CN110293171A - 带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法，其中带有天窗的汽车顶盖冲压包括以下四道工序：第一工序为拉延，第二工序为修边、冲孔、侧整形，第三工序为修边、翻边、整形，第四工序为修边、冲孔、侧冲孔、侧整形、向上翻边；冲压工艺型面补偿方法是对第一工序至第三工序的模具型面进行补偿，采用本发明方法，通过前期CAE分析，对冲压工艺型面补偿，在工艺设计阶段制定工艺补偿方案，大大减少模具调试工作量，缩短顶盖这一类复杂覆盖件模具的交模周期，降低模具开发成本，提高大型覆盖件模具的品质。
Description
技术领域
本发明涉及汽车覆盖件零件制造领域，特别涉及一种带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法。
背景技术
汽车顶盖是重要的大型外覆盖件，通常汽车顶盖分为在汽车顶部上开天窗和不开天窗两种。
汽车顶盖的料厚一般在0.65-0.8mm之间，拉延深度浅，大部分变形、应力比较均匀，成形表面的应力数值远小于抗拉强度极限。如果刚性不足，行驶时会产生躁动现象而增加车内噪音，在工艺设计时要考虑，如何使顶盖在成形时材料能得到充分延展，并具有良好的强度、刚度和表面质量。
汽车顶盖的抗凹性能一般，容易产生塌陷。塌陷是一种与回弹等许多因素有关的板料冲压缺陷形式，主要表现为成形后制件尺寸在板平面法线方向出现异常偏离。汽车顶盖这种大尺寸且相对平坦的车身覆盖件成形时，极易出现塌陷。由于塌陷会给装配以及整车外观品质带来负面影响，故在生产中必须加以控制。因此顶盖的冲压工艺造型直接影响其成形品质。
冲压工艺中的拉延工艺设计，工艺补充部分按常规设计，确定冲压方向后，布置压料面，延长大部分外边面，设置拉延筋，在拉延工序没有进行工艺型面补偿，其它工序也没有对型面进行补偿。这种技术存在以下不足：按此设计的汽车顶盖这一平坦覆盖件工艺面，在成型过程中极易出现塌陷。汽车顶盖天窗型面塌陷问题，在顶盖调试阶段普遍存在，且整改困难，修复工作繁琐，需经过反复调试验证才能最终解决。现有汽车顶盖天窗位置出现型面塌陷，在型面Z向超差－1mm。
另外，汽车顶盖在成形中易出现较大的回弹，导致顶盖与天窗、发动机盖外板各部件的配合间隙很难满足公差要求，出现整车天窗漏水、顶盖匹配外观不良，玻璃密封条容易破损等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法，通过工艺补偿，解决形状平缓的带有天窗的汽车顶盖在拉延成形过程中，因抗凹性不足，产生的回弹、塌陷等表面质量缺陷。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法，其中带有天窗的汽车顶盖冲压包括以下四道工序：第一工序为拉延，第二工序为修边、冲孔、侧整形，第三工序为修边、翻边、整形，第四工序为修边、冲孔、侧冲孔、侧整形、向上翻边；冲压工艺型面补偿方法是对第一工序至第三工序的模具型面进行补偿，其特征在于，（一）第一工序拉延工艺型面补偿包括以下步骤：（1）在顶盖前端两侧边缘位置a1和a3分别抬高1mm，在顶盖前端中部位置a2抬高3mm，以a1、a2、a3三点为特征点，重构型面，重构型面与相邻各面光滑连接；（2）在顶盖前端天窗的前端外侧边缘两端位置b1和b3分别抬高1mm, 在顶盖前端天窗的前端外缘中部位置b2降低2mm，以b1、b2、b3三点为特征点，重构型面，重构型面与相邻各面光滑连接；（3）顶盖前端天窗后侧壁外缘c处，由翻边内侧边缘向外延伸U1的宽度范围内降低高度2mm，U1为40-50mm，重构型面，重构型面与相邻各面光滑连接；（4）顶盖中部天窗周缘d处，中部天窗翻边内侧周缘向外延伸U2的宽度范围内全部抬高1.5mm，U2为40-50mm，重构型面，重构型面与相邻各面光滑连接；（5）顶盖四周法兰边内侧边缘的四个角落位置e1、e2、e3、e4作强压处理，该四个角落强压处理的面积为100mm＊100mm，强压高度数值0.06-0.10mm；（6）在顶盖的每一筋条前端和后端位置f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10、f11、f12作强压处理，此处作强压处理分别向外延伸至筋条端部两侧30 mm范围、筋条前端前侧30 mm范围及筋条后端后侧30 mm范围，强压高度数值为0.06-0.10mm；（7）对拉延凸模和凹模上的所有型面在X、Y、Z方向上的尺寸均放大万分之五，对顶盖的变形作整体补偿；（二）第二工序修边、冲孔、侧整形工序工艺型面补偿包括以下步骤：对顶盖后端法兰边内侧边缘至筋条后端之间位置g区域内作强压处理，强压高度数值为0.04-0.06mm；（三）第三工序修边、翻边、整形工序工艺型面补偿包括以下步骤：在顶盖前端天边周缘m处，沿前端天窗轮廓内缘向外延伸50 mm范围内作强压处理，强压高度数值0.04-0.06mm；在顶盖中部天窗周缘n处，沿中部天窗轮廓内缘向外延伸50 mm范围内作强压处理，强压高度数值0.04-0.06mm。
本发明带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法具有如下有益效果：
1.对于刚性不好的特大型汽车覆盖件，采用本发明方法后，避免在成形后产生回弹、型面、外形尺寸与检具偏差较大的质量问题；
2.避免带有天窗的顶盖产生天窗处凹陷、塌角变形、翻边面回弹等质量缺陷；
3.保证带有天窗的顶盖在天窗处翻边、顶盖后端侧整形等冲压工序中压料可靠，外板件的表面质量得到充分保障；
采用本发明方法，通过前期CAE分析，对冲压工艺型面补偿，在工艺设计阶段制定工艺补偿方案，大大减少模具调试工作量，缩短顶盖这一类复杂覆盖件模具的交模周期，降低模具开发成本，提高大型覆盖件模具的品质。
下面结合附图和实施例对本发明带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法作进一步的说明。
附图说明
图1是带有天窗的汽车顶盖的产品的结构示意图；
图2是带有天窗的汽车顶盖的各工序的冲压方向和模具中心线视图；
图3是本发明带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法中第一工序型面补偿示意图；
图4是本发明带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法中第二工序型面补偿的示意图；
图5是本发明带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法中第三工序型面补偿的示意图；
图6是带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺中第一工序拉延成形分析回弹结果图；
图7是带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺中第一工序拉延成形分析回弹结果对比图；
图8是带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺中第三工序翻边、整形成形分析回弹结果图；
图9是带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺中第三工序翻边、整形成形分析回弹结果对比图；
图10是有天窗和无天窗汽车顶盖的冲压工艺的第一和第三工序分析回弹结果对比图各工序分析回弹结果对比图；
图11是带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺中第一工序拉延CAE成形分析图；
图12为带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺中拉延工艺的数模；
附图标号说明：1-前端天窗,2-法兰边,3-中部天窗。
具体实施方式
如图1所示带有天窗的汽车顶盖，汽车顶盖前端设有前端天窗，汽车顶盖中部设有中部天窗，该汽车顶盖产品的冲压包括以下四道工序：第一工序为拉延，绝大部分形状在一工序得到；第二工序为修边、冲孔、侧整形，需冲天窗孔，孔轮廓由翻边展开确定；第三工序为修边、翻边、整形，需在天窗处翻边；第四工序为修边、冲孔、侧冲孔、侧整形、向上翻边，需在天窗处侧整形。图2为各工序的冲压方向Z和模具中心线X、Y轴。
在此解释两个技术用语，型面的改变是指以几个特征点在高度Z方向的数值变化，通过曲面处理改变整个型面，并与各相邻表面曲率连续连接，即通过抬高或降低曲面上的几个点来修改整个型面。局部强压处理是指模具型面局部区域中，让凸模和凹模之间的间隙小于料厚值，让材料充分变薄，以提高材料的刚性、抗凹性。通常凸模和凹模之间的间隙为冲压材料的料厚值。
本发明带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法，是对第一工序至第三工序的模具型面进行补偿，冲压工艺型面补偿方法包括以下步骤：
（一）第一工序拉延工艺型面补偿包括以下步骤，请同时参见图3所示：
（1）在顶盖前端两侧边缘位置a1和a3分别抬高1mm（即在Z方向抬高1mm），在顶盖前端中部位置a2抬高3mm（即在Z方向抬高3mm），a1、a2、a3三点分别在前端法兰边两端和中部，以a1、a2、a3三点为特征点，重构型面（即型面的改变），与相邻各面光滑连接，即新的型面同时经过重新设计的a1、a2、a3三点，该三点与原来相邻各面光滑连接，重构型面由模具分析软件自动分析完成；
（2）在顶盖前端天窗的前端外侧边缘两端位置b1和b3分别抬高1mm（即在Z方向抬高1mm）, 在顶盖前端天窗的前端外缘中部位置b2降低2mm（即在Z方向降低2mm），以b1、b2、b3三点为特征点，重构型面（即型面的改变），重构型面与相邻各面光滑连接，即新的型面同时经过重新设计的b1、b2、b3三点，该三点与原来相邻各面光滑连接，重构型面由模具分析软件自动分析完成；
（3）顶盖前端天窗后侧壁外缘c处，由翻边内侧边缘向外延伸U1的宽度范围内降低高度2mm（即在Z方向降低2mm），U1为40-50mm，重构型面（即型面的改变），重构型面与相邻各面光滑连接，c处各点与原来相邻各面光滑连接，重构型面由模具分析软件自动分析完成；
（4）顶盖中部天窗周缘d处，中部天窗翻边内侧周缘向外延伸U2的宽度范围内全部抬高1.5mm（即在Z方向抬高1.5mm），U2为40-50mm，重构型面（即型面的改变），重构型面与相邻各面光滑连接，d处各点与原来相邻各面光滑连接，重构型面由模具分析软件自动分析完成；
（5）顶盖四周法兰边内侧边缘的四个角落位置e1、e2、e3、e4作强压处理，该四个角落强压处理的面积为100mm＊100mm，强压高度数值0.06-0.10mm，强压处理面积是由法兰边内侧边缘纵向和横向分别向内延伸延伸100 mm，即该处凸模与凹模间隙为料厚减去强压高度数值，冲压后使得制件在该处材料充分变薄；法兰边是顶盖周缘压出的安装边；
（6）在顶盖的每一筋条前端和后端位置f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10、f11、f12作强压处理，此处作强压处理分别向外延伸至筋条端部两侧30 mm范围、筋条前端前侧30 mm范围及筋条后端后侧30 mm范围，强压高度数值为0.06-0.10mm，即该处凸模与凹模间隙为料厚减去强压高度数值，冲压后使得制件在该处材料充分变薄；
（7）对拉延凸模和凹模上的所有型面在X、Y、Z方向上的尺寸均放大万分之五，对顶盖的变形作整体补偿。
（二）第二工序修边、冲孔、侧整形工序工艺型面补偿包括以下步骤，请同时参见图4所示：对顶盖后端法兰边内侧边缘至筋条后端之间位置g区域内作强压处理，强压高度数值为0.04-0.06mm，即该处凸模与凹模间隙为料厚减去强压数值，冲压后使得制件在该处材料充分变薄，确保顶盖右侧侧整形时压料充分；
（三）第三工序修边、翻边、整形工序工艺型面补偿包括以下步骤，请同时参见图5所示：在顶盖前端天边周缘m处，沿前端天窗轮廓内缘向外延伸50 mm范围内作强压处理，强压高度数值0.04-0.06mm；在顶盖中部天窗周缘n处，沿中部天窗轮廓内缘向外延伸50 mm范围内作强压处理，强压高度数值0.04-0.06mm，即该处凸模与凹模间隙为料厚减去强压数值，冲压过程中使得制件在该处材料充分变薄，确保顶盖天窗附近m、n区域在向下翻边时不变形。
本发明是根据拉延成形CAE分析回弹结果，根据分析情况，进行第一工序拉延工序工艺型面补偿。图6为第一工序拉延成形分析回弹结果图，图3为第一工序拉延工序型面补偿，根据图6进行补偿得到图3。图6中， “+”表示向外侧回弹，“-”表示向内侧回弹。如右侧大窗框处，回弹值数据有-0.406、-0.224、-0.659、-0.407等等，窗框处型面需进行工艺补偿，本发明步骤（一）是根据回弹数值有针对性地进行补偿。
图7为第一工序拉延成形分析回弹结果对比图，图中区域A为回弹区域，区域B为原始数模，结果显示的是顶盖原始数模和向外回弹区域，前者表示向内回弹并回弹数模被顶盖原始数模挡住。
图8为第三工序翻边、整形成形分析回弹结果图。图8中，“+”表示向外侧回弹，“-”表示向内侧回弹。如右侧大窗框处，回弹值数据有-0.527、-1.13、-0.773、-0.118等，窗框处型面需进行工艺补偿,根据回弹具体数值进行补偿。图9为第三工序翻边、整形成形分析回弹结果对比图, 图中区域A为回弹区域，区域B为原始数模。
图10为第一和第三工序分析回弹结果对比图，在天窗处回弹变化大，图中区域A为回弹区域，区域B为原始数模；从图中看出有必要在天窗处进行工艺型面补偿。
通过CAE成形分析发现，图11筋条末端即圆圈处变形不充分，显示灰色，有必要作强压处理。顶盖右侧位置g区域作强压处理, 提高其刚度要求。
根据CAE分析结果和顶盖零件特点，按照本发明方法分别对第一工序、第二工序、第三工序的冲压工艺型面进行补偿。按此补偿方案加工各模具型面，会减少模具调试工作量，克服冲出的产品因抗凹性不足，产生的回弹、塌陷等表面质量缺陷。图12为拉延工艺数模，其它工序的数模不一一列出。
在冲压车间，共分四个工序，四台冲压设备，使用平板毛坯，依次在第一、二、三、四副模具上冲压，模具型面已进行工艺补偿，经过四个冲压工序，得到了合格的带有天窗的顶盖产品。
以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明的结构并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.带有天窗的汽车顶盖的冲压工艺型面补偿方法，其中带有天窗的汽车顶盖冲压包括以下四道工序：第一工序为拉延，第二工序为修边、冲孔、侧整形，第三工序为修边、翻边、整形，第四工序为修边、冲孔、侧冲孔、侧整形、向上翻边；冲压工艺型面补偿方法是对第一工序至第三工序的模具型面进行补偿，其特征在于，（一）第一工序拉延工艺型面补偿包括以下步骤：（1）在顶盖前端两侧边缘位置a1和a3分别抬高1mm，在顶盖前端中部位置a2抬高3mm，以a1、a2、a3三点为特征点，重构型面，重构型面与相邻各面光滑连接；（2）在顶盖前端天窗的前端外侧边缘两端位置b1和b3分别抬高1mm, 在顶盖前端天窗的前端外缘中部位置b2降低2mm，以b1、b2、b3三点为特征点，重构型面，重构型面与相邻各面光滑连接；（3）顶盖前端天窗后侧壁外缘c处，由翻边内侧边缘向外延伸U1的宽度范围内降低高度2mm，U1为40-50mm，重构型面，重构型面与相邻各面光滑连接；（4）顶盖中部天窗周缘d处，中部天窗翻边内侧周缘向外延伸U2的宽度范围内全部抬高1.5mm，U2为40-50mm，重构型面，重构型面与相邻各面光滑连接；（5）顶盖四周法兰边内侧边缘的四个角落位置e1、e2、e3、e4作强压处理，该四个角落强压处理的面积为100mm＊100mm，强压高度数值0.06-0.10mm；（6）在顶盖的每一筋条前端和后端位置f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10、f11、f12作强压处理，此处作强压处理分别向外延伸至筋条端部两侧30 mm范围、筋条前端前侧30 mm范围及筋条后端后侧30 mm范围，强压高度数值为0.06-0.10mm；（7）对拉延凸模和凹模上的所有型面在X、Y、Z方向上的尺寸均放大万分之五，对顶盖的变形作整体补偿；（二）第二工序修边、冲孔、侧整形工序工艺型面补偿包括以下步骤：对顶盖后端法兰边内侧边缘至筋条后端之间位置g区域内作强压处理，强压高度数值为0.04-0.06mm；（三）第三工序修边、翻边、整形工序工艺型面补偿包括以下步骤：在顶盖前端天边周缘m处，沿前端天窗轮廓内缘向外延伸50 mm范围内作强压处理，强压高度数值0.04-0.06mm；在顶盖中部天窗周缘n处，沿中部天窗轮廓内缘向外延伸50 mm范围内作强压处理，强压高度数值0.04-0.06mm。
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