SUV 車型頂蓋外板A 面數據偏差分析與研究(下)

文／張新龍，趙鋒，牛恒仁，王力，劉帥·中國第一汽車集團有限公司

《SUV車型頂蓋外板A面數據偏差分析與研究》（上）見《鍛造與沖壓》雜志2023 年第4 期

SUV 車型頂蓋外板A 面補償分析

產品A 面補償分析

根據前面分析，由于采取A 面中線區域型面全面補償，會有整體正向回彈的趨勢，所以后部的負回彈塌陷區域暫時不進行補償。針對該款SUV 車型頂蓋外板全工序型面的長度方向中心進行A 面補償，如圖4 所示，圖中方框區域為補償位置，前端中部型面(A 處)最大補償量為2.0mm，中段中部型面(D 處)最大補償量為1.5mm，前段和中段過渡區(B 處)型面則進行光順補償，補償量為1.1mm。

圖4 A 面補償后型面數據狀態

根據A 面補償后的型面狀態分析，可以確認頂蓋外板A 面(A 處/B 處/C 處/D 處)對應的長度方向上中線區域型面明顯增高，尤其中部的補償可以有效地控制中部的脹形定型狀態，從而提升A 面的整體剛性。

CAE 回彈數據分析

為了更好地確認產品A 面補償后型面狀態，進行原產品A 面回彈數據的確認并做數據對比，以此作為型面修改的基礎數據。

⑴成品件支撐回彈確認。

如圖5 所示，合理的支撐能夠均衡回彈的不均勻狀態，且狀態左右對稱。

圖5 產品A 面補償后成品件支撐回彈結果

⑵各工序A 面回彈數據對比。

如表1 所示，提取各工序A 面對應點回彈數據進行對比，確認工序工藝變化對回彈的影響。

各工序A 面回彈數據對比后可知，頂蓋外板長度方向中線區域在拉延工序顯示整體正回彈趨勢(A處/B 處/C 處/D 處/E 處)；修邊后，前部負回彈加劇(A 處)，中部正回彈變化(B 處/C 處/D 處/E處)，后部負回彈加劇(F 處)，中部正回彈變化與以往的頂蓋外板出現的趨勢相反；整形后，前部負回彈加劇(A 處)，中部正回彈加劇(C 處/D 處)，后部負回彈加劇(F 處)；天窗修邊整形后前部負回彈緩解(A 處)，天窗區域A 面消失(B 處/C 處/D 處)，后部向上翻邊帶動后部主棱線附近負回彈塌陷緩解(F 處)；全序回彈變化趨勢一致，均為前后塌陷狀態。

表5 工序A 面對應點回彈數據(單位：mm)

A 面補償后數據對比

頂蓋外板A 面補償后出現A 面數據不合格，整體趨勢為正值，與頂蓋外板A 面補償的型面數據(頂蓋長度方向中線數據)作對比，結果顯示補償過量(表6)，導致成品件鼓起變形。

表6 A 面數據與A 面補償的型面數據對比(單位：mm)

對比分析：A 面補償中，頂蓋外板長度方向中線(A 處/B 處/C 處/D 處/E 處) 補 償 量 較 大，導 致出件數據正值偏高，屬于補償過量的狀態。重新確認A 面補償思路，中部(B 處/C 處/D 處)成形不充分的主要原因是曲率變化引起的成形不均狀態，雖然主應力顯示不足，其實可以不進行模具A 面補償，因為大天窗頂蓋無影響，大天窗頂蓋翻邊整形工藝產生的立壁聚料狀態會將A 面自然隆起；后部(E 處/F 處)成形不充分的主要原因是后部(X/Y)雙向曲面平緩，處于脹形系數不足的狀態，并且主應力不足需要對模具進行A 面補償，雖然后序整形工藝產生的立壁聚料狀態會將A 面自然隆起，但是隆起范圍不會超過后部整形棱線附近區域80 ～100mm 范圍，如果頂蓋外板后部出現塌陷趨勢，可以對后部區域內A 面進行必要的補償。

SUV 車型頂蓋外板成形方案調整

A 面補償方案的調整

根據前面的A 面數據偏差原因分析可知，根本原因是A 面補償位置及補償量不合理導致的頂蓋外板A面出現正回彈的鼓起狀態，數據嚴重的正向超差，因此需要對A 面補償的方案進行調整。在CAE 分析中首先將A 面恢復到產品理論狀態，然后根據后部負回彈的塌陷狀態進行局部A 面補償，接著取消前部壓料區域的第二道壓料筋，最后進行全序符型。

如圖6 所示，頂蓋后部(M 處)負回彈塌陷區域主要是后部棱線深度整形導致的成形不均狀態，為了全序出件穩定，需要全序A 面補償(圖6 紅色弧線區域)，最高點補償量為1.4mm。

圖6 頂蓋外板模具A 面補償修改方案

如圖7 所示，頂蓋前端(N 處)負回彈的塌陷區域主要是壓料面雙筋控料，且尖角區域無雙筋導致的成形不均狀態，需要將第二道壓料筋(圖7 紅色方框區域)去除。

圖7 頂蓋外板拉延模具壓料筋修改方案

CAE 回彈數據分析

為了更好地確認修改方案的效果，取消前部第二道壓料筋及產品A 面重新補償后的回彈數據確認，以此作為再次修改的基礎數據。

⑴成品件支撐回彈確認。

如圖8 所示，合理的支撐能夠均衡回彈的不均勻狀態，且狀態左右對稱。

圖8 工藝更改后成品件支撐回彈結果

⑵各工序A 面回彈數據對比。

提取各工序A 面對應點回彈數據進行對比(表7)，確認工序工藝變化對回彈的影響。

表7 各工序A 面對應點回彈數據對比(單位：mm)

各工序A 面回彈數據對比后可知，頂蓋外板長度方向中線區域在拉延工序顯示前后負回彈趨勢(A處/B 處/C 處/E 處/F 處)；修邊后，前部負回彈加劇(A 處)，中部正回彈變化(B 處/C 處/D 處/E處)，后部負回彈變化不大(F 處)；整形后，前部負回彈加劇(A 處)，中部正回彈加劇(C 處/D 處)，后部負回彈加劇(F 處)；天窗修邊整形后，前部負回彈緩解(A 處)，天窗區域A 面消失(B 處/C 處)，后部向上翻邊帶動后部主棱線附近負回彈塌陷緩解(F 處)；全序回彈變化趨勢一致，均為前后塌陷狀態。

SUV 車型頂蓋外板成形方案確認

根據前面工藝更改后的CAE 分析中A 面回彈數據對比，頂蓋外板長度方向中線后部(E 處)，在天窗修邊整形及后部搭接邊上翻工序中，正回彈數據值較大，屬于補償過量的狀態，需要重新確認該工序A面補償思路。

頂蓋尾鰭安裝面(P 處型面)的鼓起狀態主要是由零 件后部全序A 面補償所導致，其中無工藝內容的OP40 工序凸型面對OP30 工序件的強行校形最為明顯，因此需要將OP40 天窗修邊整形及后部搭接邊上翻工序的后部A 面補償去除，恢復理論產品型面狀態，如圖9 紅色方框區域所示。

圖9 頂蓋外板天窗修邊整形及后部搭接邊上翻工序A 面修改方案

效果驗證

依據以上修改內容，更改型面后進行CAE 分析，確認頂蓋外板回彈狀態。

鑒于頂蓋外板成品件數據檢測屬于夾持狀態，CAE 分析中對成品件的回彈采取夾持回彈確認，可以看到成品件整體夾持回彈對角均衡，這是A 面支撐起作用的表現，基準區域數據合理，原有的正回彈超差狀態消除。如圖10 所示，A 處回彈值＋0.03mm，E 處回彈值－0.19mm，F 處回彈值－0.33mm，已經完成CAE 分析的既定目標，可以進行下一步的模具修改。

圖10 SUV 車型頂蓋外板夾持狀態下A 面回彈數據

結束語

經過前面的實例分析，針對SUV 車型頂蓋外板A 面數據偏差問題，采用CAE 分析的技術手段對產品成形性及回彈進行分析，找出工序工藝變化對回彈的影響，確認工藝設計對回彈變化的影響，通過量化對比的方法準確地進行工藝修改和A 面補償，能夠有效地控制頂蓋外板A 面數據合理性，從而解決SUV 車型頂蓋外板A 面數據偏差問題。