解決發(fā)罩外板沖壓件前擋風(fēng)玻璃處波浪變形問題

文／高秀峰，吳旭坤，趙繼鑫·廣汽本田汽車有限公司

針對(duì)發(fā)罩外板沖壓件前擋風(fēng)玻璃搭接處的波浪變形問題，通過對(duì)波浪變形的原因進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，解決了該處波浪變形問題。

隨著用戶審美的提高，汽車整車造型更加時(shí)尚、新穎，沖壓產(chǎn)品的造型也變得更加復(fù)雜。為滿足用戶的高品質(zhì)需求，沖壓產(chǎn)品品質(zhì)也要隨之提高。汽車發(fā)罩總成由發(fā)罩外板和發(fā)罩內(nèi)板通過包邊組合而成，發(fā)罩外板是車身上大型外觀零件，其造型復(fù)雜，表面質(zhì)量要求高，輕微的外觀變形都會(huì)降低整車的商品性。

在模具調(diào)試過程中，發(fā)罩外板前擋風(fēng)玻璃搭接處在翻邊、包邊工序經(jīng)常發(fā)生波浪變形等不良問題，采用常規(guī)的模具研配、調(diào)試手法只能輕微改善波浪變形，需要分析波浪變形產(chǎn)生的真正原因，從本質(zhì)上消除波浪變形不良問題。

本文結(jié)合發(fā)罩外板產(chǎn)品造型和模具結(jié)構(gòu)工藝，通過理論分析發(fā)罩外板前擋風(fēng)玻璃位置在翻邊、包邊工序產(chǎn)生波浪變形的原因，結(jié)合理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，提出消除發(fā)罩外板波浪變形模具的恒久方案。經(jīng)過批量生產(chǎn)的驗(yàn)證，模具恒久方案可行、有效，解決方案可以為發(fā)罩外板、行李廂蓋外板等模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

發(fā)罩外板擋風(fēng)玻璃處波浪變形分析

汽車沖壓模具工藝介紹

按照模具成形工藝劃分，汽車沖壓模具分拉延、修邊、翻邊、包邊等工藝模具。拉延確定產(chǎn)品的形狀，修邊將拉延件多余廢料切除，翻邊確定外周輪廓線，包邊將外板、內(nèi)板壓合在一起。修邊工序在將多余廢料切除時(shí)確定了產(chǎn)品的修邊線，后工序按已定的修邊線進(jìn)行翻邊、包邊。若已定的修邊線長度大于需求的翻邊線和包邊線長度，翻邊、包邊工序會(huì)出現(xiàn)材料堆積；若已定的修邊線長度小于需求的翻邊和包邊線長度，翻邊、包邊工序會(huì)出現(xiàn)材料拉扯，材料的堆積和拉扯均會(huì)引起外觀面的變形。

發(fā)罩外板產(chǎn)品造型分析

如圖1 所示，由于整車造型的需要，發(fā)罩與前擋風(fēng)玻璃搭接處的輪廓線為圓弧形。發(fā)罩外板在修邊工序確定了修邊線長度L1，后工序以修邊線L1為基準(zhǔn)進(jìn)行翻邊和包邊。由圖1 可知，翻邊線輪廓圓弧的半徑＞修邊線輪廓圓弧的半徑，即翻邊線長度L2＞修邊線長度L1；同理，包邊線輪廓圓弧的半徑＞翻邊線輪廓圓弧的半徑，即包邊線長度L3＞翻邊線長度L2＞修邊線長度L1。以圖1 中b 車型發(fā)罩外板為例，L1＝1513.4mm(基準(zhǔn))，L2＝1525.7mm(L1＋12.3mm)，L3＝1540.7mm(L1＋27.3mm)，L3＞L2＞L1。

圖1 發(fā)罩外板造型分析

發(fā)罩外板前擋風(fēng)玻璃處波浪變形分析

如圖2 所示，由于翻邊線長度L2＞修邊線長度L1，為了補(bǔ)償翻邊線與修邊線的周長差，翻邊時(shí)向外觀面進(jìn)行第一次“借料”，“借料”造成外觀面材料不均勻擾動(dòng)，導(dǎo)致前擋風(fēng)玻璃處的外觀面產(chǎn)生波浪變形；由于包邊線長度L3＞翻邊線長度L2，為了補(bǔ)償包邊線與翻邊線的周長差，包邊時(shí)向外觀面進(jìn)行第二次“借料”，前擋風(fēng)玻璃處的變形加劇。材料在翻邊、包邊過程中的兩次擾動(dòng)造成了發(fā)罩外板前擋風(fēng)玻璃處外觀面的波浪變形，極大的降低了發(fā)罩外板的商品性。

圖2 發(fā)罩外板波浪變形的原理

發(fā)罩外板擋風(fēng)玻璃處波浪變形對(duì)策

試驗(yàn)驗(yàn)證

通過理論分析，由于前擋風(fēng)玻璃輪廓圓弧修邊線、翻邊線、包邊線的周長差，翻邊、包邊時(shí)向外觀面“借料”是導(dǎo)致發(fā)罩外板前擋風(fēng)玻璃處波浪變形的直接原因。為了補(bǔ)償在翻邊、包邊工序的周長差，在修邊件的修邊線上開小口，翻邊時(shí)小開口第一次擴(kuò)大，補(bǔ)償翻邊線與修邊線的周長差；包邊時(shí)小開口第二次擴(kuò)大，補(bǔ)償包邊線與翻邊線的周長差。如圖3 所示，經(jīng)過多輪試驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)罩外板在修邊線上開小口，經(jīng)過翻邊、包邊后前擋風(fēng)玻璃處無波浪變形，外觀滿足品質(zhì)要求。

圖3 小開口試驗(yàn)

恒久方案

試驗(yàn)結(jié)果與理論分析相互印證，通過補(bǔ)償圓弧處修邊線、翻邊線、包邊線的周長差，可以解決前擋風(fēng)玻璃處的波浪變形不良。但在發(fā)罩外板修邊線上開小口，則無異于開裂不良，不符合產(chǎn)品品質(zhì)要求。若在修邊線上加小凸包，翻邊時(shí)小凸包被第一次壓平，補(bǔ)償翻邊線與修邊線的周長差；包邊時(shí)小凸包被第二次壓平，補(bǔ)償包邊線與翻邊線的周長差。

如圖4 所示，在發(fā)罩外板修邊線增加小凸包，不僅可以補(bǔ)充輪廓圓弧內(nèi)外徑差，而且滿足產(chǎn)品不能開裂的品質(zhì)要求。

圖4 模具凸包恒久對(duì)策

模具最優(yōu)方案選擇

在修邊件的修邊線增加凸包，可通過拉延工序或修邊工序?qū)崿F(xiàn)。若凸包在拉延工序?qū)崿F(xiàn)，由于拉延成形過程中材料流動(dòng)，先接觸到凸包的點(diǎn)會(huì)流入到外觀面引起發(fā)罩外板外觀變形。在修邊工序通過壓料板與下模的強(qiáng)壓實(shí)現(xiàn)凸包(圖5)，則可以避免凸包影響到外觀面。同時(shí)需要在翻邊、包邊工序凸包對(duì)應(yīng)位置的鑲塊進(jìn)行相應(yīng)的避空(圖6)。

圖5 修邊模具凸包

圖6 翻邊模具凸包處避空

在發(fā)罩外板修邊工序模具前擋風(fēng)玻璃的修邊刀口增加凸包造型，經(jīng)過修邊剪切時(shí)的成形，發(fā)罩外板修邊工序件上生成凸包造型，如圖7 所示。修邊線上的凸包可用于補(bǔ)償翻邊線、包邊線的周長差。

圖7 修邊工序產(chǎn)品凸包

如圖8 所示，經(jīng)過翻邊、包邊工序后發(fā)罩外板前擋風(fēng)玻璃處均無波浪變形不良，滿足整車外觀品質(zhì)要求，發(fā)罩外板前擋風(fēng)玻璃處的波浪變形得到完美的解決。

圖8 發(fā)罩外板前擋風(fēng)玻璃處無波浪變形

結(jié)束語

從產(chǎn)品造型、材料擾動(dòng)、模具成形的原因分析發(fā)罩外板前擋風(fēng)玻璃處產(chǎn)生波浪變形的原因，通過優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)工藝，解決了發(fā)罩外板前擋風(fēng)玻璃搭接處由于輪廓線造型和模具工藝缺陷導(dǎo)致的波浪變形不良。研究結(jié)果可為發(fā)罩外板、行李廂蓋外板模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考，為行業(yè)解決類似不良提供對(duì)策思路。未來整車造型會(huì)更加時(shí)尚、新穎，沖壓產(chǎn)品造型也會(huì)變得更加復(fù)雜，需要不斷改進(jìn)優(yōu)化過往的模具工藝，才能適應(yīng)時(shí)代及行業(yè)發(fā)展的要求。