側(cè)圍尾燈翻邊問題的解決方法

覃顯峰，鄧國朝

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州511434）

1 引言

汽車側(cè)圍外板質(zhì)量要求高，是沖壓工藝最復(fù)雜的零件之一。側(cè)圍尾燈位置的翻邊工藝復(fù)雜，質(zhì)量難以控制。側(cè)圍尾燈的翻邊結(jié)構(gòu)由尾燈結(jié)構(gòu)和尾燈盒的焊接方式?jīng)Q定。當(dāng)前汽車流行采用LED尾燈，而且一些車型的LED尾燈設(shè)計(jì)又窄又長。如果此類車型的尾燈盒采用激光焊接技術(shù)則側(cè)圍翻邊長度短沖壓易于實(shí)現(xiàn)，如果尾燈盒采用常見的點(diǎn)焊技術(shù)則要求側(cè)圍翻邊長沖壓不易實(shí)現(xiàn)。由于點(diǎn)焊的成本低，目前是許多主機(jī)廠常見的應(yīng)用方案。針對尾燈盒采用點(diǎn)焊工藝導(dǎo)致側(cè)圍翻邊的沖壓難題，本文從沖壓工藝和制件設(shè)計(jì)兩方面介紹解決問題的方法。

2 側(cè)圍尾燈翻邊問題

當(dāng)側(cè)圍尾燈采用LED光源，并且發(fā)光區(qū)域與鈑金貼近時(shí)，尾燈點(diǎn)焊一般只能從Z向打點(diǎn)，其典型結(jié)構(gòu)斷面如圖1所示。由于燈具與流水槽距離近，焊鉗進(jìn)出空間受到限制，為了能夠從Z向打焊點(diǎn)，要求加大側(cè)圍尾燈位置的翻邊角度并增加翻邊長度從而加大焊鉗的進(jìn)出空間。

圖1 尾燈點(diǎn)焊焊接斷面

某車型的尾燈結(jié)構(gòu)由于點(diǎn)焊焊鉗空間的要求，導(dǎo)致側(cè)圍尾燈翻邊角度α打開接近20°，翻邊長度接近30mm，如圖2所示。這樣尾燈翻邊成形不是垂直于沖壓方向（車身Y向）的純翻邊形式而是接近于整形；同時(shí)整形的分模線是反弧形曲線，整形導(dǎo)致焊接面起皺，翻邊圓角不順，如圖3所示。

圖2 側(cè)圍尾燈翻邊結(jié)構(gòu)及斷面

圖3 翻邊起皺及圓角不順

3 制造工藝優(yōu)化方法

側(cè)圍尾燈翻邊圓角不順直接影響整車外觀品質(zhì)，是不可接受的A類問題，如圖4所示，必須優(yōu)先解決。在工藝方案上優(yōu)化翻邊圓角不順的常見方法是減小過拉伸量，盡量在拉伸工序?qū)⒅萍A角成形出來，這樣拉伸工序硬化圓角特征后整形工序不會再產(chǎn)生變形，如圖5a所示。但過拉伸量太小也會帶來新的問題，一是圓角成形開裂，二是圓角滑移無法消除，如圖5b所示。

圖4 外觀圓角不良

圖5 減小過拉伸工藝

另一種方法是在翻邊工藝上進(jìn)行優(yōu)化，由于翻邊整形過程中材料不受控制最后聚在圓角位置擠壓變形，為了避免材料聚集就需要對其進(jìn)行充分的拉伸，通常采用的工藝是夾料翻邊，如圖6所示。通過在下模設(shè)置壓邊圈，上模翻邊刀塊下行與壓邊圈共同將材料夾緊后拉伸成形，保證材料一直緊貼著翻邊凸模圓角不會產(chǎn)生變形。

圖6 夾料翻邊

但是夾料翻邊會使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及增加調(diào)試難度，同時(shí)無法應(yīng)用于側(cè)翻邊區(qū)域；為了簡化沖壓工藝及降低制造的難度，還可以從制件設(shè)計(jì)上尋求優(yōu)化方案。

4 制件優(yōu)化設(shè)計(jì)

導(dǎo)致翻邊圓角不順的原因是因?yàn)榉吔嵌冗^大，所以圓角不順的優(yōu)化思路是減小翻邊角度，這樣成形過程就接近純翻邊。但是減小翻邊圓角就不能滿足點(diǎn)焊焊接的需求，這是一個矛盾點(diǎn)。要在減小翻邊角度的同時(shí)保證點(diǎn)焊焊鉗的空間，可將翻邊面分為兩部分，減小上部分的翻邊角度（通常稱為第一道翻邊角度）可以優(yōu)化圓角不順問題，打開下部分的翻邊角度可以保證點(diǎn)焊焊鉗的進(jìn)出空間，這樣就能同時(shí)解決兩個問題，如圖7所示。優(yōu)化翻邊角度后其翻邊成形CAE分析過程如圖8所示，在接近純翻邊狀態(tài)下，第一道翻邊的凹模圓角貼著凸模圓角刃入，先把圓角部分成形出來，然后緊拉著材料繼續(xù)向下成形，這樣就避免了成形過程中多余的材料擠到圓角位置造成其變形。

圖7 拋丸變形量分布范圍

圖8 翻邊CAE分析

針對反弧翻邊起皺，通常的思路是在翻邊面上挖缺口解決成形起皺問題，如圖9a所示，到翻邊缺口位置成形到底前3mm只有輕微波紋，成形到底合?；究梢詨浩健５欠吤嫱谌笨诤髤s帶來了新的問題，由于缺口位置翻邊短，翻邊刀塊接觸相對兩側(cè)遲，兩側(cè)開始翻邊后材料往缺口位置擠入，造成局部鼓起最終翻邊圓角不順，如圖9b所示。因此不能通過挖缺口來解決此處的翻邊起皺，只能增加凸臺特征來解決起皺問題，如圖10所示。

圖9 翻邊缺口CAE分析

圖10 吸皺特征

5 結(jié)論

汽車側(cè)圍尾燈處翻邊制件設(shè)計(jì)要兼顧沖壓和焊接的需求，需重視翻邊圓角不順和焊接面起皺的問題。在制造工藝上，通過減小過拉伸量和采用夾料翻邊可減少制件缺陷。在制件設(shè)計(jì)上，通過減小第一道翻邊角度并減小過拉伸量可以保證外觀圓角光順；然后將翻邊面從中間打開適當(dāng)?shù)慕嵌?，可以滿足點(diǎn)焊焊鉗的空間需求；最后通過增加吸皺特征解決焊接面起皺的問題。