側圍尾燈翻邊問題的解決方法

覃顯峰，鄧國朝

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州511434）

1 引言

汽車側圍外板質量要求高，是沖壓工藝最復雜的零件之一。側圍尾燈位置的翻邊工藝復雜，質量難以控制。側圍尾燈的翻邊結構由尾燈結構和尾燈盒的焊接方式決定。當前汽車流行采用LED尾燈，而且一些車型的LED尾燈設計又窄又長。如果此類車型的尾燈盒采用激光焊接技術則側圍翻邊長度短沖壓易于實現，如果尾燈盒采用常見的點焊技術則要求側圍翻邊長沖壓不易實現。由于點焊的成本低，目前是許多主機廠常見的應用方案。針對尾燈盒采用點焊工藝導致側圍翻邊的沖壓難題，本文從沖壓工藝和制件設計兩方面介紹解決問題的方法。

2 側圍尾燈翻邊問題

當側圍尾燈采用LED光源，并且發光區域與鈑金貼近時，尾燈點焊一般只能從Z向打點，其典型結構斷面如圖1所示。由于燈具與流水槽距離近，焊鉗進出空間受到限制，為了能夠從Z向打焊點，要求加大側圍尾燈位置的翻邊角度并增加翻邊長度從而加大焊鉗的進出空間。

圖1 尾燈點焊焊接斷面

某車型的尾燈結構由于點焊焊鉗空間的要求，導致側圍尾燈翻邊角度α打開接近20°，翻邊長度接近30mm，如圖2所示。這樣尾燈翻邊成形不是垂直于沖壓方向（車身Y向）的純翻邊形式而是接近于整形；同時整形的分模線是反弧形曲線，整形導致焊接面起皺，翻邊圓角不順，如圖3所示。

圖2 側圍尾燈翻邊結構及斷面

圖3 翻邊起皺及圓角不順

3 制造工藝優化方法

側圍尾燈翻邊圓角不順直接影響整車外觀品質，是不可接受的A類問題，如圖4所示，必須優先解決。在工藝方案上優化翻邊圓角不順的常見方法是減小過拉伸量，盡量在拉伸工序將制件圓角成形出來，這樣拉伸工序硬化圓角特征后整形工序不會再產生變形，如圖5a所示。但過拉伸量太小也會帶來新的問題，一是圓角成形開裂，二是圓角滑移無法消除，如圖5b所示。

圖4 外觀圓角不良

圖5 減小過拉伸工藝

另一種方法是在翻邊工藝上進行優化，由于翻邊整形過程中材料不受控制最后聚在圓角位置擠壓變形，為了避免材料聚集就需要對其進行充分的拉伸，通常采用的工藝是夾料翻邊，如圖6所示。通過在下模設置壓邊圈，上模翻邊刀塊下行與壓邊圈共同將材料夾緊后拉伸成形，保證材料一直緊貼著翻邊凸模圓角不會產生變形。

圖6 夾料翻邊

但是夾料翻邊會使模具結構復雜以及增加調試難度，同時無法應用于側翻邊區域；為了簡化沖壓工藝及降低制造的難度，還可以從制件設計上尋求優化方案。

4 制件優化設計

導致翻邊圓角不順的原因是因為翻邊角度過大，所以圓角不順的優化思路是減小翻邊角度，這樣成形過程就接近純翻邊。但是減小翻邊圓角就不能滿足點焊焊接的需求，這是一個矛盾點。要在減小翻邊角度的同時保證點焊焊鉗的空間，可將翻邊面分為兩部分，減小上部分的翻邊角度（通常稱為第一道翻邊角度）可以優化圓角不順問題，打開下部分的翻邊角度可以保證點焊焊鉗的進出空間，這樣就能同時解決兩個問題，如圖7所示。優化翻邊角度后其翻邊成形CAE分析過程如圖8所示，在接近純翻邊狀態下，第一道翻邊的凹模圓角貼著凸模圓角刃入，先把圓角部分成形出來，然后緊拉著材料繼續向下成形，這樣就避免了成形過程中多余的材料擠到圓角位置造成其變形。

圖7 拋丸變形量分布范圍

圖8 翻邊CAE分析

針對反弧翻邊起皺，通常的思路是在翻邊面上挖缺口解決成形起皺問題，如圖9a所示，到翻邊缺口位置成形到底前3mm只有輕微波紋，成形到底合模基本可以壓平。但是翻邊面挖缺口后卻帶來了新的問題，由于缺口位置翻邊短，翻邊刀塊接觸相對兩側遲，兩側開始翻邊后材料往缺口位置擠入，造成局部鼓起最終翻邊圓角不順，如圖9b所示。因此不能通過挖缺口來解決此處的翻邊起皺，只能增加凸臺特征來解決起皺問題，如圖10所示。

圖9 翻邊缺口CAE分析

圖10 吸皺特征

5 結論

汽車側圍尾燈處翻邊制件設計要兼顧沖壓和焊接的需求，需重視翻邊圓角不順和焊接面起皺的問題。在制造工藝上，通過減小過拉伸量和采用夾料翻邊可減少制件缺陷。在制件設計上，通過減小第一道翻邊角度并減小過拉伸量可以保證外觀圓角光順；然后將翻邊面從中間打開適當的角度，可以滿足點焊焊鉗的空間需求；最后通過增加吸皺特征解決焊接面起皺的問題。