陳伊娜

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

在汽車車身外板件的沖壓成形過程中，制件質(zhì)量缺陷十分普遍，車身對外板件的質(zhì)量要求又非常嚴(yán)格，因?yàn)槿魏挝⑿〉娜毕荻紩?huì)影響整車的美觀性，開裂的缺陷更是不允許發(fā)生，隱形的開裂可能在過完涂裝之后引發(fā)真實(shí)的開裂，從而造成汽車白車身的報(bào)廢，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)線調(diào)試階段、生產(chǎn)零件階段都要做為A類問題來跟蹤解決。

2 零件缺陷狀態(tài)的描述

某車型側(cè)圍外板零件（見圖1），材料BUFD-FD-D，厚度0.65mm，在模具制造調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)零件尾燈開裂經(jīng)過多次和多方案調(diào)試仍舊不能解決開裂的問題，開裂長度達(dá)到20mm（見圖2）。

3 零件缺陷原因分析

3.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷

追溯至產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期零件做沖壓CAE成型性分析的時(shí)候，已經(jīng)提出了此區(qū)域應(yīng)力集中和減薄率大問題（見圖6），并提出了多種改進(jìn)方法和改進(jìn)建議（見圖3），但受到整車造型、匹配件造型（見圖4）、零件分塊、整車成本等的影響，側(cè)圍零件此區(qū)域的結(jié)構(gòu)改進(jìn)受到了限制，最終產(chǎn)品狀態(tài)鎖定（見圖5）的時(shí)候，此處產(chǎn)品的拉延整形后減薄率處于高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

3.2 工藝補(bǔ)充缺陷

側(cè)圍外板尾燈區(qū)域的工藝路線為：拉延-整形-沖孔，此區(qū)域容易在拉延和整形的時(shí)候發(fā)生開裂或縮頸，因此在前期零件作工藝的時(shí)候，應(yīng)該充分考慮成型性和整形性，保證工藝補(bǔ)充弧長和整形后的產(chǎn)品弧長一致，避免在整形的時(shí)候產(chǎn)生二次拉延，即板料發(fā)生拉伸硬化后再次成型，則更容易產(chǎn)生開裂。這個(gè)車型的側(cè)圍外板尾燈區(qū)域就出現(xiàn)了這個(gè)失誤：拉延工藝補(bǔ)充的弧長比整形后的弧長短，硬化后的板料進(jìn)行二次整形拉深，從而造成開裂。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

4 零件缺陷整改措施

由于受產(chǎn)品設(shè)計(jì)的外造型和匹配零件的影響，產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更是行不通的，只能通過工藝的優(yōu)化改進(jìn)來解決：

工藝：調(diào)整此區(qū)域的拉延工藝，保證拉延的弧長和整形后的弧長一致；抬高中間工藝補(bǔ)充型面；優(yōu)化棱線處二級(jí)臺(tái)階的高度和斜度，重新進(jìn)行CAE分析，確保優(yōu)化后的CAE分析滿足減薄率的要求，使減薄率處于低風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)；

加工：根據(jù)新工藝型面進(jìn)行拉延模凸凹?；鶞?zhǔn)的補(bǔ)焊加工，避免因補(bǔ)焊加工引起二次缺陷；

研配調(diào)試：加工后的模具重新進(jìn)行光潔度處理、研配和調(diào)試出件。

5 類似產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化建議

5.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）尾燈區(qū)域避免封閉式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建議開放式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖3所示的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）；

（2）盡可能的加大外棱線的R角，避免因R角太小引起的材料流動(dòng)受阻、應(yīng)力集中等不利于材料成型的造型；

圖8

（3）相匹配的零件做優(yōu)化設(shè)計(jì)，留給沖壓件結(jié)構(gòu)足夠的設(shè)計(jì)空間和工藝優(yōu)化空間；

（4）如果以上結(jié)構(gòu)都不能滿足，建議此處做零件分塊設(shè)計(jì)，增加一個(gè)零件或者將影響沖壓成型的部分劃分到去他結(jié)構(gòu)件上；

5.2 工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）工藝檢查時(shí)一定要確保工藝補(bǔ)充的合理性，反復(fù)調(diào)整優(yōu)化；

（2）對整形工序的CAE分析進(jìn)行把關(guān)，確保最終產(chǎn)品的狀態(tài)符合CAE分析的要求。

（3）CAE分析檢查時(shí)，對于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)力集中的區(qū)域，實(shí)施特殊關(guān)注，制定相對減薄率風(fēng)險(xiǎn)較低的控制措施。

6 結(jié)束語

從上述側(cè)圍尾燈區(qū)域缺陷的案例分析，我們可以得知零件的缺陷狀態(tài)受產(chǎn)品形狀、整車造型、對手件結(jié)構(gòu)、整車成本、工藝補(bǔ)充正確性、CAE分析準(zhǔn)確性等一系列因素的影響（前題是模具加工制造、生產(chǎn)線調(diào)試的過程質(zhì)量有保障），因此，要想調(diào)試不出現(xiàn)無法解決的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)問題，我們在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期要加強(qiáng)同步工程工作的開展，從造型設(shè)計(jì)、整車圓角設(shè)計(jì)、截面線設(shè)計(jì)、對手零件設(shè)計(jì)、工藝補(bǔ)充設(shè)計(jì)、CAE分析設(shè)計(jì)等等一系列的活動(dòng)中提出更有利于沖壓件設(shè)計(jì)的建議，才能確保沖壓件模具開發(fā)每一步工作能后按計(jì)劃保質(zhì)量的完成，最終生產(chǎn)出合格的零件。