汽車頂蓋天線安裝凸臺周圍表面缺陷研究

畢麗娟 石亞鵬 白朋鵬

摘要：為了解決頂蓋天線安裝凸臺周圍表面缺陷問題，利用Autoform仿真模擬及實驗驗證，分析出缺陷產(chǎn)生的2個原因，一是成形過程中行程較小，材料塑性變形不充分；二是壓料板壓料力不足，導致變形區(qū)域的變形量影響了非變形區(qū)域。通過對頂蓋天線安裝凸臺拉延成形和上整成形2種工藝方案進行模擬分析，得出上整成形工藝能有效解決天線安裝凸臺周圍的缺陷問題，實際生產(chǎn)結(jié)果與理論模擬完全一致，有效解決了天線凸臺表面缺陷問題。

關鍵詞：汽車頂蓋 ?天線安裝凸臺 ?表面缺陷 ?Audit

Research on surface defects around Antenna mounting boss of Roof panel

Bi Lijuan， Shi Yapeng， Bai Pengpeng

（FAW-VW Automobile Co.， Ltd.， Changchun ?130011）

Abstract：The?surface defects around the Roof?antenna mounting boss?have always been a?difficult?problem.In order to solve this problem， this study uses Autoform simulation and experimental verification to analyze two causes of defects 1. The stroke during the forming process is small， and the plastic deformation of the material is insufficient; 2. The pressing force of the pressing plate is insufficient， resulting in the deformation of the deformation area and affecting the non-deformed area. Through the simulation analysis of the two process methods?of?the?antenna mounting boss drawing forming and upper forming ， it is confirmed that the upper forming process can effectively solve the defect problem around the antenna mounting boss.，and the real part is completely consistent with the theoretical simulation，which solves the peoblem of the surface defect of the antenna boss.

Keywords： Roof?， Antenna mounting boss，， surface defects， Audit

1前言

現(xiàn)在越來越多的汽車安裝鯊魚鰭式汽車天線，其擁有極具時尚、動感、炫動的外型，并集成了全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）等各種強大汽車電子功能，深受用戶喜愛。但安裝鯊魚鰭式汽車天線的頂蓋上增加了一處天線安裝凸臺，此凸臺在拉延成形時周圍出現(xiàn)了嚴重的表面波浪缺陷，而不帶凸臺的頂蓋成形時表面沒有缺陷。對于外表面件，表面缺陷有嚴格的Audit評價指標，此凸臺的表面缺陷目前是不被接受的，必須解決。本研究以某兩廂車型頂蓋為例，以Autofrom模擬仿真為分析手段，對天線安裝臺表面缺陷產(chǎn)生的原因進行分析給出了缺陷的解決方案，并在實際生產(chǎn)中進行了驗證。

2頂蓋天線安裝凸臺造型及表面缺陷檢查方法

2.1頂蓋天線安裝面造型

平面+菱形孔的造型適用于GPS系統(tǒng)（圖1），凸臺+梯形孔造型適用于GPS和GNSS導航系統(tǒng)（圖2）。

2.2零件表面缺陷的檢查方法

• Audit定義

零件表面缺陷檢查在汽車行業(yè)內(nèi)被稱作Audit檢查，目前是國際上通用的汽車質(zhì)量評定、審核的一種科學方法。Auidt評審員根據(jù)專業(yè)的標準對零件進行質(zhì)量評審，得出一個質(zhì)量等級，從而評價出該產(chǎn)品在某一時期的質(zhì)量水平，同時對查處的質(zhì)量缺陷要加以消除改進，使質(zhì)量提高到一個新的等級。

質(zhì)量缺陷一般劃分為A，B，C三個等級，每個等級對應不同的分數(shù)，分數(shù)標準見表1。

• 沖壓零件Audit的檢查方式

• 表面目視評價 ：放到評審臺目視檢查零件缺陷，如毛刺、開裂、起皺等；
• 佩帶手套觸摸檢查：專業(yè)人員佩戴規(guī)定的手套系統(tǒng)的觸摸零件，檢查零件表面；
• 油石打磨檢查；
• Audit間光影檢查。

2.3頂蓋天線安裝凸臺周圍表面Audit檢查

以某車型頂蓋為例，用油石打磨方法和光影方法檢查天線安裝凸臺周圍表面的缺陷，如圖3、圖4所示。

• 油石檢查

如圖3使用尺寸是200 mm長的油石延車身X方向推光表面檢查，不帶凸臺的零件油石打磨后表面的打磨紋路連續(xù)，無斷點（圖5）；而帶凸臺的零件打磨后，凸臺周圍打磨的紋路不連續(xù)（圖6），多處無打磨痕跡，證明存在波浪。缺陷目視清晰看見，一般用戶都可以發(fā)現(xiàn)，會給用戶帶來不良感觀，影響用戶購車興趣，從而導致公司的質(zhì)量信譽降低，因此此類質(zhì)量問題必須提前消除。

• ?光影評價

光影的評價標準，實際生產(chǎn)出的零件光影圖7應與理論零件的光影圖8走勢一致。

對整車表面進行光影檢查，實際零件尾部光影與理論零件光影對比，光影走勢在凸臺處出現(xiàn)突變，呈現(xiàn)不均勻、不光順的光影，與理論零件光影差距較大。結(jié)合油石打磨結(jié)果及光影狀態(tài)，質(zhì)量評審員最終確認此處表面缺陷等級B類，扣40分。

2.4缺陷產(chǎn)生原因的分析

根據(jù)沖壓專業(yè)經(jīng)驗，此類表面缺陷產(chǎn)生的原因主要有以下4方面。

• 板料在成形過程中各方受力不均造成波浪或暗坑，解決的方法是加大或減小局部壓邊力；
• 板料成形過程中變形程度不夠?qū)е聸]有完全變形，殘余應力較大，造成修邊后殘余應力消除，制件由此產(chǎn)生變形，表面形成波浪或暗坑。解決的方法是加大拉延成形的壓邊力，使板料在成形過程中充分變形，盡可能減小或消除殘余應力。
• 在后序整形工序中，變形區(qū)域的變形量影響了非變形區(qū)域，解決的方法是研磨好壓料面，加大壓料力，消除變形區(qū)域?qū)Ψ亲冃螀^(qū)域的影響
• 成形過程中行程較小，材料塑性變形不充分，造成零件表面波浪。

根據(jù)以上原因分析，缺陷的產(chǎn)生都是成形過程各因素影響所致，所以對頂蓋成形中可能產(chǎn)生缺陷的原因進行分析。

2.5頂蓋成形工藝方案分析

頂蓋成形共5序工藝，小凸臺在第一序拉延直接成形，工序排布見圖9。

根據(jù)工藝對成形過程產(chǎn)生缺陷原因進行分析，判斷頂蓋小凸臺表面的缺陷產(chǎn)生因素應該是缺陷種類里的c、d兩點。具體分析見圖10。

• 板料塑性變形不充分

小凸臺在拉延序OP20成形，小凸臺高度僅有2?mm，成形過程中行程較小，導致周圍材料塑性變形不充分^[1]，從而造成零件表面波浪。圖11所示為模擬拉延成形后油石檢查表面的狀態(tài)，這里可以判斷出拉延后此波浪就已經(jīng)出現(xiàn)，是缺陷成因之一。

• 變形區(qū)域的變形量大影響非變形區(qū)域

OP40側(cè)如圖12所示，側(cè)整區(qū)域整形量較大高74 mm，寬33 mm，為了控制成形過程穩(wěn)定且成形質(zhì)量優(yōu)良，采用內(nèi)側(cè)正壓料板壓料，側(cè)整形外側(cè)側(cè)壓料板夾料翻邊成形的工藝?？刂瞥尚芜^程中只從外側(cè)向里走料，如果正壓料力不足^[2]，會造成正壓料板形面區(qū)域從里向外走料，成形后尾部表面會因為走料而產(chǎn)生塑性變形，即變形區(qū)域的變形量影響非變形區(qū)域，再次加重小凸臺周圍表面缺陷。

• Autoform模擬驗證分析

以此頂蓋為例，正壓料板壓料力分別設置110 t，130 t，175 t，其他基礎設置都一致，通過Autoform模擬后（圖13），用油石檢查表面缺陷。

• 小結(jié)

從圖13對比可得出，壓料力越小表面缺陷越嚴重，證實以上觀點，即壓料板壓力不足，側(cè)整形從里向外走料，從而導致非變形區(qū)域變形，加重表面缺陷?？梢娙毕莸男纬膳c成形順序有絕對關系，所以設想更改小凸臺成形順序解決缺陷問題。

2.6解決措施

• 優(yōu)化工藝排布

更改頂蓋全序工藝排布，后移小凸臺成形的工序，總工序數(shù)一致，5工序，小凸臺放到OP50上整成形，如圖14。

將小凸臺放到后序用上整形的方案，可以解決原工藝中的兩個可能產(chǎn)生缺陷的問題。

• 成形過程中周圍板料問題

上整成形時壓料板壓住凸臺周圍板料后再成形（圖15），成形過程走料可控，成形過程穩(wěn)定。

• 避免了再次成形變形區(qū)域?qū)Ψ亲冃螀^(qū)域的影響問題^[3]

通過模擬分析不加小凸臺的產(chǎn)品在拉延和側(cè)整形時，型面都沒有出現(xiàn)表面缺陷，如圖16、圖17所示，而且實際生產(chǎn)也驗證，沒有小凸臺的產(chǎn)品沒有表面缺陷。

此種工藝排布，到OP40時零件尾部棱線及型面均已經(jīng)成形完畢（圖18），OP50再上整成形小凸臺，結(jié)構設計上輔助壓料板壓料（圖19），理論分析全序的成形過程更穩(wěn)定。

2.7缺陷對比分析

對兩種成形方案最終零件進行Autoform理論模擬分析。如圖20所示，拉延成形的工藝油石模擬顯示周圍有嚴重的波浪區(qū)域，而上整成形理論模擬周圍均是安全區(qū)域，無波浪風險。

此分析證明了，理論上上整成形的工藝確實解決了小凸臺周圍的表面缺陷問題。將此工藝應用到實際車型中，實際結(jié)果也驗證，最終產(chǎn)品與理論驗證結(jié)果一致，頂蓋天線孔周圍區(qū)域無缺陷（圖21）。

• 結(jié)束語

通過以上分析，得到以下2個結(jié)論。

• 經(jīng)過在Autoform軟件中理論的分析及現(xiàn)場生產(chǎn)實驗驗證，確認了頂蓋天線安裝凸臺的標準制造工藝，即上整形工藝，此方法可用于類似零件的工藝設計。
• 通過實驗驗證，側(cè)整形時正壓料板壓料力不足也是產(chǎn)生缺陷的關鍵因素之一，所以側(cè)整形時必須保證足夠的正壓料板壓料力。

參考文獻：

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