側圍C柱精致感調試技術研究

陳文鋒，凌建兵，周雪峰

（四川成飛集成科技股份有限公司，四川 成都 610091）

0 引言

汽車外覆蓋件屬于單件生產，在零件成形的多個工序中都可能產生影響其表面質量的問題，從而影響整車外觀的精致感。通過幾個項目反復試驗驗證，解決了這類問題，并減少了調試優化工作，滿足了整車匹配的精致工藝要求，提升了整車外觀的美觀度?，F以最具代表性的側圍C柱表面質量的改善方法為例進行研究，根據CAE 分析結果，在模具零件型面設計階段，對理論分析出現表面質量缺陷的區域進行加工數模削面處理補償及后期調試階段的研配補償來改善零件表面成形質量。

1 缺陷檢查方法

油石打磨板材表面是檢查缺陷直觀的方法，用油石打磨時適度用力，以不使零件表面出現劃痕或變形為準，根據零件造型沿車身縱向打磨；大平面的造型使用較長的油石進行行程較大的水平打磨，發現油石打滑或打磨痕跡不明顯時，應及時擦拭零件表面并清理油石上的鐵屑，圖1 所示是側圍C 柱區域工序件（拉深件和整形件）通過油石打磨后可見的表面缺陷痕跡。

2 缺陷產生原因分析

2.1 側圍外板成形工序

以側圍C 柱表面缺陷為例分析其產生的原因，研究解決和提升的方法。側圍外板一般經過拉深、修邊整形、翻邊整形、翻邊沖孔等工序完成成形，板材成形過程復雜，受成形工藝方案、模具結構設計方案、板材材質、加工制造工藝、調試參數、過程質量控制等多種因素影響，導致最終成形的零件出現表面質量缺陷。圖2 所示為側圍外板經過4 道工序成形，C 柱在OP10 拉深成形階段受零件圓角R的影響較小，拉深無法滿足成形要求，圓角R部分進行了過拉深處理，通過OP20 整形到位，如圖3 所示。C柱區域在OP10、OP20 工序已成形達到零件尺寸要求，OP30、OP40工序只需排除C柱區域上、下模與工序件的干涉即可避免產生成形缺陷。

圖2 側圍外板成形工序

圖3 C柱過拉深圓角R剖面

2.2 AutoForm模擬分析

AutoForm 模擬結果顯示，C 柱圓角R周邊區域OP10、OP20 工序在鉗工研配著色未滿足理論要求的條件下，拉深和整形的工序件都出現了嚴重的表面質量缺陷，如圖4所示，與現場實際工序件出現的表面質量缺陷（見圖1）所示基本相符。這類表面質量缺陷影響整車外觀，無法滿足整車外觀精致感要求。

圖4 AutoForm模擬C柱缺陷

2.3 模具零件研配著色問題分析

側圍C 柱在成形過程中，板料流經圓角R時，圓角R根部與延伸面交接處冷作硬化變形反向上翹，如圖5（a）所示，反翹變形連成一條線，比圓角R延伸面略高0.03～0.1 mm，造成圓角R跟延伸面曲率變化較大，零件表面出現較大的凹陷，如圖5（b）所示。鉗工研配過程中難以準確判定上下真實著色情況，研磨凹模時容易造成圓角R根部虛假著色現象；圓角R根部表面缺陷區域上、下模著色不能實現強壓，無法通過強壓排除圓角R反向上翹變形，使零件圓角R根部周圍區域產生表面凹陷，影響整車表面的精致感。

圖5 圓角R處變形

3 制定整改方案

根據AutoForm 模擬分析結果，結合現場調試整改表面質量積累的經驗，決定從模具基準件檢查修復、前期加工數模削面處理、研配補償3個方面制定整改側圍C 柱表面質量缺陷的策略，以滿足整車精致感工藝要求。

3.1 下模基準修復

（1）淬火變形。側圍外板拉深模和整形模零件材料一般是MoCr 鑄鐵和GG70 鑄鐵，為了延長模具的使用壽命，須提高模具零件凸圓角R的硬度，增加模具零件在材料流動區域的耐磨性，因此需要在成形類模具零件的凸圓角R處進行表面淬火。模具零件淬火后，材料的內部晶粒變大，淬火區型面會增高0.02～0.05 mm，刀具在加工硬度相差40 HRC左右的淬火和非淬火交接區域時，切削量存在差異，不可避免地造成C 柱區域型面出現段差，如圖6所示。

（2）淬火變形修復。將鋼皮均勻涂抹藍油，放在凸模淬火區，雙手手指等距放在鋼皮上，平緩地來回推動，如圖7 所示。移開鋼皮會發現凸模圓角R淬火區大約5 mm 處有藍油，旁邊5～10 mm 處沒有藍油，再往中間大面積型面上有藍油，如圖8 所示。然后用硬質合金鋼板銼對淬火區進行研磨，研磨時動作要平緩，且要交叉研磨，禁止磨到沒有藍油的地方，不能把零件表面和圓角R修塌。因研磨量較小，僅0.02～0.05 mm，所以要反復用鋼皮涂抹藍油檢查，再通過觀察著色進行研磨，直到整個型面都均勻著色后改用240＃油石，將大面平放在型面上來回交叉推光，并隨時用鋼皮檢查，防止用力不均導致圓角R塌角和型面凹坑。反復進行作業，直至淬火區與整個型面光順連接無段差，再用砂紙拋光至Ra0.4 μm，如圖9所示。

圖7 修復工具及方法

圖8 淬火段差藍油顯示

圖9 修復后型面

3.2 加工數模削面補償處理

為了避免側圍C 柱成形時因圓角R冷作硬化而反向上翹的趨勢，通過對加工數模補償來改善，減少鉗工研磨工作量和虛假著色的誤判。具體方法：通過AutoForm 分析表面質量存在問題的側圍C 柱區域，分別在拉深模和整形模的下模進行適量的削面處理補償，上模壓料器進行強壓處理，如圖10所示。

圖10 削面補償處理

3.3 研配著色補償

研配著色補償：板材修復工序件缺陷部位如圖11 所示，使零件表面質量滿足要求，用修復后的零件來研配拉深和整形工序，減少鉗工對虛假著色的判定，提升缺陷區上、下模研配著色效率，滿足強壓需求來改善零件表面質量。

圖11 缺陷修復部位

（1）使用拉深?；鶞始ν鼓＿M行精修后，將上、下模合模安裝在壓力機上。型面研配過程中，主壓力≤理論壓力，打磨時沿線型方向運動，避免打磨傷及棱線；研磨時，上、下模切削量不能過大，以免打磨過多而失去強壓效果；藍油涂刷均勻，以手指輕按后能在工序件上看見清晰指紋和模具本體為準，每研磨一遍，用油石將上模推光，使表面粗糙度滿足要求，避免后期推光時造成著色率下降；反復進行研磨推光，直至型面研合率滿足要求，強壓區型面著色呈發亮狀態，如圖12所示。

圖12 拉深模C柱研配著色

（2）使用整形?；鶞始ν鼓＿M行精修后，將表面質量修復后的工序件涂抹藍油，對壓料器進行研磨。研配壓料器型面時，上、下模下止點設置在上模翻邊鑲件和下模整形鑲件差5 mm 左右接觸的位置，以不觸碰工序件為宜。用砂輪打磨研配時，砂輪與壓料器型面接觸要輕落輕起，交叉打磨，避免磨出凹坑而給后工序推光增加工作量。當壓料器的工作區域都均勻著色80%后，保證整形凸模圓角R型面60 mm 區域和壓料器都要有強壓著色。然后用220＃油石推光壓料器型面至Ra0.8 μm。邊推光邊用工序件涂抹藍油檢查著色，直至翻邊整形圓角R的邊緣全部強壓著色，工作區域95%以上著色，如圖13所示。

圖13 整形模C柱研配著色

4 整改效果及應用推廣

通過實施以上整改方案，解決了側圍C 柱表面質量缺陷問題，整改后的零件如圖14 所示，最終零件與設計CAS 斑馬線一致，滿足外觀精致感要求，如表1所示。經過后期在多個項目中的前后門外板C 柱搭接面、翼子板A 柱搭接面等外板件采取加工數模削面補償處理及調試階段研配著色補償措施，都取得顯著的效果，并形成了技術標準規范。

表1 外觀精致感工藝評價

圖14 整改后零件效果

5 結束語

在調試階段發現零件表面質量缺陷并采取措施進行排除，需要調試技術人員掌握沖壓工藝、加工數模設計、結構設計、加工裝配工藝以及現場研配調試等多項技術。通過理論準確分析和現場不斷試模找到缺陷產生的原因，并根據不同的表面凹陷類型制定最優的整改方案，總結能解決現場實際問題的方法并加以推廣。