汽车侧围外板冲压工艺分析与优化

1冲压工艺概述

1.1冲压工艺定义

在汽车的日常车身制造过程中,尤其对于大型的车身覆盖件来说,冲压成形工艺起到了关键作用。因为大型的车身覆盖件尺寸结构较大,且形状较为复杂,相关的质量要求也较高,所以冲压工艺具有极大的优势。当前轿车车身的覆盖件、客车各类骨架、载重货车货箱板、驾驶室以及车前饭金件等的制作都应用了冲压成形工艺。

1.2冲压工艺工序

(1)冲裁:此工序主要包含剖切、冲孔、修边以及落料等,其主要任务是分离板料。

(2)弯曲:此工序的主要任务是沿着弯曲线把板料按照一定形状、角度等进行弯曲。

(3)拉深:此工序的主要任务是进一步改变空心件尺寸和形状,或者把平面板料制作成各类开口的空心件。

(4)局部成形:此工序主要包含整形、翻边、校平以及胀形等,其主要任务是将冲压件或者毛坯的形状通过相应局部变形加以改变。

2某汽车侧围外板冲压工艺分析

2.1制件结构概况

某汽车侧围外板选择采用DC06FC型号材料,厚度是0.8mm,外形尺寸是3210mm×1470mm×335mm。对于汽车的侧围外板而言,其尺寸的精准度以及表面的整体质量主要由后续设计的结构以及产品造型所决定。因此,在初期有关人员应当对其成形的相关工艺进行全面分析,以便确保有效降低模具的制作成本,确保制件的整体质量。在完成模拟分析后,有关人员应当进行侧围外板拉延变薄分析,能够发现该侧围外板具有较大开裂风险的位置共有5个,如图1所示。侧围外板拉延的模拟如图2所示。

图1拉延变薄分析

从图中可知,在位置1代表的前门框A柱和位置2代表的

图2拉延模拟

前门门槛尖角的变薄率为30.3%以及36.7%,存在极高的开裂隐患。在位置3代表的后门下端门槛与位置5代表的后门腰线立壁面的变薄率为24.7%以及21.1%,也存在一定程度的开裂隐患。在位置4代表的后保安装板立壁面的减薄率为23.5%,此处通常在经过工序0P30整形后形成最终的产品造型,而变薄率使其在整形时会存在极高的开裂隐患。

经过对位置6的起皱、成形分析,此处的起皱变量达到了0.025,经过相应判定,能够得出其起皱的路径比单轴拉伸曲线低。

2.2分析问题

结合侧围外板整体造型,对上述问题进行如下分析:

(1)位置1以及位置5的变薄率较高,其原因主要是此处存在较为复杂的造型,且二者的立壁面角度是92°、93°,在后续的拉延工艺中,二者的深度是188mm、129mm,成形深度很深[1]。(2)位置2、位置3和位置5处变薄率高的原因主要是前两者经拉延,成形深度为111mm,位置5成形深度为261mm,使得材料在成形过程中很难流入,最终导致金属成形塑性下降。(3)在分析过程中得知,在结束拉延的10mm以及3mm时,位置6已经存在起皱现象,使得此处会有较多的材料流入,且此处挠曲弯曲能低于外力功,最终导致此处受到不均匀的力,材料失稳、弯曲、起皱。

2.3汽车冲压工艺优化

为解决上述问题,制定了如下工艺优化方案:

(1)为了对走料进行控制,在此工艺的补充面增加加强筋,经过实践发现,起皱现象并未获得良好转变,因此此方案不可行。(2)为了对走料进行控制,增加加强筋的高度,使之从原来的2mm高度增加至8mm。实践发现,此方法能够使起皱现象获得良好转变。经过检测,增加加强筋的高度后,起皱变量从最初的0.0289降至0.0079,却发现立壁面最大变薄率发生了变化,高达36%,在后续施工中通过对工艺的补充面加以调整,能够有效防止出现开裂现象。经过以上调整以及优化,各个零件、位置的起皱现象都有所好转,虽然部分位置存在强压迹象,在经过电泳之后,板件的外观、整体质量等都符合标准要求。

2.4优化结果

针对位置1、位置2、位置3、位置5发生的开裂现象,技术人员在调试模具的过程中,对以上位置内压边圈研配的实际情况进行调整,对工艺补充面加以优化,能够使其达标。

然而在优化、调整位置4发生的开裂现象时,技术人员在调试模具过程中发现,即使对模具进行了准确研配,经过工序oP30整形时依然会发生开裂,且后保上端的导角甚至会整条都发生开裂现象。因此,技术人员又针对此问题采用了数控加工方式,对上述导角进行调整,同时取消此处的两个加强筋。但是在完成模具的研配以及对整形进行确认之后,此处上端仍然发生了开裂现象,宽度达到了1mm。为此,有关技术人员结合实际情况对此处开裂现象展开了深入分析,认为上述位置发生开裂现象的最根本原因是供应的材料不足,随后对拉延模位置的整体工艺加以分析,同时借助UG展开科学计算,获得了优化前后的工艺曲线,如图3所示。

图3对拉延模位置4补充工艺的优化

图中的曲线1是对原始工艺加以补充之后获得的曲线,曲线2是优化后的工艺补充曲线,且曲线2整体长度明显长于曲线1的整体长度,经过计算得出,曲线2比曲线1的长度长了1.5mm,且有益于后续的整形环节。因此,技术人员在实际工作过程中划定了整体后保安装面的上端作为更改区域,并且把造型的交接位置进行过渡:除此之外,对此位置型面进行拉延凸模,并采用氩弧焊进行补焊,同时以手工方式对凸模进行修整,以便将此凸模作为基准,对相应凹模进行研配,进而对此位置的角度合理放大,以便拉延、成形,最终经过工序oP30进行整形获得板件,其成形后的整体性能以及质量等均达标。对于位置6的起皱现象,技术人员在实际调试模具的过程中,通过将工序oP10的工艺补充面作为基准随后进行补焊等,进而对走料进行有效控制。技术人员在研配模具后发现,位置6依然存在一些轻微的起皱现象。为了最大限度地消除此现象,以便对其进行深入优化,技术人员在工序oP20的整形模具立壁面进行了强压,使得起皱现象获得良好转变,并且在后续完成电泳之后,位置6的起皱问题被完全解决。

3汽车侧围外板冲压工艺其他缺陷的优化建议

通常情况下,汽车侧围外板冲压工艺主要包含侧翻边、拉伸以及冲孔修边,经过实际的生产流程会出现3种缺陷:

(1)汽车的制件、尾门间配合位置出现翻边或者褶皱,导致后续对其他冲压件进行搭接时产生裂缝:(2)汽车的制件、尾门间配合位置圆角大小并不均匀:(3)制件和车顶盖的冲压件搭接之后发生了"叠料"。以上缺陷都会导致汽车外观受到严重影响。对于上述缺陷,主要是对第三次冲压的侧翻边以及第四次冲压进行优化,对工艺衔接位置进行调整,调至搭接车顶盖处,并进行修边。经过以上优化,使原来制件的表面质量不达标以及尺寸精度不合格等问题得到了改善。

4结语

为了确保汽车侧围外板的整体质量,有关人员应当致力于为相应车型制定合理的冲压工艺计划。因此,有关人员需要在实际工作过程中不断积累、分析、总结并融合相关经验,以便在遇到问题时能够采取最合适的冲压工艺优化对策,进而为研制新产品、确保制件整体质量打下扎实的基础。