改善翼子板與機(jī)蓋匹配的外觀R角質(zhì)量方案

黃源燾

（柳州福臻車體實(shí)業(yè)有限公司，廣西 柳州 545006）

0 引言

近年來隨著家用車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，獨(dú)特外觀造型的家用車能贏得消費(fèi)者的青睞。由于車型外觀變得更靚麗，隨之帶來的是汽車零件成形工藝設(shè)計(jì)難度的提升，如何制定合適的成形工藝方案，減少后期模具整改成為新的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)分析翼子板與機(jī)蓋配合位置結(jié)構(gòu)面，在進(jìn)行側(cè)整形后，出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)外觀R角變尖的缺陷，影響外觀輪廓的尺寸和美觀程度，嘗試多種成形方案后，最終采用增加小型側(cè)壓板進(jìn)行外側(cè)壓料的方案，該方案在模具制造后，得到了驗(yàn)證，改善了外觀R角變尖的缺陷。

1 翼子板造型和產(chǎn)生的缺陷

圖1所示為某款家用SUV車型的翼子板零件，采用尖型鳥嘴式設(shè)計(jì)方案，凸顯前大燈造型的美觀。與翼子板配合的機(jī)蓋輪廓是弧形，加上內(nèi)部搭接的結(jié)構(gòu)面底部深度不均以及減少回彈用的各種凸筋造型的影響，進(jìn)行側(cè)整形時(shí)，造成外觀輪廓R角變尖的問題。

圖1 翼子板

1.1 CAE分析時(shí)發(fā)現(xiàn)R角缺陷

普通工藝預(yù)修邊后，翼子板和機(jī)蓋搭接整形完成后的CAE分析結(jié)果，如圖2所示，通過剖面結(jié)構(gòu)看出R角有變尖的情況。

圖2 R角變尖的區(qū)域

如圖2截面A-A所示，零件外觀R角明顯變小，并脫離凸模，這種缺陷不僅改變了翼子板與機(jī)蓋外板的間隙大小，而且這種急劇變化是一小段。當(dāng)機(jī)蓋外板被抬起時(shí)，顯現(xiàn)翼子板的R角變尖，影響美觀度，消費(fèi)者不允許這種缺陷存在。

1.2 零件產(chǎn)生R角缺陷探討

模具設(shè)計(jì)初期，對(duì)于零件成形時(shí)出現(xiàn)該缺陷，首先在零件造型上查找原因，如果零件造型還能優(yōu)化，應(yīng)該提出設(shè)變請(qǐng)求，將零件優(yōu)化到理想狀態(tài)，再通過合適的成形工藝方案消除缺陷。

1.2.1 保證垂直翻邊

側(cè)整形方向應(yīng)平行于A面搭接的翻邊面，如圖3所示，首先選擇側(cè)整形方向是與第一斜面平行，保證在整形的后半階段是垂直翻邊。第二斜面由于回彈原因，會(huì)留有角度，一般相對(duì)第一斜面夾角為3°～5°。第一斜面范圍為圖3（a）所示梯形框內(nèi)，若原零件的第一斜面（見圖3（b））不能以一個(gè)斜楔角度（箭頭指向）進(jìn)行側(cè)翻邊整形，需要提出ECR進(jìn)行設(shè)變，將第一斜面更改成按一個(gè)角度拉直，便于指定側(cè)整形方向。

圖3 零件第一斜面區(qū)域

1.2.2 搭接面結(jié)構(gòu)

圖4所示虛線位置是由A面外觀R角按側(cè)整形方向平移所得，這是整形時(shí)接觸R角最為理想的位置,但由于搭接關(guān)系復(fù)雜，導(dǎo)致底部存在高低差，需要提出數(shù)模設(shè)變將高低差盡量縮小，高低段過渡區(qū)域不能急劇。如圖5所示的不合理造型，高低落差大，過渡段區(qū)域急劇，還存在尖角，更容易造成開裂缺陷。

圖4 搭接底面應(yīng)與A面曲率近似

圖5 不合理的底部搭接造型

1.2.3 側(cè)壁上臺(tái)階

由于側(cè)整形首先接觸到板料搭接面底部，其存在高低起伏的造型，導(dǎo)致接觸順序不理想的問題不可避免，但是后半程進(jìn)行垂直翻邊時(shí)，一定要將整個(gè)外觀R角同時(shí)向下翻，所以就要在側(cè)壁上設(shè)計(jì)一級(jí)臺(tái)階，如圖6所示，這樣能保證垂直翻邊時(shí)，外觀R角的一致性。

圖6 一級(jí)臺(tái)階位置與趨勢(shì)

1.2.4 料邊設(shè)計(jì)

零件R角變尖有一部分原因是由長邊與短邊的過渡區(qū)域起皺造成，圖7所示顯示了翻邊過程中有起皺趨勢(shì)，過多的材料會(huì)在整形時(shí)出現(xiàn)反向力，將外觀R角頂變形。

圖7 CAE分析的料邊起皺缺陷

側(cè)整形過程如圖8所示，在整形過程中，刀塊將起皺區(qū)域壓平，作用力如圖8中F所示，由于此處多料，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向作用力F1，在反向作用力F1作用下，出現(xiàn)圖8所示R角鼓起。如果在翻邊刀塊上加工零件的凹R角，在最后翻邊到底時(shí)使用刀塊對(duì)變尖的R角進(jìn)行2次整形，強(qiáng)制壓回到原來的R角形狀，這樣并不會(huì)解決R角變尖的問題，還可能導(dǎo)致A面產(chǎn)生面品質(zhì)量問題，如A面起鼓等，在外板料上使用這種工藝方案不合理。

圖8 翻邊整形時(shí)產(chǎn)生反向作用力使R角變形

針對(duì)上述問題，提出設(shè)變請(qǐng)求，將料邊更改成圖9所示的樣式，經(jīng)過CAE驗(yàn)證，這種方式可以有效解決長邊與短邊過渡區(qū)域在整形時(shí)出現(xiàn)起皺的問題。

圖9 料邊減小的方式

CAE分析得到圖10所示的結(jié)果，縮短料邊后，起皺趨勢(shì)減小，成形到底后R角變尖的結(jié)果也有明顯改善。

圖10 CAE分析對(duì)比

2 工藝優(yōu)化方案

2.1 拉深工藝補(bǔ)充優(yōu)化

針對(duì)R角變尖起鼓問題，是由于過拉深后，整形時(shí)接觸板料順序不一致以及造型限制等因素造成的，可以嘗試將R角在拉深時(shí)先成形一部分，這樣在整形時(shí)，使用壓料板壓住已經(jīng)成形的R角部分，一定程度可以解決R角變尖的問題。

圖11所示為需要側(cè)整形的區(qū)域?qū)?/3的R角成形到位，然后無缺陷區(qū)域過渡，在后工序進(jìn)行整形時(shí)，壓料板壓住這部分R角，一定程度上可以弱化R角變尖，但不能完全解決，由于R角已成形一部分，生產(chǎn)時(shí)在后工序?qū)辶戏旁谕鼓Ｉ蠒?huì)出現(xiàn)此處輪廓R角干涉凸模型面的風(fēng)險(xiǎn)。

圖11 成形R角區(qū)域

2.2 整形區(qū)域拉深補(bǔ)充面上增加凹筋

在拉深造型上增加凹筋，可以防止回彈過大，因?yàn)榘冀町a(chǎn)生過一次硬化，可以減小在整形時(shí)整形區(qū)域過于自由而加劇R角變尖的問題，凹筋范圍如圖12所示。

圖12 拉深工藝補(bǔ)充造型增加凹筋

2.3 增加活動(dòng)壓料板

在側(cè)整形刀塊的斜楔上增加一個(gè)行程合適的壓料板，使在刀塊接觸工序件前，壓料板首先將外部廢料壓住，限制整形區(qū)域外部自由，刀塊整形時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過多的反向作用力，保證外觀R角不會(huì)變尖。

側(cè)壓料板會(huì)在外側(cè)提前將板料壓彎，如圖13所示，并提前使板料接觸凸模，壓緊板料后，側(cè)整形刀塊再開始整形，得到的分析結(jié)果比無壓料板更好，如圖14所示。從圖14所示截面看，R角沒有變尖，沒有明顯離開凸模的趨勢(shì)，實(shí)際模具結(jié)構(gòu)如圖15所示。

圖13 CAE工具體

圖14 CAE分析結(jié)果

圖15 模具結(jié)構(gòu)

模具工作時(shí)實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程：圖16所示是壓料板剛壓緊板料，此時(shí)小側(cè)壓料板仍未接觸板料；圖17所示是小側(cè)壓料板先于側(cè)整形刀塊碰到板料，并進(jìn)行預(yù)彎曲；圖18所示顯示小側(cè)壓料板已經(jīng)運(yùn)動(dòng)到位，完成板料的預(yù)彎曲，起到外部壓料作用；圖19所示顯示板料邊界部分被小側(cè)壓料板壓緊，產(chǎn)生拉力，使整形過程中板料外邊界受到約束。圖20所示為翻邊結(jié)束前3種狀態(tài)，到底前8、3、1 mm，可以看出R角沒有發(fā)生變形。

圖16 開始閉合狀態(tài)

圖17 預(yù)彎曲狀態(tài)

圖18 預(yù)彎曲結(jié)束

圖19 板料外側(cè)受到拉力

圖20 翻邊到底前表現(xiàn)

實(shí)際模具成形的工序件如圖21所示，R角沒有發(fā)生變尖的情況，采用目測(cè)及手摸外觀R角的表現(xiàn)都較理想。

圖21 實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)出件

3 結(jié)束語

改善方案首先從翼子板與機(jī)蓋搭接位置造型面進(jìn)行分析，找到問題所在，并提出能改善零件成形性的多個(gè)設(shè)變方向；再進(jìn)入工藝方面，從更改拉深造型和增加側(cè)壓料板方案考慮，在以上因素共同作用下，降低了側(cè)整形后產(chǎn)生R角變尖的風(fēng)險(xiǎn)，為零件成形時(shí)遇到類似問題提供參考。