CN113579046A - 汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法，包括以下步骤：（1）汽车前侧围外板拉延件的水平中线上侧的门洞周缘凹陷区域及左下转角处凹陷区域的凹模与凸模的间隙放大；（2）对拉延凹模进行挠度补偿，补偿特征线C线一周补偿值为0，模具中心C0处补偿值为0.3 mm，从补偿特征线C线到模具中心C0处补偿值从0mm逐渐增加到0.3mm；（3）对汽车前侧围外板拉延件局部A级面区域进行强压；（4）对汽车前侧围外板拉延件A柱的外侧区域表面进行强压0.08mm；（5）在汽车前侧围外板拉延坯料靠中部的门洞处及左侧靠下端位置的轮罩处开孔。本发明解决形状平缓的大型汽车覆盖件在拉延成形过程中，因抗凹性不足，产生的起皱、开裂、凹坑等表面质量缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及汽车覆盖件零件制造领域，特别涉及一种汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法。
背景技术
在汽车车身覆盖件中，汽车前侧围外板是乘用车上最为关键、最重要的冲压件之一，它外形尺寸较大，材料较薄，但起伏比较复杂，深度比较大，表面质量和尺寸精度要求高等特点，在拉深成形过程中，表面上不允许出现划痕、麻点、凹陷、棱线不清、波纹、皱纹等缺陷。
汽车前侧围外板材料多为DC05或DC06，料厚一般为0.7mm。零件冲压工艺安排，先在开卷线落料，然后上线生产，需经过4个冲压工序，第1个工序是拉延，后面各工序完成修边、冲孔、侧修边、翻边、整形等工作。其中，拉延工序是关乎零件成形质量的重点工序。
图1所示为汽车前侧围外板及其拉延工艺面，现有拉延工序按照以下方式完成，其造型按传统的大型汽车覆盖件的拉延工艺进行布置。确定冲压方向后，布置压料面，将制件边线沿曲面延伸，形成光滑连接面，设置拉延筋，在拉延工序没有考虑工艺型面补偿和强化处理。
上述现有技术存在以下不足：
（1）表面凹陷：按传统方法设计前侧围外板拉延工艺面，在拉延时材料流动复杂，板料冲压易使材料产生塑性变形，出现加工硬化现象，导致材料硬度变高，延伸率降低；同时成形板料厚度变化不均匀，引发成形件强刚度不一致，影响了覆盖件整体的刚度和动态性能，也导致了覆盖件各处临界失稳条件不一致，碰撞吸能性能发生改变，容易出现面品凹坑、刚性不足问题；
（2）起皱：由于板料的厚度方向的尺寸和平面方向上的尺寸相差较大，造成厚度方向不稳定，当平面方向的应力达到一定程度时，厚度方向失稳，从而产生起皱现象；
（3）开裂：材料抗拉强度不足而产生的破裂，如凸、凹模园角附近，局部受力过大而破裂；
（4）模具本身变形：大型模具本体在压力机上生产时会发生变形，导致整个工作型面与实际设计数据有偏差，压出的制件不合格。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法，解决形状平缓的大型汽车覆盖件在拉延成形过程中，因抗凹性不足，产生的起皱、开裂、凹坑等表面质量缺陷。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法，包括以下步骤：
（1）汽车前侧围外板拉延件的水平中线上侧的门洞周缘凹陷区域及左下转角处凹陷区域的凹模与凸模（或压边圈）的间隙放大，即以凸模（或压边圈）为基准，把凹模与凸模（或压边圈）的间隙放大0.3mm，即间隙等于料厚度t加上0.3mm；
（2）对拉延凹模进行挠度补偿，补偿特征线C线一周补偿值为0，模具中心C0处补偿值为0.3 mm，从补偿特征线C线到模具中心C0处补偿值从0mm逐渐增加到0.3mm，补偿特征线C线是在模具中心C0外侧并沿着外分模线附近的一条连续封闭的线条；
（3）对汽车前侧围外板拉延件局部A级面区域进行强压：A级面区域包括汽车前侧围外板的A 柱表面、右侧边A级面上端表面、右侧边A级面下端表面、左侧模具中心线下侧的凹槽外围表面；强压值为0.08mm，在上述A级面区域处凹模与凸模的间隙减少，即以凸模为基准，凸模位置不变，凹模与凸模的间隙等于料厚度t减去0.08mm；
（4）对汽车前侧围外板拉延件A柱的外侧区域表面进行强压0.08mm，该区域处凹模与凸模的间隙减少，即以凸模为基准，凸模位置不变，凹模与凸模的间隙等于料厚度t减去0.08mm；
（5）在汽车前侧围外板拉延坯料靠中部的门洞处及左侧靠下端位置的轮罩处开孔。
本发明为实现上述目的采用的进一步技术方案是：所述步骤（2）中的C线是由沿着外分模线边缘的多段圆弧曲线和多段直线连接形成的光滑平顺的线条，C线最左及最右端分别与模具水平中心线相交于C3、C1两点，C线最上及最下端分别与模具竖直中心线相交于C2、C4两点，交点C1、C2、C3、C4均在模具的外分模线边缘。
本发明为实现上述目的采用的进一步技术方案是：所述步骤（3）中在A 柱表面上端及下端靠内侧区域为强压过渡区，右侧边A级面上端表面强压区域的下侧也为强压过渡区，强压过渡区的强压值从0到0.08mm逐渐变化。
本发明为实现上述目的采用的进一步技术方案是：每一处强压过渡区是面积为40mm*50mm长方形区域。
本发明汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法具有如下有益效果：
1. 在拉延工艺面造型时，通过工艺补偿和强压处理，对于刚性不好的特大型汽车覆盖件(汽车前侧围外板)，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，在拉延工艺面造型时，通过工艺补偿和强压处理；
2.避免前侧围外板的A级表面上产生凹陷、刚性不足、开裂、起皱等质量缺陷；
3.通过挠度分析及补偿，克服了大型模具凹模本体自身在压力机上的变形量导致型面的变化，并影响制件表面品质，保证了特大型汽车覆盖件(汽车前侧围外板)的成形质量；
总之，通过前期CAE分析，对拉延工艺型面补偿，在工艺设计阶段制定工艺补偿方案，技术指导生产，大大减少模具调试工作量，缩短前侧围外板这一类复杂覆盖件模具的交模周期，提升大型车身覆盖件的表面品质。
下面结合附图和实施例对本发明汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法作进一步的说明。
附图说明
图1是汽车前侧围外板产品的结构示意图；
图2是汽车前侧围外板拉延工艺面的结构示意图；
图3是汽车前侧围外板冲压方向及模具中心线的示意图；
图4是汽车前侧围外板的拉延模具装配的结构示意图；
图5是汽车前侧围外板的拉延凸模及下模座的结构示意图；
图6是汽车前侧围外板的拉延模下模的结构示意图；
图7是汽车前侧围外板的拉延模内压边圈的结构示意图；
图8是汽车前侧围外板的拉延模外压边圈的结构示意图；
图9是汽车前侧围外板的拉延凹模的结构示意图；
图10是汽车前侧围外板的拉延模具的位置关系示意图；
图11是汽车前侧围外板拉延工艺面平面图；
图12是汽车前侧围外板拉延工艺面上补偿特征线C线示意图；
图13是汽车前侧围外板拉延工艺面强压区域示意图；
图14是汽车前侧围外板拉延工艺面强压区域位置图；
图15是图13的H-H断面放大的示意图；
图16是汽车前侧围外板拉延坯料形状示意图；
图17是汽车前侧围外板拉延坯料形状与拉延工艺面平面图；
附图标号说明：1-凸模,2-凹模,3-外压边圈,4-下模座,5-内压边圈,Ll-内分模线, L2-外分模线。
具体实施方式
图1为汽车前侧围外板产品三维图。前侧围外板材料多为DC05或DC06,料厚一般为0.7mm。共4个冲压工序得到本产品，第1个工序是拉延，第2个工序是修边冲孔，第3个工序是冲孔、翻边等，第4个工序是侧冲孔、翻边等。其中，拉延工序是关乎零件成形质量的重点工序。
图3为前侧围外板冲压方向及模具中心线，各工序冲压方向一致，冲压方向与Z轴反向，X、Y轴为各工序的模具中心线。
汽车前侧围外板产品第一冲压工序为拉延工序，是最重要的成形工序。工作时，平板毛坯放于拉延模下模的压边圈上，在压力机的作用下得到拉延件，如图2所示。图4是前侧围外板拉延模装配结构简图。图5为拉延凸模及下模座，图6是拉延模下模，主要有凸模、压边圈和下模座。图7为拉延模内压边圈，对应的工作型面为压料面。图8为拉延模外压边圈，图9为拉延凹模。本发明汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法针对的是前侧围外板拉延模的型面部分。
本发明汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法是在常规工艺造型的基础上，增加了针对前侧围外板的型面的补偿和型面强压处理。型面的补偿旨在解决制件变形、起皱、开裂等缺陷，通过分析预测进行反向补偿。局部强压处理是指模具型面局部区域中，凸模和凹模之间的间隙Z小于料厚t，冲压时让材料充分变薄，以提高制件的刚性、抗凹性。图10为拉延模结构位置关系示意图，凹模在上模，凸模和压边圈在下模，Z为凹模与凸模（或压边圈）之间的间隙。一般情况下,间隙Z等于冲材的厚度t。
本发明汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法，是在常规工艺补偿的基础上，按下列方法和步骤进行造型：
（1）汽车前侧围外板拉延件的水平中线上侧的门洞周缘凹陷区域（图11中的阴影部分A区域）及左下转角处凹陷区域（图11中的阴影部分B区域）的凹模与凸模（或压边圈）的间隙放大，即以凸模（或压边圈）为基准，把凹模与凸模（或压边圈）的间隙放大0.3mm，即间隙等于料厚度t加上0.3mm。图11中阴影部分A区域的起始线a1和a2均处于模具中心线X轴的上方。放大间隙目的：防止成形时角部开裂。因 A、B区域变形急剧，材料流动困难。采用该方案是根据CAE分析得到，CAE分析显示上述A区域和B区域在拉延工艺中变薄较为严重，甚至会有开裂的趋势，为了改善此处的进料状况，便于材料的流动，在门洞上侧位置加大凸模（或压边图）与凹模间隙，即在图11所示的阴影A区域和B区域加大间隙。
（2）对拉延凹模进行挠度补偿，补偿特征线C线一周补偿值为0，模具中心C0处补偿值为0.3 mm，从补偿特征线C线到模具中心C0处补偿值从0mm逐渐增加到0.3mm，补偿特征线C线是在模具中心C0外侧并沿着外分模线附近的一条连续封闭的线条；其中的C线是由沿着外分模线边缘的多段圆弧曲线和多段直线连接形成的光滑平顺的线条，在本实施例中，如图12所示，C线由三段直线和多段圆弧组成封闭图形，它以半径R400到R500的大圆弧连接，C线要求光滑平顺。C线最左及最右端分别与模具水平中心线X相交于C3、C1两点，C线最上及最下端分别与模具竖直中心线Y相交于C2、C4两点，交点C1、C2、C3、C4均在模具的外分模线边缘。外分模线就是拉延模外压边圈与凸模的分界线。
挠度补偿目的：补偿大型模具上模铸件在冲压机上的挠度变形，克服大型模具凹模本体自重的变形导致型面的变异，确保制件表面的质量。挠度补偿实施过程：把前侧围外板的拉延数模、冲压机设备的数学模型导入到分析软件中，设置凸模、凹模、压边圈各部件并进行网络化，定义材料、闭合高度、摩擦系数等参数，在拉延过程中对拉延凹模进行变形量分析模拟，得到拉延凹模型面上各点的变形量，得到变形等高线。然后把这些变形数据导入到CATIA等软件中，对相关曲面反求工艺补偿，按补偿的工艺面来加工拉延凹模，以减少拉延过程中的真实变形量即挠度。本实施例采用的压力机公称压力为1000T(吨)，调整上压力，对比分析，得到拉延凹模变形量最大值约为0.3mm。并对拉延凹模进行反向挠度补偿。
（3）对汽车前侧围外板拉延件局部A级面区域进行强压：A级面区域包括汽车前侧围外板的A 柱表面（图13阴影C的区域）、右侧边A级面上端表面（图13阴影D的区域）、右侧边A级面下端表面（图13阴影E的区域）、左侧模具中心线下侧的凹槽外围表面（图13阴影F的区域）；强压值为0.08mm，在上述A级面区域处凹模与凸模的间隙减少，即以凸模为基准，凸模位置不变，凹模与凸模的间隙等于料厚度t减去0.08mm；在A 柱表面上端（图13阴影C2区域）及下端靠内侧区域（图13阴影C1区域）为强压过渡区，右侧边A级面上端表面强压区域的下侧（图13阴影D1区域）也为强压过渡区，强压过渡区的强压值从0到0.08mm逐渐变化。每一处强压过渡区是面积为40mm*50mm近似长方形区域。强压过渡区使得强压逐渐过渡。
强压目的：提高制件的刚性、抗凹性；提高角部材料的流动性，防止制件外表面（汽车A级面）出现波纹或凹坑，防止角部起皱。
（4）对汽车前侧围外板拉延件A柱的外侧区域（图13中的G区域）表面进行强压0.08mm，该区域处凹模与凸模的间隙减少，即以凸模为基准，凸模位置不变，凹模与凸模的间隙等于料厚度t减去0.08mm。强压目的：防止A柱外表面（汽车A级曲面）出现起皱、波纹等缺陷，加大材料向外流动。图15为断面H-H（旋转）。如图15所示，A柱外表面强压0.08mm，即以凸模为基准（凸模不变），凹模与凸模的Z2间隙为制件厚度（t）减去0.08，t-0.08 mm，下部间隙Z1仍为制件厚度（t）。
（5）在汽车前侧围外板拉延坯料靠中部的门洞处及左侧靠下端位置的轮罩处开孔。图16为前侧围外板拉延坯料形状，图17为前侧围外板拉延坯料形状与拉延工艺面平面图,Q1为轮罩孔，Q2为门洞开孔。在Q1处开孔，提高了轮罩位置材料的流流动性。因轮罩位置高度差大，拉延深度大，材料流动困难，容易产生开裂。在坯料上开出轮罩孔，可以避免轮罩处出现开裂。
以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明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 (4)
1.汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）汽车前侧围外板拉延件的水平中线上侧的门洞周缘凹陷区域及左下转角处凹陷区域的凹模与凸模（或压边圈）的间隙放大，即以凸模（或压边圈）为基准，把凹模与凸模（或压边圈）的间隙放大0.3mm，即间隙等于料厚度t加上0.3mm；
（2）对拉延凹模进行挠度补偿，补偿特征线C线一周补偿值为0，模具中心C0处补偿值为0.3 mm，从补偿特征线C线到模具中心C0处补偿值从0mm逐渐增加到0.3mm，补偿特征线C线是在模具中心C0外侧并沿着外分模线附近形成的一条连续封闭的线条；
（3）对汽车前侧围外板拉延件局部A级面区域进行强压：A级面区域包括汽车前侧围外板的A 柱表面、右侧边A级面上端表面、右侧边A级面下端表面、左侧模具中心线下侧的凹槽外围表面；强压值为0.08mm，在上述A级面区域处凹模与凸模的间隙减少，即以凸模为基准，凸模位置不变，凹模与凸模的间隙等于料厚度t减去0.08mm；
（4）对汽车前侧围外板拉延件A柱的外侧区域表面进行强压0.08mm，该区域处凹模与凸模的间隙减少，即以凸模为基准，凸模位置不变，凹模与凸模的间隙等于料厚度t减去0.08mm；
（5）在汽车前侧围外板拉延坯料靠中部的门洞处及左侧靠下端位置的轮罩处开孔。
2.如权利要求1所述的汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法，其特征在于，所述步骤（2）中的C线是由沿着外分模线边缘的多段圆弧曲线和多段直线连接形成的光滑平顺的线条，C线最左及最右端分别与模具水平中心线相交于C3、C1两点，C线最上及最下端分别与模具竖直中心线相交于C2、C4两点，交点C1、C2、C3、C4均在模具的外分模线边缘。
3.如权利要求1所述的汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法，其特征在于，所述步骤（3）中在A 柱表面上端及下端靠内侧区域为强压过渡区，右侧边A级面上端表面强压区域的下侧也为强压过渡区，强压过渡区的强压值从0到0.08mm逐渐变化。
4.如权利要求1所述的汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法，其特征在于，每一处强压过渡区是面积为40mm*50mm长方形区域。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20211102 |
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