成形制件面品問題的改善研究

張 躍，胡彥昭，劉 帥，張晨輝

（長城汽車股份有限公司，河北 保定 071000）

0 引言

影響汽車外板件成形面品問題的因素有產品設計、工藝設計、模具結構設計、模具與板料狀態等，因模具結構設計引起的成形制件面品問題在設計階段難識別、調試階段難整改、生產階段易復發。現通過歸納因模具結構設計引起的成形制件面品問題，分析問題類型并制定改進措施，解決因模具結構設計引起的成形制件面品問題。

1 模具結構引起成形制件面品問題分析

通過收集某車型因模具結構設計引起的制件面品問題，對生產現場產生的問題進行跟蹤確認以規避影響成形制件面品的模具結構設計，達到提升白車身沖壓制件品質的目的。由圖1可知，由模具結構引起的成形制件面品問題集中在側圍、翼子板等外板件上，翼子板與側圍的問題超過82%，因此以翼子板和側圍為研究對象，研究成形其模具結構中的斜楔結構、力源設計、鑲件拼縫、制件定位、型面背空、修邊干涉、機床補償等因素，如圖2所示。由圖2可知，斜楔結構、力源設計、鑲件拼縫3個要素的問題占比接近50%，因此從力源設計對翼子板翻邊、斜楔結構對翼子板側整形、鑲件拼縫對側圍整形的影響3個方面進行闡述。

圖1 成形制件問題統計

圖2 問題類型統計

2 力源設計對翼子板翻邊的影響

某車型翼子板的成形工序包含翻邊，該車型翼子板結構如圖3所示，材質為HC180BD，料厚為0.65 mm，抗拉強度為320 MPa。

圖3 翼子板結構

根據壓料力計算公式：

式中：L——翻邊線總長度，mm；t——料厚，mm；Rm——制件抗拉強度，MPa；k——經驗系數（內板取15%，外板取30%）。

計算P=23.8 kN，成形翼子板模具結構設計時一般選擇2.4 kN的氮氣彈簧，氮氣彈簧布置區域的壓料芯型面均進行背空處理，前期翼子板壓邊力力源設計方案如圖4所示，2種方案能提供的壓邊力P=11×2.4=26.4 kN＞23.8 kN，但這2種布置方案均存在缺陷，燈角、輪弧位置氮氣彈簧布置距離較遠，且未完全對正特征區域，導致翼子板翻邊面品問題的產生。

圖4 翼子板壓邊力力源設計

針對上述布置方案進行優化，燈角位置布置2個氮氣彈簧，增大此處的壓邊力以減輕燈角處因翻邊產生的面品凹坑；輪弧位置增加氮氣彈簧布置，且正對輪弧特征位置，以滿足特征處翻邊時所需較大的壓邊力；A柱搭接位置增加2個氮氣彈簧，以滿足此處成形所需的壓邊力，具體布置如圖5所示。該方案能提供的壓邊力P=18×2.4=43.2 kN，比原方案增加了16.8 kN，這種在面品易發生問題的區域進行飽和式布置的方案能有效規避面品問題的產生。

圖5 壓邊力力源優化設計

3 斜楔結構對翼子板側整形的影響

翼子板的成形還包含側整形，側整形部位的結構如圖6所示，翼子板此部位因為回彈導致需要多輪整改，斜楔結構極易引起制件拉傷缺陷。

圖6 翼子板側整形部位

側整形斜楔結構主要分為3類，分別是日本標準、中國標準、德國標準。日本標準的斜楔結構上模是吊楔、正壓料芯和側壓料芯，下模是旋轉斜楔，如圖7（a）所示，該斜楔結構易于后期整改，但結構復雜、，加工成本高、維修不便。中國標準的斜楔結構上模是正壓料芯，下模是本體斜楔和側整斜楔，如圖7（b）所示，該斜楔結構簡單、加工成本低、維修方便，但一體式壓料芯整改調試不便。德國標準的斜楔結構上模是正壓料芯和側壓料芯，下模是本體斜楔和側整斜楔，如圖7（c）所示，該斜楔結構簡單、加工成本低、維修方便，易于整改調試，但正、側壓料芯存在拼縫，會引起新的成形面品問題。經研究，在德國標準斜楔結構的正、側壓料芯間增加鎖死結構，待模具調試完畢后正、側壓料芯可鎖死，消除成形面品問題。

圖7 標準斜楔結構

4 鑲件拼縫對側圍整形的影響

某車型側圍成形包含整形，該車型翼子板結構如圖8所示，側圍材料為DC56D+Z，料厚為0.7 mm。

圖8 側圍結構

整形鑲件結構以前采用拼接式，如圖9（a）所示，鑲件分為2塊，結構簡單易于加工，鑄造性好、強度高，但門框上側B柱鑲件拼縫位置在成形制件時會產生拉傷且有壓痕，解決該缺陷問題，先從工藝方面進行改善，調整工藝補充和整形線；其次與鑄造企業合作，解決大型鑲件（長度≥2 m）的鑄造精度問題，進行一體式結構設計，一體式鑲件如圖9（b）所示，一體式整形鑲件能解決側圍整形時成形制件拉傷和壓痕問題。

圖9 整形鑲件結構

當前主流的一體式整形鑲件結構如圖10（a）所示，可完全規避圖10（b）所示的壓痕，提升汽車開門時可視區顧客的精細感知。

圖10 實例效果對比

5 結束語

翼子板、側圍等外覆蓋件的部分面品問題可通過模具結構的優化解決，因力源設置所引發的面品不良、翹曲、研合率低等問題可通過增加氮氣彈簧數量、調整氮氣彈簧位置、壓料芯設置隨形筋等方法解決；因模具結構引發的成形制件拉傷、壓痕、整改不便等問題可通過將分體式機構改為一體式、一體式拆分再優化的方案解決。針對不同模具結構引發的成形制件面品問題，靈活調整相應模具結構，從源頭上解決成形制件面品問題。