成形制件面品問題的改善研究

張 躍，胡彥昭，劉 帥，張晨輝

（長城汽車股份有限公司，河北 保定 071000）

0 引言

影響汽車外板件成形面品問題的因素有產(chǎn)品設計、工藝設計、模具結(jié)構(gòu)設計、模具與板料狀態(tài)等，因模具結(jié)構(gòu)設計引起的成形制件面品問題在設計階段難識別、調(diào)試階段難整改、生產(chǎn)階段易復發(fā)。現(xiàn)通過歸納因模具結(jié)構(gòu)設計引起的成形制件面品問題，分析問題類型并制定改進措施，解決因模具結(jié)構(gòu)設計引起的成形制件面品問題。

1 模具結(jié)構(gòu)引起成形制件面品問題分析

通過收集某車型因模具結(jié)構(gòu)設計引起的制件面品問題，對生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)生的問題進行跟蹤確認以規(guī)避影響成形制件面品的模具結(jié)構(gòu)設計，達到提升白車身沖壓制件品質(zhì)的目的。由圖1可知，由模具結(jié)構(gòu)引起的成形制件面品問題集中在側(cè)圍、翼子板等外板件上，翼子板與側(cè)圍的問題超過82%，因此以翼子板和側(cè)圍為研究對象，研究成形其模具結(jié)構(gòu)中的斜楔結(jié)構(gòu)、力源設計、鑲件拼縫、制件定位、型面背空、修邊干涉、機床補償?shù)纫蛩兀鐖D2所示。由圖2可知，斜楔結(jié)構(gòu)、力源設計、鑲件拼縫3個要素的問題占比接近50%，因此從力源設計對翼子板翻邊、斜楔結(jié)構(gòu)對翼子板側(cè)整形、鑲件拼縫對側(cè)圍整形的影響3個方面進行闡述。

圖1 成形制件問題統(tǒng)計

圖2 問題類型統(tǒng)計

2 力源設計對翼子板翻邊的影響

某車型翼子板的成形工序包含翻邊，該車型翼子板結(jié)構(gòu)如圖3所示，材質(zhì)為HC180BD，料厚為0.65 mm，抗拉強度為320 MPa。

圖3 翼子板結(jié)構(gòu)

根據(jù)壓料力計算公式：

式中：L——翻邊線總長度，mm；t——料厚，mm；Rm——制件抗拉強度，MPa；k——經(jīng)驗系數(shù)（內(nèi)板取15%，外板取30%）。

計算P=23.8 kN，成形翼子板模具結(jié)構(gòu)設計時一般選擇2.4 kN的氮氣彈簧，氮氣彈簧布置區(qū)域的壓料芯型面均進行背空處理，前期翼子板壓邊力力源設計方案如圖4所示，2種方案能提供的壓邊力P=11×2.4=26.4 kN＞23.8 kN，但這2種布置方案均存在缺陷，燈角、輪弧位置氮氣彈簧布置距離較遠，且未完全對正特征區(qū)域，導致翼子板翻邊面品問題的產(chǎn)生。

圖4 翼子板壓邊力力源設計

針對上述布置方案進行優(yōu)化，燈角位置布置2個氮氣彈簧，增大此處的壓邊力以減輕燈角處因翻邊產(chǎn)生的面品凹坑；輪弧位置增加氮氣彈簧布置，且正對輪弧特征位置，以滿足特征處翻邊時所需較大的壓邊力；A柱搭接位置增加2個氮氣彈簧，以滿足此處成形所需的壓邊力，具體布置如圖5所示。該方案能提供的壓邊力P=18×2.4=43.2 kN，比原方案增加了16.8 kN，這種在面品易發(fā)生問題的區(qū)域進行飽和式布置的方案能有效規(guī)避面品問題的產(chǎn)生。

圖5 壓邊力力源優(yōu)化設計

3 斜楔結(jié)構(gòu)對翼子板側(cè)整形的影響

翼子板的成形還包含側(cè)整形，側(cè)整形部位的結(jié)構(gòu)如圖6所示，翼子板此部位因為回彈導致需要多輪整改，斜楔結(jié)構(gòu)極易引起制件拉傷缺陷。

圖6 翼子板側(cè)整形部位

側(cè)整形斜楔結(jié)構(gòu)主要分為3類，分別是日本標準、中國標準、德國標準。日本標準的斜楔結(jié)構(gòu)上模是吊楔、正壓料芯和側(cè)壓料芯，下模是旋轉(zhuǎn)斜楔，如圖7（a）所示，該斜楔結(jié)構(gòu)易于后期整改，但結(jié)構(gòu)復雜、，加工成本高、維修不便。中國標準的斜楔結(jié)構(gòu)上模是正壓料芯，下模是本體斜楔和側(cè)整斜楔，如圖7（b）所示，該斜楔結(jié)構(gòu)簡單、加工成本低、維修方便，但一體式壓料芯整改調(diào)試不便。德國標準的斜楔結(jié)構(gòu)上模是正壓料芯和側(cè)壓料芯，下模是本體斜楔和側(cè)整斜楔，如圖7（c）所示，該斜楔結(jié)構(gòu)簡單、加工成本低、維修方便，易于整改調(diào)試，但正、側(cè)壓料芯存在拼縫，會引起新的成形面品問題。經(jīng)研究，在德國標準斜楔結(jié)構(gòu)的正、側(cè)壓料芯間增加鎖死結(jié)構(gòu)，待模具調(diào)試完畢后正、側(cè)壓料芯可鎖死，消除成形面品問題。

圖7 標準斜楔結(jié)構(gòu)

4 鑲件拼縫對側(cè)圍整形的影響

某車型側(cè)圍成形包含整形，該車型翼子板結(jié)構(gòu)如圖8所示，側(cè)圍材料為DC56D+Z，料厚為0.7 mm。

圖8 側(cè)圍結(jié)構(gòu)

整形鑲件結(jié)構(gòu)以前采用拼接式，如圖9（a）所示，鑲件分為2塊，結(jié)構(gòu)簡單易于加工，鑄造性好、強度高，但門框上側(cè)B柱鑲件拼縫位置在成形制件時會產(chǎn)生拉傷且有壓痕，解決該缺陷問題，先從工藝方面進行改善，調(diào)整工藝補充和整形線；其次與鑄造企業(yè)合作，解決大型鑲件（長度≥2 m）的鑄造精度問題，進行一體式結(jié)構(gòu)設計，一體式鑲件如圖9（b）所示，一體式整形鑲件能解決側(cè)圍整形時成形制件拉傷和壓痕問題。

圖9 整形鑲件結(jié)構(gòu)

當前主流的一體式整形鑲件結(jié)構(gòu)如圖10（a）所示，可完全規(guī)避圖10（b）所示的壓痕，提升汽車開門時可視區(qū)顧客的精細感知。

圖10 實例效果對比

5 結(jié)束語

翼子板、側(cè)圍等外覆蓋件的部分面品問題可通過模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化解決，因力源設置所引發(fā)的面品不良、翹曲、研合率低等問題可通過增加氮氣彈簧數(shù)量、調(diào)整氮氣彈簧位置、壓料芯設置隨形筋等方法解決；因模具結(jié)構(gòu)引發(fā)的成形制件拉傷、壓痕、整改不便等問題可通過將分體式機構(gòu)改為一體式、一體式拆分再優(yōu)化的方案解決。針對不同模具結(jié)構(gòu)引發(fā)的成形制件面品問題，靈活調(diào)整相應模具結(jié)構(gòu)，從源頭上解決成形制件面品問題。