改善翼子板與機蓋匹配的外觀R角質量方案

黃源燾

（柳州福臻車體實業有限公司，廣西 柳州 545006）

0 引言

近年來隨著家用車市場的競爭日趨激烈，獨特外觀造型的家用車能贏得消費者的青睞。由于車型外觀變得更靚麗，隨之帶來的是汽車零件成形工藝設計難度的提升，如何制定合適的成形工藝方案，減少后期模具整改成為新的挑戰。現分析翼子板與機蓋配合位置結構面，在進行側整形后，出現了對應外觀R角變尖的缺陷，影響外觀輪廓的尺寸和美觀程度，嘗試多種成形方案后，最終采用增加小型側壓板進行外側壓料的方案，該方案在模具制造后，得到了驗證，改善了外觀R角變尖的缺陷。

1 翼子板造型和產生的缺陷

圖1所示為某款家用SUV車型的翼子板零件，采用尖型鳥嘴式設計方案，凸顯前大燈造型的美觀。與翼子板配合的機蓋輪廓是弧形，加上內部搭接的結構面底部深度不均以及減少回彈用的各種凸筋造型的影響，進行側整形時，造成外觀輪廓R角變尖的問題。

圖1 翼子板

1.1 CAE分析時發現R角缺陷

普通工藝預修邊后，翼子板和機蓋搭接整形完成后的CAE分析結果，如圖2所示，通過剖面結構看出R角有變尖的情況。

圖2 R角變尖的區域

如圖2截面A-A所示，零件外觀R角明顯變小，并脫離凸模，這種缺陷不僅改變了翼子板與機蓋外板的間隙大小，而且這種急劇變化是一小段。當機蓋外板被抬起時，顯現翼子板的R角變尖，影響美觀度，消費者不允許這種缺陷存在。

1.2 零件產生R角缺陷探討

模具設計初期，對于零件成形時出現該缺陷，首先在零件造型上查找原因，如果零件造型還能優化，應該提出設變請求，將零件優化到理想狀態，再通過合適的成形工藝方案消除缺陷。

1.2.1 保證垂直翻邊

側整形方向應平行于A面搭接的翻邊面，如圖3所示，首先選擇側整形方向是與第一斜面平行，保證在整形的后半階段是垂直翻邊。第二斜面由于回彈原因，會留有角度，一般相對第一斜面夾角為3°～5°。第一斜面范圍為圖3（a）所示梯形框內，若原零件的第一斜面（見圖3（b））不能以一個斜楔角度（箭頭指向）進行側翻邊整形，需要提出ECR進行設變，將第一斜面更改成按一個角度拉直，便于指定側整形方向。

圖3 零件第一斜面區域

1.2.2 搭接面結構

圖4所示虛線位置是由A面外觀R角按側整形方向平移所得，這是整形時接觸R角最為理想的位置,但由于搭接關系復雜，導致底部存在高低差，需要提出數模設變將高低差盡量縮小，高低段過渡區域不能急劇。如圖5所示的不合理造型，高低落差大，過渡段區域急劇，還存在尖角，更容易造成開裂缺陷。

圖4 搭接底面應與A面曲率近似

圖5 不合理的底部搭接造型

1.2.3 側壁上臺階

由于側整形首先接觸到板料搭接面底部，其存在高低起伏的造型，導致接觸順序不理想的問題不可避免，但是后半程進行垂直翻邊時，一定要將整個外觀R角同時向下翻，所以就要在側壁上設計一級臺階，如圖6所示，這樣能保證垂直翻邊時，外觀R角的一致性。

圖6 一級臺階位置與趨勢

1.2.4 料邊設計

零件R角變尖有一部分原因是由長邊與短邊的過渡區域起皺造成，圖7所示顯示了翻邊過程中有起皺趨勢，過多的材料會在整形時出現反向力，將外觀R角頂變形。

圖7 CAE分析的料邊起皺缺陷

側整形過程如圖8所示，在整形過程中，刀塊將起皺區域壓平，作用力如圖8中F所示，由于此處多料，將會產生一個反向作用力F1，在反向作用力F1作用下，出現圖8所示R角鼓起。如果在翻邊刀塊上加工零件的凹R角，在最后翻邊到底時使用刀塊對變尖的R角進行2次整形，強制壓回到原來的R角形狀，這樣并不會解決R角變尖的問題，還可能導致A面產生面品質量問題，如A面起鼓等，在外板料上使用這種工藝方案不合理。

圖8 翻邊整形時產生反向作用力使R角變形

針對上述問題，提出設變請求，將料邊更改成圖9所示的樣式，經過CAE驗證，這種方式可以有效解決長邊與短邊過渡區域在整形時出現起皺的問題。

圖9 料邊減小的方式

CAE分析得到圖10所示的結果，縮短料邊后，起皺趨勢減小，成形到底后R角變尖的結果也有明顯改善。

圖10 CAE分析對比

2 工藝優化方案

2.1 拉深工藝補充優化

針對R角變尖起鼓問題，是由于過拉深后，整形時接觸板料順序不一致以及造型限制等因素造成的，可以嘗試將R角在拉深時先成形一部分，這樣在整形時，使用壓料板壓住已經成形的R角部分，一定程度可以解決R角變尖的問題。

圖11所示為需要側整形的區域將1/3的R角成形到位，然后無缺陷區域過渡，在后工序進行整形時，壓料板壓住這部分R角，一定程度上可以弱化R角變尖，但不能完全解決，由于R角已成形一部分，生產時在后工序將板料放在凸模上會出現此處輪廓R角干涉凸模型面的風險。

圖11 成形R角區域

2.2 整形區域拉深補充面上增加凹筋

在拉深造型上增加凹筋，可以防止回彈過大，因為凹筋產生過一次硬化，可以減小在整形時整形區域過于自由而加劇R角變尖的問題，凹筋范圍如圖12所示。

圖12 拉深工藝補充造型增加凹筋

2.3 增加活動壓料板

在側整形刀塊的斜楔上增加一個行程合適的壓料板，使在刀塊接觸工序件前，壓料板首先將外部廢料壓住，限制整形區域外部自由，刀塊整形時不會產生過多的反向作用力，保證外觀R角不會變尖。

側壓料板會在外側提前將板料壓彎，如圖13所示，并提前使板料接觸凸模，壓緊板料后，側整形刀塊再開始整形，得到的分析結果比無壓料板更好，如圖14所示。從圖14所示截面看，R角沒有變尖，沒有明顯離開凸模的趨勢，實際模具結構如圖15所示。

圖13 CAE工具體

圖14 CAE分析結果

圖15 模具結構

模具工作時實際運動過程：圖16所示是壓料板剛壓緊板料，此時小側壓料板仍未接觸板料；圖17所示是小側壓料板先于側整形刀塊碰到板料，并進行預彎曲；圖18所示顯示小側壓料板已經運動到位，完成板料的預彎曲，起到外部壓料作用；圖19所示顯示板料邊界部分被小側壓料板壓緊，產生拉力，使整形過程中板料外邊界受到約束。圖20所示為翻邊結束前3種狀態，到底前8、3、1 mm，可以看出R角沒有發生變形。

圖16 開始閉合狀態

圖17 預彎曲狀態

圖18 預彎曲結束

圖19 板料外側受到拉力

圖20 翻邊到底前表現

實際模具成形的工序件如圖21所示，R角沒有發生變尖的情況，采用目測及手摸外觀R角的表現都較理想。

圖21 實際現場出件

3 結束語

改善方案首先從翼子板與機蓋搭接位置造型面進行分析，找到問題所在，并提出能改善零件成形性的多個設變方向；再進入工藝方面，從更改拉深造型和增加側壓料板方案考慮，在以上因素共同作用下，降低了側整形后產生R角變尖的風險，為零件成形時遇到類似問題提供參考。