側(cè)圍C柱精致感調(diào)試技術(shù)研究

陳文鋒，凌建兵，周雪峰

（四川成飛集成科技股份有限公司，四川 成都 610091）

0 引言

汽車外覆蓋件屬于單件生產(chǎn)，在零件成形的多個工序中都可能產(chǎn)生影響其表面質(zhì)量的問題，從而影響整車外觀的精致感。通過幾個項目反復(fù)試驗驗證，解決了這類問題，并減少了調(diào)試優(yōu)化工作，滿足了整車匹配的精致工藝要求，提升了整車外觀的美觀度。現(xiàn)以最具代表性的側(cè)圍C柱表面質(zhì)量的改善方法為例進(jìn)行研究，根據(jù)CAE 分析結(jié)果，在模具零件型面設(shè)計階段，對理論分析出現(xiàn)表面質(zhì)量缺陷的區(qū)域進(jìn)行加工數(shù)模削面處理補(bǔ)償及后期調(diào)試階段的研配補(bǔ)償來改善零件表面成形質(zhì)量。

1 缺陷檢查方法

油石打磨板材表面是檢查缺陷直觀的方法，用油石打磨時適度用力，以不使零件表面出現(xiàn)劃痕或變形為準(zhǔn)，根據(jù)零件造型沿車身縱向打磨；大平面的造型使用較長的油石進(jìn)行行程較大的水平打磨，發(fā)現(xiàn)油石打滑或打磨痕跡不明顯時，應(yīng)及時擦拭零件表面并清理油石上的鐵屑，圖1 所示是側(cè)圍C 柱區(qū)域工序件（拉深件和整形件）通過油石打磨后可見的表面缺陷痕跡。

2 缺陷產(chǎn)生原因分析

2.1 側(cè)圍外板成形工序

以側(cè)圍C 柱表面缺陷為例分析其產(chǎn)生的原因，研究解決和提升的方法。側(cè)圍外板一般經(jīng)過拉深、修邊整形、翻邊整形、翻邊沖孔等工序完成成形，板材成形過程復(fù)雜，受成形工藝方案、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、板材材質(zhì)、加工制造工藝、調(diào)試參數(shù)、過程質(zhì)量控制等多種因素影響，導(dǎo)致最終成形的零件出現(xiàn)表面質(zhì)量缺陷。圖2 所示為側(cè)圍外板經(jīng)過4 道工序成形，C 柱在OP10 拉深成形階段受零件圓角R的影響較小，拉深無法滿足成形要求，圓角R部分進(jìn)行了過拉深處理，通過OP20 整形到位，如圖3 所示。C柱區(qū)域在OP10、OP20 工序已成形達(dá)到零件尺寸要求，OP30、OP40工序只需排除C柱區(qū)域上、下模與工序件的干涉即可避免產(chǎn)生成形缺陷。

圖2 側(cè)圍外板成形工序

圖3 C柱過拉深圓角R剖面

2.2 AutoForm模擬分析

AutoForm 模擬結(jié)果顯示，C 柱圓角R周邊區(qū)域OP10、OP20 工序在鉗工研配著色未滿足理論要求的條件下，拉深和整形的工序件都出現(xiàn)了嚴(yán)重的表面質(zhì)量缺陷，如圖4所示，與現(xiàn)場實(shí)際工序件出現(xiàn)的表面質(zhì)量缺陷（見圖1）所示基本相符。這類表面質(zhì)量缺陷影響整車外觀，無法滿足整車外觀精致感要求。

圖4 AutoForm模擬C柱缺陷

2.3 模具零件研配著色問題分析

側(cè)圍C 柱在成形過程中，板料流經(jīng)圓角R時，圓角R根部與延伸面交接處冷作硬化變形反向上翹，如圖5（a）所示，反翹變形連成一條線，比圓角R延伸面略高0.03～0.1 mm，造成圓角R跟延伸面曲率變化較大，零件表面出現(xiàn)較大的凹陷，如圖5（b）所示。鉗工研配過程中難以準(zhǔn)確判定上下真實(shí)著色情況，研磨凹模時容易造成圓角R根部虛假著色現(xiàn)象；圓角R根部表面缺陷區(qū)域上、下模著色不能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)壓，無法通過強(qiáng)壓排除圓角R反向上翹變形，使零件圓角R根部周圍區(qū)域產(chǎn)生表面凹陷，影響整車表面的精致感。

圖5 圓角R處變形

3 制定整改方案

根據(jù)AutoForm 模擬分析結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)試整改表面質(zhì)量積累的經(jīng)驗，決定從模具基準(zhǔn)件檢查修復(fù)、前期加工數(shù)模削面處理、研配補(bǔ)償3個方面制定整改側(cè)圍C 柱表面質(zhì)量缺陷的策略，以滿足整車精致感工藝要求。

3.1 下模基準(zhǔn)修復(fù)

（1）淬火變形。側(cè)圍外板拉深模和整形模零件材料一般是MoCr 鑄鐵和GG70 鑄鐵，為了延長模具的使用壽命，須提高模具零件凸圓角R的硬度，增加模具零件在材料流動區(qū)域的耐磨性，因此需要在成形類模具零件的凸圓角R處進(jìn)行表面淬火。模具零件淬火后，材料的內(nèi)部晶粒變大，淬火區(qū)型面會增高0.02～0.05 mm，刀具在加工硬度相差40 HRC左右的淬火和非淬火交接區(qū)域時，切削量存在差異，不可避免地造成C 柱區(qū)域型面出現(xiàn)段差，如圖6所示。

（2）淬火變形修復(fù)。將鋼皮均勻涂抹藍(lán)油，放在凸模淬火區(qū)，雙手手指等距放在鋼皮上，平緩地來回推動，如圖7 所示。移開鋼皮會發(fā)現(xiàn)凸模圓角R淬火區(qū)大約5 mm 處有藍(lán)油，旁邊5～10 mm 處沒有藍(lán)油，再往中間大面積型面上有藍(lán)油，如圖8 所示。然后用硬質(zhì)合金鋼板銼對淬火區(qū)進(jìn)行研磨，研磨時動作要平緩，且要交叉研磨，禁止磨到?jīng)]有藍(lán)油的地方，不能把零件表面和圓角R修塌。因研磨量較小，僅0.02～0.05 mm，所以要反復(fù)用鋼皮涂抹藍(lán)油檢查，再通過觀察著色進(jìn)行研磨，直到整個型面都均勻著色后改用240＃油石，將大面平放在型面上來回交叉推光，并隨時用鋼皮檢查，防止用力不均導(dǎo)致圓角R塌角和型面凹坑。反復(fù)進(jìn)行作業(yè)，直至淬火區(qū)與整個型面光順連接無段差，再用砂紙拋光至Ra0.4 μm，如圖9所示。

圖7 修復(fù)工具及方法

圖8 淬火段差藍(lán)油顯示

圖9 修復(fù)后型面

3.2 加工數(shù)模削面補(bǔ)償處理

為了避免側(cè)圍C 柱成形時因圓角R冷作硬化而反向上翹的趨勢，通過對加工數(shù)模補(bǔ)償來改善，減少鉗工研磨工作量和虛假著色的誤判。具體方法：通過AutoForm 分析表面質(zhì)量存在問題的側(cè)圍C 柱區(qū)域，分別在拉深模和整形模的下模進(jìn)行適量的削面處理補(bǔ)償，上模壓料器進(jìn)行強(qiáng)壓處理，如圖10所示。

圖10 削面補(bǔ)償處理

3.3 研配著色補(bǔ)償

研配著色補(bǔ)償：板材修復(fù)工序件缺陷部位如圖11 所示，使零件表面質(zhì)量滿足要求，用修復(fù)后的零件來研配拉深和整形工序，減少鉗工對虛假著色的判定，提升缺陷區(qū)上、下模研配著色效率，滿足強(qiáng)壓需求來改善零件表面質(zhì)量。

圖11 缺陷修復(fù)部位

（1）使用拉深模基準(zhǔn)件對凸模進(jìn)行精修后，將上、下模合模安裝在壓力機(jī)上。型面研配過程中，主壓力≤理論壓力，打磨時沿線型方向運(yùn)動，避免打磨傷及棱線；研磨時，上、下模切削量不能過大，以免打磨過多而失去強(qiáng)壓效果；藍(lán)油涂刷均勻，以手指輕按后能在工序件上看見清晰指紋和模具本體為準(zhǔn)，每研磨一遍，用油石將上模推光，使表面粗糙度滿足要求，避免后期推光時造成著色率下降；反復(fù)進(jìn)行研磨推光，直至型面研合率滿足要求，強(qiáng)壓區(qū)型面著色呈發(fā)亮狀態(tài)，如圖12所示。

圖12 拉深模C柱研配著色

（2）使用整形模基準(zhǔn)件對凸模進(jìn)行精修后，將表面質(zhì)量修復(fù)后的工序件涂抹藍(lán)油，對壓料器進(jìn)行研磨。研配壓料器型面時，上、下模下止點(diǎn)設(shè)置在上模翻邊鑲件和下模整形鑲件差5 mm 左右接觸的位置，以不觸碰工序件為宜。用砂輪打磨研配時，砂輪與壓料器型面接觸要輕落輕起，交叉打磨，避免磨出凹坑而給后工序推光增加工作量。當(dāng)壓料器的工作區(qū)域都均勻著色80%后，保證整形凸模圓角R型面60 mm 區(qū)域和壓料器都要有強(qiáng)壓著色。然后用220＃油石推光壓料器型面至Ra0.8 μm。邊推光邊用工序件涂抹藍(lán)油檢查著色，直至翻邊整形圓角R的邊緣全部強(qiáng)壓著色，工作區(qū)域95%以上著色，如圖13所示。

圖13 整形模C柱研配著色

4 整改效果及應(yīng)用推廣

通過實(shí)施以上整改方案，解決了側(cè)圍C 柱表面質(zhì)量缺陷問題，整改后的零件如圖14 所示，最終零件與設(shè)計CAS 斑馬線一致，滿足外觀精致感要求，如表1所示。經(jīng)過后期在多個項目中的前后門外板C 柱搭接面、翼子板A 柱搭接面等外板件采取加工數(shù)模削面補(bǔ)償處理及調(diào)試階段研配著色補(bǔ)償措施，都取得顯著的效果，并形成了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

表1 外觀精致感工藝評價

圖14 整改后零件效果

5 結(jié)束語

在調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)零件表面質(zhì)量缺陷并采取措施進(jìn)行排除，需要調(diào)試技術(shù)人員掌握沖壓工藝、加工數(shù)模設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工裝配工藝以及現(xiàn)場研配調(diào)試等多項技術(shù)。通過理論準(zhǔn)確分析和現(xiàn)場不斷試模找到缺陷產(chǎn)生的原因，并根據(jù)不同的表面凹陷類型制定最優(yōu)的整改方案，總結(jié)能解決現(xiàn)場實(shí)際問題的方法并加以推廣。