撰文/陳正江 陳錫榮 林輝 唐晨卿

■201206 上汽通用汽車有限公司 上海

?

整車折邊的翻邊開發(fā)方法

撰文/陳正江 陳錫榮 林輝 唐晨卿

■201206 上汽通用汽車有限公司 上海

介紹了整車（白車身及門蓋）折邊的翻邊開發(fā)過程，車身工藝和沖壓工藝翻邊開發(fā)的評估內(nèi)容，詳細討論了各功能件的翻邊展開角度設計方法，翻邊長度，翻邊卷入量等工藝參數(shù)的設計標準，以及工藝運動仿真方法等。為整車翻邊開發(fā)提供了全面而具體的指導。關(guān)鍵詞：折邊；翻邊開發(fā)；翻邊展開角度；車身工藝；沖壓工藝

翻邊開發(fā)過程

折邊（Hemming）作為一種物理連接工藝，一般通過壓力將外板（Outer panel）的翻邊（Flange）進行閉合，以壓住內(nèi)板（Inner panel）。典型折邊截面如下圖所示。

圖1　 典型折邊截面

a翻邊數(shù)?；靖拍?/p>

翻邊開發(fā)相關(guān)的零件，都屬于外覆蓋件數(shù)模的范疇。

通常，產(chǎn)品只釋放最終折邊閉合狀態(tài)的數(shù)模，而翻邊展開數(shù)模則是一種過程文件，其取決于車身和沖壓的折邊工藝布置方案，一般由車身工藝或沖壓工藝負責集成并發(fā)布。翻邊開發(fā)的意義在于：一方面評估制造可行性和投資影響，另一方面，形成過程狀態(tài)數(shù)模供詳細工藝開發(fā)使用。

圖2　 折邊工藝相關(guān)的零件

b翻邊工藝評估

翻邊工藝評估時，車身工藝主要評估內(nèi)、外板合裝時，所需要的最小翻邊展開角度，識別是否需要預折邊工位；沖壓工藝則評估在常規(guī)工序的情況下，是否需要增加斜楔側(cè)翻工序。綜合平衡車身和沖壓的工藝要求后，得出最終版的翻邊展開角度、長度、卷入量等。

一般而言，翻邊展開角度越小，越有利于總成的折邊質(zhì)量控制。壓機/滾邊/專機所允許的最大翻邊展開角度如下表所示。

表1　各折邊工藝允許的最大翻邊展開角度

整車翻邊開發(fā)方法

a翻邊展開角度設計方法

①四門兩蓋類翻邊角度設計（1）選取合適的截平面位置

將折邊相關(guān)的內(nèi)、外板數(shù)模導入UG NX或CATIA中，選擇合適的截平面位置。一般角落處、外板型面特征變化處，均應有截平面。

（2）選取合適的轉(zhuǎn)軸

車間現(xiàn)場和軟件模擬都證明，門、蓋開閉件內(nèi)、外板合裝時，旋轉(zhuǎn)進料比平動進料所需翻邊角度更小，對車身更有利。

（3）根據(jù)內(nèi)板運動軌跡求出折邊角度

a）圍繞轉(zhuǎn)軸，內(nèi)板按0.2 度的步長旋轉(zhuǎn)，求出若干內(nèi)板位置；

b）求出截平面與內(nèi)板各位置的交線；

c）將上步各交線的最外側(cè)端點用直線連接，代表內(nèi)板運動軌跡；

d）以外板圓弧的中點為圓心，以翻邊長度為半徑做圓，與上步直線相交，得交點；

e）連接交點和外板邊界，得直線；

f）該線與外板截面線之間的夾角，即為翻邊展開角度。

②車頂翻邊角度設計

天窗框和車頂蒙皮合裝時，一般只采用平動插入的方式上料。翻邊開發(fā)時，直接將外板的翻邊展開成180deg即可，通過控制外板翻邊的面輪廓度走（0，+0.5）的單邊公差實現(xiàn)合裝。

③側(cè)圍外板翻邊角度設計

側(cè)圍外板后輪罩滾邊時，外板上料方式有兩種：

a）側(cè)圍外板沿Y向平推上料時，需保證外板下方后輪罩翻邊與Y向成1～5度的夾角，以保證順利合裝。

b）旋轉(zhuǎn)進料：側(cè)圍外板總成上部掛勾勾住后，側(cè)圍外板下部圍繞兩掛勾所確定的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，直到外板和車身完全貼合。

對于側(cè)圍外板旋轉(zhuǎn)上料，可利用運動的相對性，將車身固定，外板旋轉(zhuǎn)的模型，轉(zhuǎn)化為外板固定，車身旋轉(zhuǎn)（后輪罩），這樣，就將問題歸一為常規(guī)門蓋翻邊開的方式。

④沖壓翻邊角度成形行分析

沖壓外板單板，一般需經(jīng)過：第一序拉延，第二序切邊，第三序才為翻邊工藝。沖壓方向的選擇上，首選正沖（假設初始為Z向），看是否能涵蓋車身提出的翻邊展開角度，若不行，則調(diào)整沖壓方向。

以20deg為調(diào)整起點，往后按5deg為增量遞增，斜楔設計上，對應的，為70deg斜楔，65deg

斜楔，以5deg遞減等。一般不推薦采用75deg非標斜楔（對應調(diào)整15deg沖壓方向）。

b翻邊展開數(shù)模設計方法

除了翻邊展開角度外，翻邊展開的長度，折邊卷入量等，也是翻邊開發(fā)的重要參數(shù)。

①翻邊長度的設計

翻邊展開的長度的設定如下圖所示，L=Length表示翻邊長度，T=Transition為過渡區(qū)域長度。對于普通平直輪廓的翻邊，翻邊長度一般取L6～L8mm；對于尖角位置，一般取L3～L4.5mm，角落部位，翻邊不宜過長，否則易出現(xiàn)折邊堆料、開裂的質(zhì)量缺陷。

圖3　翻邊長度及過渡區(qū)域長度的設置

②翻邊卷入量設計

翻邊由展開加工到閉合狀態(tài)的過程中，外板邊界會發(fā)生變化。如圖所示，這種折邊邊界的變化，稱之為翻邊卷入量（Roll-in），針對不同的區(qū)域，roll-in會有不同，roll-in的大小，可以為正，表示折邊后外板邊界往內(nèi)收縮；可以為0，表示折邊前后外板邊界無變化；可以為負，表示折邊后外板邊界往外擴張（常見于角落部位）。

圖4　 Roll-in的定義

③翻邊展開數(shù)模設計

翻邊展開數(shù)模需包含角度、長度、roll-in的完整信息。對不同的產(chǎn)品來說，翻邊展開數(shù)模的制作思路基本相通：

（1）先求出縱向截面線；

（2）求出折邊根部和頂部的橫向輪廓線；

（3）由橫向和縱向線掃掠出折邊面；

（4）補面、修面、調(diào)整面；

（5）翻邊面和外板基面間導圓角；

（6）裁邊、縫合、長料厚。

c翻邊合裝仿真方法

翻邊開發(fā)時，由于截平面只是選擇了部分位置，并非所有位置，因此，某相鄰截面間局部的翻邊展開數(shù)模，可能會出現(xiàn)內(nèi)、外板干涉的情況。因此，有必要對最終翻邊展開數(shù)模進行仿真確認，以消除局部干涉區(qū)域。

以某車型后蓋為例，CAD軟件環(huán)境為UG NX9。選擇仿真模塊Motion Simulation，定義運動副，運動類型，驅(qū)動方式、約束等，就可以運用求解器求解了。

仿真結(jié)果可以動態(tài)顯示兩零件間的間隙（Clearance），若干涉，則可由軟件在干涉位置停止，隨后查看詳細的干涉截面信息，進行局部修正。

結(jié)論

本文給出了整車折邊工藝的翻邊開發(fā)過程，車身及沖壓工藝的方法，給出了具體可再現(xiàn)的翻邊展開角度設計方法，以及如何由產(chǎn)品最終要求的閉合數(shù)模，反向設計工藝可制造的翻邊展開的數(shù)模方法，給出了翻邊長度、卷入量（Roll-in）等特征參數(shù)的設計標準，給出了制造工藝合裝的仿真分析方法。

參考：

［1］伍俊棠，趙亦希，李淑慧等.滾壓包邊角度對包邊件輪廓尺寸變動的影響［J］.鍛壓技術(shù)，2010，35 （3）：29-33

［2］繆建成，伍建國，嚴鋒等.車身覆蓋件數(shù)控滾壓包邊技術(shù)與工藝研究［J］.機床與液壓，2012，40（3）：106-108，125

陳正江（1980-），男，碩士研究生學歷。