面向智能制造的汽車外覆蓋件棱線滑移線研究

阮林凡，朱梅云

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。中國(guó)制造2025，是中國(guó)政府實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。中國(guó)制造2025 提出，堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，堅(jiān)持“市場(chǎng)主導(dǎo)、政府引導(dǎo)，立足當(dāng)前、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破，自主發(fā)展、開(kāi)放合作”的基本原則。

中國(guó)制造2025 是更加具有針對(duì)性、更加具體化的行動(dòng)綱領(lǐng)，意在將中國(guó)的制造業(yè)從制造大國(guó)變成制造強(qiáng)國(guó)。其戰(zhàn)略方針是通過(guò)新一代的信息技術(shù)與制造業(yè)的融合，推進(jìn)以智能制造為主攻方向，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)向高效、高價(jià)值和低能耗的模式升級(jí)轉(zhuǎn)型。總之，中國(guó)制造2025 的核心就是智能制造。圖1 為汽車智能制造技術(shù)整車線示意圖。

圖1 汽車智能制造技術(shù)線

2 沖壓模具滑移線技術(shù)原理

隨著車身外觀設(shè)計(jì)的發(fā)展以及消費(fèi)者對(duì)棱線特征清晰度越來(lái)越高的要求，大量汽車都開(kāi)始采用銳棱（即小R 角），滑移風(fēng)險(xiǎn)加大。S811 項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段加強(qiáng)外覆蓋件質(zhì)量管控，并通過(guò)跟蹤S811 項(xiàng)目覆蓋件模具開(kāi)發(fā)過(guò)程，對(duì)滑移線進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，對(duì)比滑移線CAE 分析結(jié)果，建立滑移線控制技術(shù)方案及滑移線CAE 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，提升CAE 分析能力，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

制件板料放在壓邊圈上，凹模下行將料片邊緣緊緊壓在壓邊圈上，隨后上滑塊帶動(dòng)壓邊圈下行進(jìn)行反拉伸。板料與模具凸模部分區(qū)域型面接觸受力后仍然會(huì)流動(dòng)一段距離。拉延凹模到底前，板料接觸凸模棱線R 型面受力后會(huì)發(fā)生硬化，料厚相較附近區(qū)域明顯減薄。凹模繼續(xù)下行使板料在棱線R 上滑動(dòng)，此時(shí)板料受力相比板料初始接觸時(shí)小，板料硬化、減薄程度發(fā)生變化。凹模到底后棱線R 處板料硬化、減薄趨勢(shì)不均勻的問(wèn)題未能解決，導(dǎo)致此區(qū)域鈑金面質(zhì)量不良，在沖壓成型零件上稱為滑移缺陷。

3 沖壓模具滑移線實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究

3.1 滑移線工藝設(shè)置

3.1.1 調(diào)整沖壓方向

滑移線的產(chǎn)生就是因?yàn)槔饩€兩側(cè)的板料受力不均引起板料流動(dòng)不均造成的，為了保證板料在棱線處流動(dòng)均勻，可以對(duì)沖壓方向進(jìn)行調(diào)整，方法是沿滑移線滑移方向的反方向進(jìn)行沖壓角度的旋轉(zhuǎn)，原理就是對(duì)棱線兩側(cè)凸模的傾斜角度的調(diào)整，使棱線兩側(cè)板料流動(dòng)達(dá)到一致?tīng)顟B(tài)，棱線處的板料應(yīng)力達(dá)到平衡。如圖2 所示，S811 翼子板的拉延沖壓方向?yàn)檐嚿鞾 向旋轉(zhuǎn)18°，改善上部棱線滑移；S811 前門外板的沖壓方向?yàn)檐嚿鞾 向旋轉(zhuǎn)15°，有利于控制車身主棱線滑移情況。

圖2 S811 翼子板拉延沖壓方向

3.1.2 調(diào)整拉延筋系數(shù)或機(jī)床壓力

通過(guò)調(diào)整拉延筋、壓料面以及壓邊力等，控制材料的流動(dòng)性，使得進(jìn)料盡量均勻，控制料的流動(dòng)，使得料流動(dòng)過(guò)程中不超出R 角范圍。進(jìn)行拉深筋的設(shè)置時(shí)將拉深筋控制在最大，在成形性允許的情況要盡量將板料鎖死，對(duì)板料的流動(dòng)進(jìn)行控制，縮小板料流動(dòng)的范圍。當(dāng)板料無(wú)法鎖死或鎖死后仍有滑移時(shí)，對(duì)滑移線兩側(cè)的拉深筋力進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整原則為：增大滑移線反向一側(cè)的拉深筋力，或減少滑移線一側(cè)的拉深筋力。

3.2 滑移線實(shí)驗(yàn)結(jié)果

調(diào)整拉延筋系數(shù)或機(jī)床壓力，通過(guò)調(diào)整拉延筋、壓料面以及壓邊力等，控制材料的流動(dòng)性，使得進(jìn)料盡量均勻，控制料的流動(dòng)，使得料流動(dòng)過(guò)程中不超出R 角范圍。進(jìn)行拉深筋的設(shè)置時(shí)將拉深筋控制在最大，在成形性允許的情況要盡量將板料鎖死，對(duì)板料的流動(dòng)進(jìn)行控制，縮小板料流動(dòng)的范圍。當(dāng)板料無(wú)法鎖死或鎖死后仍有滑移時(shí)，對(duì)滑移線兩側(cè)的拉深筋力進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整原則為：增大滑移線反向一側(cè)的拉深筋力，或減少滑移線一側(cè)的拉深筋力。

3.3 優(yōu)化工藝補(bǔ)充

對(duì)產(chǎn)品拉深工序的工藝補(bǔ)充造型的形狀進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，加高滑移線流動(dòng)方向反方向的工藝補(bǔ)充的高度，讓工藝補(bǔ)充部分提早于棱線處先接觸板料，保證棱線兩側(cè)板料進(jìn)入均勻，滑移量控制在尺角范圍內(nèi)。比如S811 翼子板輪眉處的滑移線通過(guò)工藝補(bǔ)充的優(yōu)化，使得棱線接觸板料遲，優(yōu)化滑移線的產(chǎn)生，如圖3 所示。

圖3 S811 翼子板工藝補(bǔ)充

3.4 滑移線試驗(yàn)驗(yàn)證

圖4 為翼子板滑移線研究實(shí)驗(yàn)與試驗(yàn)對(duì)比圖片，通過(guò)發(fā)蓋外板沖壓件滑移線模擬分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與試驗(yàn)驗(yàn)證相對(duì)比，對(duì)比結(jié)果表面：

圖4 S811 翼子板棱線滑移分析

（1）翼子板滑移結(jié)果與設(shè)定判定標(biāo)準(zhǔn)基本符合。

（2）翼子板棱線走料痕跡與CAE 分析滑移線基本一致，體現(xiàn)為接觸滑移。

（3）翼子板表面最大接觸應(yīng)力95MPa 大于屈服強(qiáng)度的10%，滑移未體現(xiàn)是由于偏大的接觸應(yīng)力在R 角處，未在平面位置。

4 結(jié)論

（1）本文面向汽車智能制造技術(shù)，對(duì)汽車模具楞線滑移線技術(shù)進(jìn)行研究，研究結(jié)果表明，模具滑移線工藝設(shè)置中的調(diào)整沖壓方向、調(diào)整拉延筋、壓料面以及壓邊力等方法可以有效控制模具成形中滑移角的大小，同時(shí)可以減少滑移量，并且保證沖壓件的成形質(zhì)量和制件剛度。

（2）汽車沖壓模具滑移線技術(shù)的研究，有效推進(jìn)汽車智能制造的快速發(fā)展。