特殊造型頂蓋外板天窗處整形缺陷問題解決技術

文／趙子海，黃璞，繳平，廖小剛，孫福強，王奇·吉利汽車集團有限公司/ME 中心

汽車外覆蓋件頂蓋外板是比較關鍵的車身外覆蓋件零件之一，目前市場上全景天窗在轎車和SUV 車型上的應用越來越廣泛，頂蓋外板天窗處整形面品缺陷一直是困擾汽車廠家的一個難題。

頂蓋天窗處常見產品結構形式及工藝思路

頂蓋天窗處常見產品結構形式有側壁包邊、側壁弧焊、側壁點焊三種方式，見圖1、圖2、圖3。

圖1 頂蓋天窗處側壁包邊形式

圖2 頂蓋天窗處側壁弧焊形式

以上三種常見的頂蓋外板天窗處沖壓工藝思路為，拉深(天窗處順著A 面延伸填充)，天窗處沖孔(大天窗的天窗處沖孔兩序沖完)，天窗處夾料翻邊或整形，圖3 所示的天窗夾料整形后，還需要再側整形。

圖3 頂蓋天窗處側壁點焊形式

特殊造型頂蓋外板工藝方案

特殊造型頂蓋產品形狀

圖4 為某特殊造型的SUV 車型頂蓋，材質HC180BD+Z，料厚0.65mm，天窗處深度10mm，法蘭寬度(包括圓角)32mm，還帶一小翻邊。該處與內板采用點焊加弧焊連接方式，總成結構如圖5 所示。

圖4 某特殊造型頂蓋外板產品形狀

圖5 特殊造型頂蓋處總成結構

特殊造型頂蓋外板初始工藝方案及缺陷分析

⑴特殊造型頂蓋外板處的初始工藝方案。

特殊造型頂蓋天窗處，因為產品拐角半徑較大R92mm，且法蘭寬度32mm，如果采用常見頂蓋天窗處的工藝方案，即順A 面延伸的工藝方式，則整形量太大，整形后的回彈問題和面品質量都無法保證，所以初始工藝方案為拉深(天窗處做過拉延0.5mm，上圓角放大到R4mm，下圓角放大到R12mm)、沖孔、沖孔、整形、翻邊5 道工序完成，如圖6 所示。實際頂蓋模具調試時，拐角處包括拐角附件拉延結果檢查沒問題，整形后產生較大區域凹坑和塌陷缺陷，如圖7 所示，屬于audit 打分B50 不可接受缺陷，必須對缺陷問題進行分析及優化處理。

圖6 特殊造型頂蓋天窗處初始工藝

圖7 特殊造型頂蓋天窗處改善前凹坑缺陷

⑵缺陷原因一：天窗處拐角輪廓為凹輪廓，所以整形過程為缺料整形，整形到底后零件回彈，引起A面輕微變形。

⑶缺陷原因二：因為做了過拉延，且整形量大，整形過程中板料貼下模狀態不好，整形過程中板料變形失控，到底前多余的料有往A 面流動的趨勢，也會造成A 面凹坑缺陷。

特殊造型頂蓋天窗處工藝及產品優化措施

特殊造型頂蓋天窗處產品設計，把上R 由R1.5mm 設變到R2mm，側壁角度盡量加大；拉延工藝更改前后如圖8 所示，把天窗處上R 改為R2mm 后拉延到位，僅側壁打開角度，減小整形量；上R 拉延到位后，整形時因為上R 固化，整形對A 面的影響減少；拉延模具整改把拉延凸模對應天窗處加工到產品狀態，即圖8 陰影線處凸模加工掉，凹模不變；整形模把整形凹模天窗處的上R 由R1.5mm 放大到R2mm；整形凸模在產品允許的條件下，把側壁角度打開，減小整形量。

圖8 頂蓋天窗處工藝優化前后對比

該工藝優化的缺點，因為拉延把天窗處上R 拉延到位，拉延A 面主應變會由最小0.03 減小到最小0.02，但因該頂蓋A 面區域較少，對零件剛性影響不大，可以滿足產品要求。

按圖示方案更改后，用AutoForm 軟件分析改善前后CAE 結果，得到結論。拉延工藝改善前后，整形工序整形凸模接觸板料的時序，改善后整形到底前4mm 開始接觸，改善前整形到底前8mm 開始接觸；整形做功到底前0.8mm，改善前板料貼合下凹模狀態很差，板料變形失控，改善后板料貼合下凹模很好。工藝改善前后CAE 對比見圖9、圖10、圖11。

圖9 頂蓋天窗處工藝優化前后對比(到底前8mm)

圖10 頂蓋天窗處工藝優化前后對比(到底前4mm)

圖11 頂蓋天窗處工藝優化前后對比(到底前0.8mm)

按上述方案對拉延和整形模進行處理后，頂蓋天窗處面品質量及塌陷問題有了較好的改善，油石檢查及高亮油光照檢查，audit 打分C10，達到質量要求，如圖12 所示。

圖12 頂蓋天窗處工藝優化后油石面品檢查

結束語

本文主要針對某特殊造型頂蓋外板天窗處整形的工藝缺陷進行原因分析，并在工藝上采用上R 拉延到位，僅側壁打開角度的拉延方法，減少整形量，改善了整形面品缺陷和減小整形后回彈，該工藝思路可推廣運用于相似的整形面品缺陷的外覆蓋件零件上。