CN109590689B - 一种镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，包括如下步骤：模具数控加工，模具型面超精加工，微变形热处理，保护式型面推光，圆角流线式过渡，拉延筋优化，修边模具刃口钝化，翻边模具托料芯扩大化，反拉延式调试。发明的优点：使模具高精度、符合力学曲线、受力顺畅，从而解决了镁铝合金板材表面粘滞性和表面易划伤问题，也解决了大量材料性能问题造成的回弹开裂等产品缺陷；使材料的回弹效果得到了控制、且总结出了经验数据，从而使镁铝合金汽车覆盖件外板得以受控化成型，从而解决了回弹不受控、无法再次成型，产品合格率低的问题。

Description

一种镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法

技术领域

本发明涉及汽车模具加工，特别是指一种镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法。

背景技术

汽车覆盖件主要是通过钣金成型的汽车外壳金属件，目前以钢板为主，汽车覆盖件模具的成型的主要材料也是钢板，但是伴随着汽车技术的进步和新能源汽车技术的发展，汽车轻量化和汽车舒适性要求的不断提高，新材料在汽车的应用已经成为各大汽车厂家追逐的重点，而新材料的冷冲压成型是最经济有效的途径，从目前已有的技术来看，高强板、铝合金、镁铝合金等材料成型的汽车覆盖件是新材料使用的主要方向，从目前技术来看，高强板的材料汽车覆盖件成型技术已经基本完成了车身内板的成型，铝合金板件也在汽车主要外覆盖件实现了成型技术，但是镁铝合金汽车覆盖件冷作成型受材料本身性能的材料延展率低、时效性较快、表面易损伤、成型过程不可控、回弹大、合格率难以把握等因素影响，无法实现板材的冷作冲压成型，成为了行业发展的难点和痛点。

现有汽车覆盖件外板模具成型技术，主要针对于钢板和高强度钢板进行冷作成型，但是同样的技术成型镁铝合金汽车覆盖件外板时，会出现材料延展率不够，零件开裂；材料时效性和材质本身属性问题造成成型结果不受控；材料表面粘滞性问题造成材料表面易划伤，无法完成高质量的产品；材料回弹较强，成型后无法再次成型，成型产品合格率低等问题。

发明内容

本发明提出一种镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，来解决上述问题，制造出可以实现镁铝合金汽车覆盖件外板冷冲压成型的汽车覆盖件外板模具，从而生产高品质的镁铝合金汽车覆盖件外板。

本发明的技术方案是这样实现的：一种镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，包括如下步骤：a模具数控加工；b模具型面超精加工；c微变形热处理；d保护式型面推光；e圆角流线式过渡；f拉延筋优化；g修边模具刃口钝化；h翻边模具托料芯扩大化；i反拉延式调试。

所述的步骤a中，采用数控机床将模具铸件进行仿形加工，加工采用倾斜轴加工和等高线加工；分为粗、半精和精三次加工成型。

所述的步骤b中，超精加工为高速轻切削；超精加工顺序为：关键平面-内部复杂小型形状-立面-外围区域；刀具运行模式：关键平面的大面积平缓区域整体回字型加工，在加工大面积平缓区域时忽略范围内的小型复杂形状，做直线横越，然后对小型复杂形状采用等高线逐一加工的模式加工，对于立面区域，采用倾斜轴加工或等高线加工，自内而外加工。

所述的步骤c中，采用激光淬火或者感应淬火；淬火前需对淬火区域做轻量抛光，以去除毛刺、碎屑和少量刀具凸起痕迹；拉延模具大面积平缓区域淬火针对凸圆角进行淬火，表面光谱呈黄白色后移动，确保淬火区域均匀连续；后续模具镶块采用激光淬火或者感应淬火，淬火在镂空栅格工作台上进行。

所述的步骤d中，模具型面推光采用油石分级进行；前期采用交叉推光和十字推光，后期沿运动过程材质运动方向进行；先用美工纸将所有型面圆角覆盖，覆盖范围为圆角和紧邻过渡区域，然后对大平面平缓区域进行逐级推光，完成后取下美工纸，对圆角进行推光，最后整体均匀过渡，完成表面的推光工作。

所述的步骤e中，过渡采用手工油石打磨完成，根据产品流线和补充筋的CAE走料分析，将补充区域的所有圆角转化为相互光滑平缓过渡的圆角，将产品区域所有圆角去硬点钝化过渡，以达到整体模具形成完美流线的效果。

所述的步骤f中，拉延筋最佳筋宽高比应为5：4，方形筋上下角圆角不小于R3mm，圆形筋上弧度不小于R10mm，下过渡圆角不小于R3mm，筋空腔中部空间应为料厚1.5倍以上。

所述的步骤g中，修边模具刃口采用圆弧口，材质切断采用撕裂方式。

所述的步骤h中，扩大托料芯间隙3-7mm，实现材料的成型过程自由脱落。

所述的步骤i中，任何工序回弹类问题，全部返拉延工序进行调整，调整过拉延量为1:1.4-1:1.7。

发明的优点：1）通过模具型面超精加工、微变形热处理、保护式型面推光和圆角流线式过渡；使模具高精度、符合力学曲线、受力顺畅，从而解决了镁铝合金板材表面粘滞性和表面易划伤问题，也解决了大量材料性能问题造成的回弹开裂等产品缺陷；实现了镁铝合金板材的冷冲压成型，且保证产品的高精度；2）通过拉延筋优化、返拉延式调试，使材料的回弹效果得到了控制、且总结出了经验数据，从而使镁铝合金汽车覆盖件外板得以受控化成型，从而解决了回弹不受控、无法再次成型，产品合格率低的问题；3）通过翻边模具刃口钝化，解决了镁铝合金板件碎屑多，刃口容易冷焊产生切屑瘤，无法大批量修冲的问题，从而实现了批量化量产；4）通过翻边模具托料芯间隙扩大化，解决了产品翻边时与模具抱死，无法顺利脱模，强制顶起引发的产品面品缺陷和精度缺陷，从而实现了产品的最后成型，成品率得以保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明步骤示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明以镁含量在6%以下的镁铝合金板材为主要模具成型材料，厚度在0.4-4mm之间，针对材料本身的成型难题，利用新的加工制造工艺和模具重点结构，来完成镁铝合金汽车覆盖件外板模具的制造，以完成镁铝合金汽车覆盖件外板的冷冲压成型，生产高品质汽车外板覆盖件。

如图1所示，本发明的主要成型方法包括如下步骤：a模具数控加工，b模具型面超精加工，c微变形热处理，d保护式型面推光，e圆角流线式过渡，f拉延筋优化，g修边模具刃口钝化，h翻边模具托料芯扩大化，i反拉延式调试。

各步骤具体为：

a，模具数控加工，将模具铸件进行数控机床仿形加工，加工采用倾斜轴加工和等高线加工，分为粗、半精、精三次加工成型，加工步距0.4-0.8mm，加工精度0.05mm。

b，模具型面超精加工，在模具数控加工完成后，进行模具表面超精加工，以最大限度保证加工精度和连续性。

1）超精加工转速进给设置，超精加工为高速轻切削，要求转速为8000-12000r/min，进给为6000-8000mm/min，以达到高速轻切削效果。

2）超精加工采用专项加工方式。超精加工顺序：关键平面-内部复杂小型形状-立面-外围区域；刀具运行模式：关键平面的大面积平缓区域整体回字型加工，在加工大面积平缓区域时忽略范围内的小型复杂形状，做直线横越，然后对小型复杂形状采用等高线逐一加工的模式加工，对于立面区域，采用倾斜轴加工或等高线加工，保证受力均匀，步距一致，步距0.4-0.5mm，自内而外加工，保证刀具磨损量外围集中。

c，微变形热处理，微变形热处理要求采用激光淬火或者感应淬火，淬火厚度2-6mm，硬度HRC56以上；淬火前需对淬火区域做轻量抛光，以去除毛刺、碎屑和少量刀具凸起痕迹；拉延模具大面积平缓区域淬火针对凸圆角进行淬火，淬火表面感应温度1200-1400摄氏度，表面光谱呈黄白色后移动，确保淬火区域均匀连续；后续模具镶块采用激光淬火或者感应淬火，淬火应在镂空栅格工作台上进行，以保证卫生清洁和快速散热，从而确保热处理的变形量不影响机床超精加工精度。

d，保护式型面推光。

1）推光油石顺序：模具型面推光采用油石分级进行，分别为：400号—800号—1200号—特种泡沫油石—1200号砂纸；逐级推进，从而实现型面光洁、连续、不伤害加工精度。

2）推光方向：前期采用交叉推光和十字推光，后期沿运动过程材质运动方向进行。

3）推光分级保护：先用美工纸将所有型面圆角覆盖，覆盖范围为圆角和紧邻5mm过渡区域，然后对大平面型面进行逐级推光；完成后取下美工纸，对圆角进行专业推光，最后整体均匀过渡，完成表面的推光工作。

e，圆角流线式过渡，因镁铝合金板材质软、易划伤、材料变形趋势难以确定、微小变形能造成较大整体影响等因素，因此镁铝合金汽车覆盖件外板模具需要进行艺术化处理，即对圆角流线式过渡，过渡采用手工油石打磨完成，根据产品流线和补充筋的CAE走料分析，将补充区域的所有圆角转化为相互光滑平缓过渡的圆角，将产品区域所有圆角去硬点钝化过渡，以达到整体模具形成完美流线的效果。

f，拉延筋优化，传统模具的拉延筋多采用方形或者圆形，以凸起高度变化来限制和锁料，达到实现充分拉延的目的，但传统筋的应用模式在镁铝合金汽车覆盖件外板模具应用过程中容易出现锁料力度和方向不均匀，产生无法预测的回弹和其他产品缺陷等问题。因此通过实验，本方法拉延筋最佳筋宽高比应为5：4，拉延筋宽度为6-25mm，方形筋上下角圆角不小于R3mm，圆形筋上弧度不小于R10mm，下过渡圆角不小于R3mm；筋空腔中部空间应为料厚1.5倍以上。

g，修边模具刃口钝化，常规材料的模具要求刃口锋利，以保证切落废料的顺畅程度；但镁铝合金板材因其质软、粘滞性强、易损伤等原因，锋利刃口在修边时会造成碎屑挤压，刃口材质滑移冷焊等一系列问题，不但无法完成修边，还会快速损毁模具。经过试验，修边模具刃口采用圆弧口，材质切断采用撕裂方式，可以避免以上问题，实现批量修冲，具体刃口钝化参数为，刃口圆角R0.5-R2mm。

h，翻边模具托料芯间隙扩大化，在翻边成型是，因产品易回弹、变形不确定等原因，材料会卡死模具当中，因此翻边模具托料芯间隙需要扩大化，大幅度扩大托料芯间隙，实现材料的成型过程自由脱落，合理扩大间距为3-7mm。

i，返拉延式调试，镁铝合金板材不具备二次成型性，二次成型结果不确定度极大，这也是其一直被认为无法确定变形情况的主要原因，因此，在产品调试过程中，不能用后续模具对产品进行缺陷纠正，所有问题应全部在拉延工序进行问题弥补，任何工序回弹类问题，全部返拉延工序进行调整，调整过拉延量为1:1.4-1:1.7；回弹变形类问题调试过程全部通过工序传导在拉延工序完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，其特征在于，包括如下步骤：a模具数控加工；b模具型面超精加工；c微变形热处理；d保护式模具型面推光；e圆角流线式过渡；f拉延筋优化；g修边模具刃口钝化；h翻边模具托料芯扩大化；i反拉延式调试；

所述的步骤b中，超精加工为高速轻切削；超精加工顺序为：关键平面-内部复杂小型形状-立面-外围区域；刀具运行模式：关键平面的大面积平缓区域整体回字型加工，在加工大面积平缓区域时忽略范围内的小型复杂形状，做直线横越，然后对小型复杂形状采用等高线逐一加工的模式加工，对于立面区域，采用倾斜轴加工或等高线加工，自内而外加工。

2.根据权利要求1所述的镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，其特征在于：所述的步骤a中，采用数控机床将模具铸件进行仿形加工，加工采用倾斜轴加工和等高线加工；分为粗、半精和精三次加工成型。

3.根据权利要求1所述的镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，其特征在于：所述的步骤c中，采用激光淬火或者感应淬火；淬火前需对淬火区域做轻量抛光，以去除毛刺、碎屑和少量刀具凸起痕迹；拉延模具大面积平缓区域淬火针对凸圆角进行淬火，表面光谱呈黄白色后移动，确保淬火区域均匀连续；后续模具镶块采用激光淬火或者感应淬火，淬火在镂空栅格工作台上进行。

4.根据权利要求1所述的镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，其特征在于：所述的步骤d中，模具型面推光采用油石分级进行；前期采用交叉推光和十字推光，后期沿运动过程材质运动方向进行；先用美工纸将所有模具型面圆角覆盖，覆盖范围为圆角和紧邻过渡区域，然后对大平面平缓区域进行逐级推光，完成后取下美工纸，对圆角进行推光，最后整体均匀过渡，完成模具型面的推光工作。

5.根据权利要求1所述的镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，其特征在于：所述的步骤e中，过渡采用手工油石打磨完成，根据产品流线和补充筋的CAE走料分析，将补充区域的所有圆角转化为相互光滑平缓过渡的圆角，将产品区域所有圆角去硬点钝化过渡，以达到整体模具形成完美流线的效果。

6.根据权利要求1所述的镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，其特征在于：所述的步骤f中，拉延筋最佳筋宽高比应为5：4，方形筋上下角圆角不小于R3mm，圆形筋上弧度不小于R10mm，下过渡圆角不小于R3mm，筋空腔中部空间应为料厚1.5倍以上。

7.根据权利要求1所述的镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，其特征在于：所述的步骤g中，修边模具刃口采用圆弧口，材质切断采用撕裂方式。

8.根据权利要求1所述的镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，其特征在于：所述的步骤h中，扩大托料芯间隙3-7mm，实现材料的成型过程自由脱落。

9.根据权利要求1所述的镁铝合金汽车覆盖件外板成型制造方法，其特征在于：所述的步骤i中，任何工序回弹类问题，全部返拉延工序进行调整，调整过拉延量为1:1.4-1:1.7。

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