內(nèi)板貼合，最終完成包邊，如圖1所示。

圖1 包邊過程示意圖

為了保證包邊質(zhì)量，外板翻邊角度需要控制在95°～105°，最大不超過110°。角度過大，會(huì)導(dǎo)致零件在包邊過程中受力過大，出現(xiàn)變形等質(zhì)量缺陷；外板翻邊高度一般為8 mm左右(水滴包邊需10～12 mm)，型面變化較大部位及R角部位的翻邊高度需3 mm左右。

圖2為某SUV尾門總成件，由尾門外板和尾門內(nèi)板總成件包邊而成。為了滿足造型要求，尾門兩側(cè)與側(cè)圍分縫線位置比較靠車身前側(cè)，導(dǎo)致尾門兩側(cè)A面，尤其是尾燈下側(cè)弧度較大。沿圖2中的X-X剖線得到其斷面，如圖3所示，剖面部位包邊面與沖壓方向夾角僅22.5°。經(jīng)初步判斷，如果外板包邊面按照上述的理論翻邊角度及高度設(shè)計(jì)制作，會(huì)存在包邊時(shí)內(nèi)板無法放入外板的問題，無法進(jìn)行包邊。

圖2 尾門總成件

圖3 圖2中X-X剖面圖

對內(nèi)板放入外板過程進(jìn)行模擬分析：

1) 如果圖3所示部位外板包邊面的翻邊角度按理論值(105°)設(shè)計(jì)，翻邊面高度按理論值(8 mm)設(shè)計(jì)，則內(nèi)板放件軌跡與外板翻邊面最大干涉量約為6.5 mm；

2) 如內(nèi)板放件不干涉，且能保證理論翻邊高度，則需將外板翻邊角度增大至150°，翻邊角度過大則會(huì)導(dǎo)致較大的包邊質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

為了確保包邊質(zhì)量，考慮將外板翻邊高度適當(dāng)降低，工藝方案最終確定為： 尾燈下方、局部干涉嚴(yán)重部位的翻邊高度為6 mm，翻邊角度最大處約130°。

2 包邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于以上工藝方案，由于外板局部翻邊角度過大，包邊時(shí)相應(yīng)位置因預(yù)彎角度過大而產(chǎn)生預(yù)彎力大、預(yù)彎行程大、壓料不穩(wěn)等問題，進(jìn)而導(dǎo)致包邊后零件外A面變形、輪廓精度不合格等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。為盡可能降低風(fēng)險(xiǎn)，包邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用全周圈壓料芯(圖4)、雙驅(qū)動(dòng)型預(yù)彎機(jī)構(gòu)(圖5)。

圖4 全周圈壓料芯

圖5 雙驅(qū)動(dòng)型預(yù)彎機(jī)構(gòu)

全周圈壓料芯結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中較為普遍，但此包邊模因預(yù)彎角度較大，為確保包邊質(zhì)量，壓料位置選擇在包邊工作面的同一型面上，即壓料面盡可能靠近包邊面。雙驅(qū)動(dòng)型預(yù)彎機(jī)構(gòu)的刀塊運(yùn)動(dòng)軌跡如圖5所示，預(yù)彎過程中，隨著上模不斷下降，驅(qū)動(dòng)預(yù)彎刀塊先向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，再繼續(xù)向下向外旋轉(zhuǎn)，通過兩次動(dòng)作完成大角度的預(yù)彎工作，此結(jié)構(gòu)形式適用于較大預(yù)彎角度和預(yù)彎行程的包邊模，可以在很大程度上減小因預(yù)彎力過大帶來的產(chǎn)品變形風(fēng)險(xiǎn)。

3 試模問題及解決措施

因該尾門外板翻邊角度及包邊預(yù)彎角度過大，模具在裝配完成后的初期試模階段，對壓料位置及預(yù)彎刀塊的高度和預(yù)彎角度進(jìn)行了多輪反復(fù)調(diào)整，主要問題如下:

1) 壓料芯回程帶料。如圖6所示： 預(yù)彎完成后，壓料芯回程時(shí)因與預(yù)彎后的外板翻邊面干涉而產(chǎn)生帶料問題。經(jīng)初步排查，壓料位置及外板翻邊高度等均符合設(shè)計(jì)要求。經(jīng)進(jìn)一步分析確認(rèn)，壓料芯回程帶料的原因主要有以下幾方面： ①外板定位不穩(wěn)、包邊過程中產(chǎn)生竄動(dòng)；②因預(yù)彎力較大、外板包邊后輪廓線向內(nèi)偏移，如圖7所示。

圖6 壓料芯回程干涉示意圖

圖7 包邊輪廓線向內(nèi)偏移

解決措施： ①檢查優(yōu)化外板定位，外板周圈的定位塊與外板輪廓線控制在0.5 mm[5-6]；②調(diào)整預(yù)彎刀塊高度，適當(dāng)減小預(yù)彎力；③壓料位置向內(nèi)側(cè)微調(diào)，減小干涉帶料風(fēng)險(xiǎn)。

2) 外板包邊后變形。如圖8所示： 包邊后外板A面產(chǎn)生變形。產(chǎn)生此問題的原因主要為： ①預(yù)彎角度過大；②壓料不穩(wěn)、外板有竄動(dòng)。

圖8 包邊后外板變形

解決措施： ①修正預(yù)彎刀塊角度，減小刀塊向下的包邊分力；②結(jié)合壓料芯回程帶料的風(fēng)險(xiǎn)綜合分析，優(yōu)化壓料位置，并對壓料芯進(jìn)行研配提升。

經(jīng)過以上的方案優(yōu)化調(diào)整，最終包邊模順利投產(chǎn)應(yīng)用，對批量生產(chǎn)效果進(jìn)行跟蹤確認(rèn)，包邊質(zhì)量良好且穩(wěn)定，滿足精度及外觀質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)要求。

4 結(jié)論

對局部包邊角度較大的某SUV尾門包邊模進(jìn)行了設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果確認(rèn)，通過局部適當(dāng)放大外板翻邊角度、降低翻邊高度，并采取全周圈壓料芯和雙驅(qū)動(dòng)型預(yù)彎結(jié)構(gòu)，達(dá)到了預(yù)期包邊質(zhì)量要求。為產(chǎn)品造型提供了更大的設(shè)計(jì)空間，為后期類似車型的設(shè)計(jì)及模具開發(fā)提供了一定的參考。