關于優(yōu)化汽車側(cè)圍外板沖壓工藝的幾點思考

李衛(wèi)山

摘 要：在汽車制造過程中，一輛汽車的外觀質(zhì)量在很大程度上取決于車身覆蓋件的質(zhì)量，因此在設計與生產(chǎn)過程中必須注重車身外覆蓋件的工藝，汽車側(cè)圍作為覆蓋件中的一部分，在切成品質(zhì)控制中發(fā)揮著至關重要的作用。沖壓作為一類先進的加工方式，其適用于加工各種復雜的形狀，具有自動化高和成本低等特征。但是就當前汽車側(cè)圍外板沖壓工藝現(xiàn)狀分析，還存在不同形式的失效行為，因此采取有效的措施對汽車側(cè)圍外板沖壓工藝進行優(yōu)化具有重要作用。

關鍵詞：汽車側(cè)圍外板 沖壓工藝 優(yōu)化措施

Reflections on Optimizing the Stamping Process of Automobile Side Panels

Li Weishan

Abstract：In the process of automobile manufacturing， the appearance quality of a car depends to a large extent on the quality of the body covering parts. Therefore， in the design and production process， attention must be paid to the craftsmanship of the outer body covering parts. The car side wall is used as the covering part. Part of it plays a vital role in the quality control of cuts. As a kind of advanced processing method， stamping is suitable for processing various complicated shapes and has the characteristics of high automation and low cost. However， according to the current analysis of the current automotive side panel stamping process， there are still different forms of failure behavior， so it is important to take effective measures to optimize the automotive side panel stamping process.

Key words：automobile side wall outer panel， stamping process， optimization measures

伴隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們出行的重要工具，特別是在經(jīng)濟全球化時代下，進一步加劇了汽車行業(yè)之間的競爭，企業(yè)制造企業(yè)要想從中脫穎而出，便需要根據(jù)市場的需求和改變，積極研發(fā)新產(chǎn)品和新工藝。而沖壓作為汽車制造的第一道工藝，沖壓件質(zhì)量的高低不僅影響著汽車的性能，而且還關系著汽車的生產(chǎn)成本、質(zhì)量以及壽命，因此高度重視沖壓工藝的優(yōu)化。

1 沖壓工藝簡介

1.1 沖壓工藝的概述

沖壓主要指的是根據(jù)金屬具有塑性變形這一特征，運用沖壓設備和模具對板料施以一定的壓力，實現(xiàn)板料發(fā)生分裂或者塑性變性的情況，從而獲得需要的圖像、尺寸以及性能的零件，將其稱為沖壓件[1]。

1.2 沖壓工藝工序

沖壓工藝主要由四道工序組成，分別是（1）沖裁（主要有剖切、沖孔、修邊、落料組成），這道工序的主要任務是將板料分離;（2）彎曲，這道工序的主要任務是沿著彎曲線將板料根據(jù)一定的角度或者形狀彎曲;（3）拉深工藝。開展拉伸的目的是改變空心件的外形或者尺寸，也可能是為了利用平面板料獲得類型各異的開口空心件;（4）局部成形（包含整形、翻邊、校正、脹形等等），其是為了以局部成形的方式改變毛坯或者沖壓件的外形[2]。

2 汽車側(cè)圍外板沖壓工藝分析

2.1 汽車側(cè)圍外板結(jié)構(gòu)分析

縱觀汽車的覆蓋件，側(cè)圍外板具有材料薄、尺寸大、形狀起伏復雜、尺寸精度要求高、表面質(zhì)量要求高等特征，在拉深時容易發(fā)生起皺、拉裂等情況。以某公司最新開發(fā)的汽車側(cè)圍外板（如圖1所示），材料為DC06，材料厚度為0.8mm，外形尺寸為2950mm×1340mm×410mm。從整體上看，該制件的開發(fā)難度比較高。

2.2 汽車側(cè)圍外板沖壓結(jié)構(gòu)分析

針對汽車側(cè)圍外板，除去落料這一環(huán)節(jié)外，其余的環(huán)節(jié)全部選擇生產(chǎn)線沖壓工藝完成。在這部分的施工中，最重要的工藝為落料、延伸，其中前者不用開展自動沖壓線，只需額外來戰(zhàn)開卷下料操作即可。汽車側(cè)圍外板零件沖壓生產(chǎn)過程中，除去落料這一工序，剩余工序均由四工位的機器人自動沖壓線上實現(xiàn)。在對沖壓工藝進行設計時，需要關注的重點內(nèi)容為不同零件采用怎樣的成形工藝，其原因為該工藝進行效果怎樣直接影響了產(chǎn)品外觀的質(zhì)量，除此之外，同時還應當明確工藝操作流程、原料利用率、應用模具的壽命等等。頂蓋搭接處作為汽車側(cè)圍外板的外表面，此處的形狀是伴有負角的弧形，所以生產(chǎn)時若想獲得理想的形狀便需要在斜楔機的輔助下對側(cè)面予以整形。另外在側(cè)整形過程中時，考慮到負角部分與外表面非常接近，難以對材料的流動性進行控制，容易引起A級面發(fā)生變形的情況，并且在完成側(cè)整工作以后，負角處容易發(fā)生回彈和起皺等情況，影響了搭接邊的質(zhì)量。當完成拉延工序后，需要對大部分覆蓋件采取正修的方式進行修邊，假如側(cè)修的方法會導致模具的尺寸增加時，那么便需要相應的增加鉗工研配的工作量。除此之外，考慮到側(cè)修廢料容易從下模斜楔座中滑出，但是滑出的空間會遭受一定限制，從而限制了廢料的滑出角度。如果采用正修邊的方式處理側(cè)圍上部和頂蓋搭接處，操作方法如下，正修邊，朝下翻邊到側(cè)翻邊整形，考慮到正修出的臺階較寬，會導致在拉延操作過程中材料流動性較差，容易出現(xiàn)輕微起皺的現(xiàn)象。并且由于該部位的修邊線和翻邊整形輪廓之間的距離太遠，容易出現(xiàn)修邊與翻邊后形狀差異較大的情況。除此之外，在翻邊操作時，因為表面的應力較大，如此便會導致變形情況加劇，這樣便會增加翻邊處發(fā)生疊料或者起皺等情況。在生產(chǎn)時，按照先側(cè)修邊再側(cè)翻整形的操作工序進行，這樣拉延獲得的形狀更加接近產(chǎn)品的形狀，從而便充分保證了整形后產(chǎn)品的質(zhì)量，這種工藝還能有效的避免延時材料至分模線處流入凸模的情況[3]。

2.3 汽車側(cè)圍外板沖壓工藝存在的問題分析

在開發(fā)汽車側(cè)圍外板的初期，最常見的沖壓工藝設計方案為拉深——沖孔修邊——側(cè)翻邊等等，但是在開展設計與制造實踐中，會發(fā)現(xiàn)存在一些缺陷和問題，從而影響制件的尺寸以及表面質(zhì)量。具體而言主要體現(xiàn)在：一是，在支架和汽車尾部銜接的部位，可能出現(xiàn)大小不均勻的R角，從而引起車身與車門制件之間存在縫隙，另外還伴有不均勻的情況，對汽車外觀質(zhì)量產(chǎn)生影響（如圖2所示）。二是，汽車頂蓋內(nèi)壓件與制件搭接后，發(fā)生疊料的情況，從而影響了制件的重量，嚴重時還可能發(fā)生制件開裂的情況（如圖3所示）。三是，汽車的尾門和制件配合處發(fā)生翻邊和褶皺的情況，導致尾門跟其他沖壓件搭接時，存在裂縫，從而影響了搭接的質(zhì)量，打開車門時，可以明顯看到搭接處縫隙，對汽車的外觀質(zhì)量與性能產(chǎn)生影響（如圖4所示）。

3 汽車側(cè)圍外板沖壓工藝優(yōu)化措施

汽車的側(cè)圍外板工藝之所以復雜程度較高，主要是將其和其他沖壓件進行對比的，要想減少沖壓工序，那么便需要重點研究沖壓技術和工藝收單，特別是要合理復合模具結(jié)構(gòu)，確保沖壓程序得以合理的復合，從而降低工序的成本。沖壓成形工藝作為汽車側(cè)圍外板制造過程中最常見的一大工藝，假如在開發(fā)側(cè)圍外板過程中關于外形設計、零件工程化階段和樣車階段沖壓工藝等考慮不充分，在后期制造模具時，便會增加零件制造工藝的復雜性，甚至還能夠出現(xiàn)無法制造模具的問題，當遇到這樣的情形時，采用對零件進行大幅度改變或者重新設計的解決措施，勢必會對整個汽車制造進度產(chǎn)生影響，導致開發(fā)成本支出增加，因此必須高度重視側(cè)圍外板沖壓工藝的優(yōu)化。在具體對汽車側(cè)圍外板進行沖壓操作時，除了需要復合常用的復合工藝，同時也需要復合傳統(tǒng)分開的工藝，通過這種方式實現(xiàn)汽車側(cè)圍外板沖壓工藝的優(yōu)化，減少工序。

3.1 修邊與整形復合

在汽車側(cè)圍外板后門這一區(qū)域中，整形區(qū)占據(jù)重要地位，其原因是該部位與修邊線相鄰，以傳統(tǒng)的模具為例，如果工藝選用的是修邊與整邊二者彼此分開的方式，便會產(chǎn)生不良影響。通過結(jié)合實踐分析，該部位整形量比較少，通常以變形與局部脹形最為常見，通常不會對修邊線產(chǎn)生影響，因此在設計模具結(jié)構(gòu)時，可以將修邊與整形復合，詳細而言就是一次性同時完成修邊、沖孔、斜修邊三道工序后再進行整形。

3.2 直翻邊整形與斜楔翻邊復合

當對汽車側(cè)圍外板尾燈處開展翻邊處理時，便會產(chǎn)生2個角度，并且從整體上看該處的空間非常狹窄，要想開展復雜的工藝難度較高，因此通常會把2個角度的翻邊分別安排在不同的工序中進行。如果要想實現(xiàn)沖壓工序的環(huán)節(jié)，那么便需要借助小型非標準小型非標準斜楔翻邊與直翻邊復合結(jié)構(gòu)模型，使二者之間形成結(jié)構(gòu)復合的形式，以便直翻邊與斜翻邊工序得以有序進行，最終一次性完成整個工序。

3.3 翻邊與斜楔沖孔復合

汽車的側(cè)圍外板上的輪罩安裝孔直徑存在一定公差，對精度提出了較高的要求，再加上孔的方向和修邊工序沖壓方向二者之間的夾角較大，這種情形便無法應用先沖孔再翻邊的沖壓工藝。所以，要想實現(xiàn)傳統(tǒng)沖壓成形，便只能通過拉深——斜楔修邊——直修邊——翻邊——沖孔五道工序。但是在優(yōu)化汽車側(cè)圍外板沖壓工藝后便可以適當?shù)目s減工序數(shù)量，其中最常見的手段便是直接采用直翻邊和斜楔沖孔復合的結(jié)構(gòu)，將側(cè)沖孔和直翻邊進行復合，最好在適當?shù)目s減該區(qū)域中的沖壓工序數(shù)量，將其控制在四道工序內(nèi)，同時還需要保證側(cè)孔的精度，從而提升側(cè)圍外板上整個沖壓工序的質(zhì)量[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，在汽車車身的開發(fā)與生產(chǎn)過程中，合理地應用沖壓工藝有助于縮短車身的開發(fā)周期，同時還能提高零件的質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本支出，充分地滿足了市場消費者對汽車需求，幫助汽車制造企業(yè)從激烈的市場中脫穎而出。因此，在對汽車的側(cè)圍外板進行生產(chǎn)時，首先需要制定出合理的沖壓工藝優(yōu)化方案，采取有效的優(yōu)化措施，提升制件的質(zhì)量。除此之外，在具體汽車的側(cè)圍外板沖壓過程中，還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓，結(jié)合汽車的側(cè)圍外板的各個參數(shù)與條件，制定出更加科學且高效的沖壓工藝，提高汽車開發(fā)質(zhì)量。

參考文獻：

[1]張浩.汽車側(cè)圍外板沖壓工藝分析與優(yōu)化[J].機電信息，2019，（20）：70-71.

[2]趙道智，蔡青峰，鄧丁， 等.汽車側(cè)圍外板沖壓工藝分析與優(yōu)化[J].科技風，2019，（31）：130，134.

[3]高雪峰，李巖，王鵬，等.汽車側(cè)圍外板沖壓工藝分析與優(yōu)化[J].中國高新區(qū)，2018，（14）：160.

[4]苗昂.汽車側(cè)圍外板沖壓工藝分析與優(yōu)化[J].建筑工程技術與設計，2018，（33）：4413.