CN101439377A - 一种汽车侧围外板与顶盖搭接处的冲压处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车侧围外板与顶盖搭接处的冲压处理方法,包括侧围外板拉延时模面的制作、对模面进行侧修边和对模面进行侧整形。制作拉延模面时,首先在模面修边线外的工艺补充面上,设计一个台阶。台阶的形成为:首先将侧围外板A面边界沿与A面相切方向往外延伸,长度在10mm内,然后在与冲压方向成3~20°夹角方向上制作工艺补充面,在工艺补充面上距离修边线以外3~20mm处,开始形成台阶。其中侧围外板A面边界是指侧围外板A面和侧围外板翻边处相交部分。A面是指外表面件的外观面。采用本发明所提出的方法,能够防止侧围外板顶盖搭接处A面变形,保证产品质量,消除一次冲击线和二次冲击线对A面的影响,同时能达到最合理的材料利用率。
Description
技术领域
本发明属于汽车白车身钣金件制造领域,特别是涉及汽车白车身钣金件的冲压制造和钣金成型分析。
背景技术
目前,随着汽车行业的不断进步,对汽车外覆盖件的外观质量、材料利用率等要求越来越高,这就要求设计人员不断地提高设计和制造工艺水平。在汽车白车身钣金件领域,侧围外板是白车身零件制造中的核心,它具有形状复杂、结构尺寸大、难成型,外表面质量要求高的特点。为达到最好外表质量,最高钢材料利用率的目标,对零件重要部位(具体部位见图1虚线区域)的工艺设计进行研究和改进。根据图1所示,侧围外板与顶盖搭接处侧围外板形状为弧形,且翻边处为负角,根据材料成型原理,侧整形时,由于材料的各项异性,容易引起侧围外板A面(即外观面)的变形,并且侧整形后的焊接面容易起皱、叠料和回弹。根据白车身功能要求,以上质量问题是工艺设计中急待解决的难题。通过调查和对比,发现在现有工艺中,此部分通常采用的工艺设计方法是先正修边,后侧整形,零件实际生产过程中经常出现变形、起皱等质量缺陷。下面以几种侧围外板为例,进行简单描述。
1.以B14侧围外板为例,对应位置模面设计的截面线如图2所示。零件在工艺安排上采取先正修,后翻边,最后侧整形。这种工艺方案产品A面拉延不充分,且修边距离离翻边位置远,修边后产生的应力大,以致翻边后导致产品A面变形明显,焊接面出现起皱叠料现象,因此较难保证翻边的质量。
2.以生产量最大S11侧围外板为例,对应位置模面设计的截面线如图3所示。零件在工艺安排上采取先正修,后翻边,最后侧整形。这种工艺方案省料但产品A面易产生冲击线,且修边距离翻边位置远,修边后产生的应力大,以致翻边后导致产品A面变形明显,出现起皱叠料现象。
3.再以S16侧围外板为例,对应位置模面设计的截面线如图4所示。产品在工艺安排上采取先侧修,后侧整形。这种工艺设计在初期生产阶段没有大的问题,但是当量产时,凹模圆角磨损比较严重,材料流动时阻力减少,材料流入量比较多,这就造成产品A面拉延不充分,翻边后焊接面的质量也很难保证,易出现起皱叠料等缺陷。
通过上述分析,可知有如下问题需要解决:
(1)防止侧围外板顶盖搭接处A面变形,保证产品质量;
(2)消除一次冲击线和二次冲击线对A面的影响;
(3)尽量减少应力,保证侧整形后产品的质量。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种汽车侧围外板与顶盖搭接处的冲压处理方法,包括侧围外板拉延时模面的制作、对模面进行侧修边和对模面进行侧整形,其特征在于:制作拉延模面时,首先在模面修边线外的工艺补充面上,形成一个台阶。台阶的形成为:首先将侧围外板A面边界沿与A面相切方向往外延伸,长度在10mm内,优选5mm;然后在与冲压方向成3~20°夹角方向上,优选10°夹角,制作工艺补充面;在工艺补充面上距离修边线以外3~20mm处,优选10mm,开始形成台阶。其中侧围外板A面边界是指侧围外板A面和侧围外板翻边处相交部分。A面是指外表面件的外观面。
台阶向下倾斜,与水平方向成3~20°夹角,优选成10°夹角;台阶的宽度控制在10mm以内,优选5mm。
进一步,根据具体修边角度,采用标准斜楔机构进行侧修边;侧围外板翻边处的侧整形采用整体斜楔一次侧整形。
采用本发明所提出的方法,不仅可以解决以上所述的缺陷,而且在保证产品质量的前提下,能达到最合理的材料利用率。
附图说明
图1:侧围外板示意图;
图2:现有侧围外板正修、翻边、侧整形示意图一;
图3:现有侧围外板正修、翻边、侧整形示意图二;
图4:现有侧围外板侧修、侧整形示意图;
图5:板料延伸率示意图;
图6:本发明补充台阶宽度对零件表面影响示意图;
图7:本发明第一次冲击线理论分析示意图;
图8:本发明第二次冲击线理论分析示意图;
图9:本发明侧围外板与顶盖搭接处的补充面截面线有效参数图;
图10:本发明侧围外板与顶盖搭接处的补充面截面线推荐参数图。
具体实施方式
下面对本发明的理论研究进行论述。
1、零件对应部位侧整形前后板料压缩量研究(结合图5)
板料在模具作用下产生了延伸和压缩,侧整形前后零件同圆心不同半径部位延伸状态(如图5中A、B):L1代表产品侧整形后状态,长度为100mm;L2代表板料拉伸到第一种半径状态时,长度为105mm;L3代表板料拉伸到第二种半径状态时,长度为110mm。比较板料从L2,L3状态下分别翻边到L1处时,二者的压缩量(此压缩量是变形和起皱的要因)如下:
A%=(105-100)/100=5%
B%=(110-100)/100=10%
由图5可见:拉延时,相对半径越大,孤线越长,侧整形时板料压缩量大,产品越易发生变形,出现起皱叠料现象。所以,为减少缺陷对零件质量的影响,在对此区域进行模面设计时,要以尽量减少相对半径,缩短弧长,进而减少侧整形时的压缩量、减少应力、控制板料流动为主导思想。
2、零件对应部位侧整形前后应力研究
板料在拉伸成型过程中,如果产生充分的塑性变形,会有效降低侧整形后导致反弹的应力,此处若设计一个台阶,增加板料阻力,让板料流动速度均匀且充分变形,对控制反弹会非常有用。
3、工艺补充面台阶越宽,产品A面和板料接触区域越多,对应表面拉延越不充分,零件易产生棱线(结合图6)。所谓的工艺补充面是指为了工艺需要,所补充的产品外的所有部分。
4、新型技术模面设计理论要素描述:
(1)第一次冲击线理论分析(结合图7):凹模圆角最先和板料接触形成冲击线,随板料成型过程向模芯方向流动,为保持产品A面质量,需控制其在A面以下。设计模面时,要充分考虑到冲击线是否会影响到A面。避免第一次冲击线的条件:
L*(1+EL%)>1,
其中L:压料板上板料的投影长度;
1:产品A面截面线长度;
EL%:板料延伸率。
(2)第二次冲击线理论分析(结合图8):为减少应力对反弹、变形的影响,设计了台阶式工艺补充面。当凹模向下运动时,凹模台阶圆角和板料接触产生一道压痕。为保持产品A面质量,需控制其在A面以下。避免第二次冲击线的条件:
L*(1+EL%)>1,
其中:L:二次冲击点后供成型A级表面的板料;
1:产品A面截面线长度;
EL%:板料延伸率。
根据以上理论研究,在做外覆盖件模面设计时,要考虑到产品的外观,避免A面产生滑移线和冲击线。保证焊接面的准确性和平整性。合理的材料利用率。针对侧围此区域特点,在此设计了新型的模面工艺方案,此方案的有效参数设置如图9所示。在有效参数范围内,推荐一个优选的参数设计如图10所示。
为了保证零件质量,控制材料流动均匀,让产品A面产生充分的塑性变形,需要在模面修边线外的工艺补充面上,增加一个台阶;为了减少侧整形对零件A面的影响,首先将产品A面边界(产品A面和产品翻边处相交部分),沿与A面相切方向往外延伸,长度在10mm内,优选5mm。然后在与冲压方向成3~20°,优选10°夹角方向上制作工艺补充面。考虑到侧修方便性、零件表面质量、斜楔的规格,这里采用标准的正装斜楔机构进行侧修。工艺补充面上距离修边线以外3~20mm,优选10mm处,开始设计台阶。考虑成型时材料流动均匀,台阶向下倾斜,与水平方向成3~20°夹角,优选10°。为了保证零件对应表面拉延充分,台阶的宽度控制在10mm以内,优选5mm。设计拉延墙(即压料面往上延伸连接工艺补充面的部分)时,须考虑到一次冲击线和二次冲击线对产品A面的影响。由图7和图8可知,通过优化拉延墙的角度,来改变一次冲击线和二次冲击线对零件表面质量的影响。拉延墙角度通常控制在3~20°。台阶二端的倒角应根据板料流动实际情况具体优化,倒角值一般在R3mm~R10mm。此模面设计方案通过在业内著名的有限元仿真分析软件AUTOFORM和PAM-STAMP的精确仿真验证,显示了产品A面拉延充分,冲击线未出现在产品的外观表面,侧整型后产品外观表面变形很小。在奇瑞公司主力车型M11的模面设计上也有体现,并经过实践生产来看,已经避免了起皱、叠料、变形、冲击线等缺陷。在材料利用率和产品质量之间取得一个良好的平衡,因此此新型模面工艺设计较适合中高档车的设计。
Claims (10)
1、一种汽车侧围外板与顶盖搭接处的冲压处理方法,包括侧围外板拉延时模面的制作、对模面进行侧修边和对模面进行侧整形,其特征在于:在拉延模面的制作过程中,首先在模面修边线外的工艺补充面上,形成一个台阶。
2、如权利要求1所述的冲压处理方法,其特征在于:台阶的形成为:首先将侧围外板A面边界沿与A面相切方向往外延伸,长度在10mm内,然后在与冲压方向成3~20°夹角方向上制作工艺补充面,在工艺补充面上距离修边线以外3~20mm处,开始形成台阶,其中侧围外板A面边界是指侧围外板A面和侧围外板翻边处相交部分,A面是侧围外板的外观面。
3、如权利要求2所述的冲压处理方法,其特征在于:侧围外板A面边界沿与A面相切方向往外延伸的长度为5mm,在与冲压方向成10°夹角方向上制作工艺补充面,在工艺补充面上距离修边线以外10mm处,开始形成台阶。
4、如权利要求1-3任一项所述的冲压处理方法,其特征在于:台阶向下倾斜,与水平方向成3~20°夹角。
5、如权利要求4所述的冲压处理方法,其特征在于:台阶与水平方向成10°夹角。
6、如权利要求1-5任一项所述的冲压处理方法,其特征在于:台阶的宽度控制在10mm以内,优选5mm。
7、如权利要求1-6任一项所述的冲压处理方法,其特征在于:拉延墙与冲压方向的夹角为3~20°,拉延墙是指压料面往上延伸连接工艺补充面的部分。
8、如权利要求1-7任一项所述的冲压处理方法,其特征在于:台阶两端的倒角取R3mm~R10mm,优选R3mm。
9、如权利要求1-8任一项所述的冲压处理方法,其特征在于:根据具体修边角度,采用标准斜楔机构进行侧修边。
10、如权利要求2-9任一项所述的冲压处理方法,其特征在于:侧围外板翻边处的侧整形采用整体斜楔一次侧整形。
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