文／張新龍，趙鋒，牛恒仁，王力，劉帥·中國(guó)第一汽車集團(tuán)有限公司

《SUV車型頂蓋外板A面數(shù)據(jù)偏差分析與研究》（上）見(jiàn)《鍛造與沖壓》雜志2023 年第4 期

SUV 車型頂蓋外板A 面補(bǔ)償分析

產(chǎn)品A 面補(bǔ)償分析

根據(jù)前面分析，由于采取A 面中線區(qū)域型面全面補(bǔ)償，會(huì)有整體正向回彈的趨勢(shì)，所以后部的負(fù)回彈塌陷區(qū)域暫時(shí)不進(jìn)行補(bǔ)償。針對(duì)該款SUV 車型頂蓋外板全工序型面的長(zhǎng)度方向中心進(jìn)行A 面補(bǔ)償，如圖4 所示，圖中方框區(qū)域?yàn)檠a(bǔ)償位置，前端中部型面(A 處)最大補(bǔ)償量為2.0mm，中段中部型面(D 處)最大補(bǔ)償量為1.5mm，前段和中段過(guò)渡區(qū)(B 處)型面則進(jìn)行光順補(bǔ)償，補(bǔ)償量為1.1mm。

圖4 A 面補(bǔ)償后型面數(shù)據(jù)狀態(tài)

根據(jù)A 面補(bǔ)償后的型面狀態(tài)分析，可以確認(rèn)頂蓋外板A 面(A 處/B 處/C 處/D 處)對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度方向上中線區(qū)域型面明顯增高，尤其中部的補(bǔ)償可以有效地控制中部的脹形定型狀態(tài)，從而提升A 面的整體剛性。

CAE 回彈數(shù)據(jù)分析

為了更好地確認(rèn)產(chǎn)品A 面補(bǔ)償后型面狀態(tài)，進(jìn)行原產(chǎn)品A 面回彈數(shù)據(jù)的確認(rèn)并做數(shù)據(jù)對(duì)比，以此作為型面修改的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

⑴成品件支撐回彈確認(rèn)。

如圖5 所示，合理的支撐能夠均衡回彈的不均勻狀態(tài)，且狀態(tài)左右對(duì)稱。

圖5 產(chǎn)品A 面補(bǔ)償后成品件支撐回彈結(jié)果

⑵各工序A 面回彈數(shù)據(jù)對(duì)比。

如表1 所示，提取各工序A 面對(duì)應(yīng)點(diǎn)回彈數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)工序工藝變化對(duì)回彈的影響。

各工序A 面回彈數(shù)據(jù)對(duì)比后可知，頂蓋外板長(zhǎng)度方向中線區(qū)域在拉延工序顯示整體正回彈趨勢(shì)(A處/B 處/C 處/D 處/E 處)；修邊后，前部負(fù)回彈加劇(A 處)，中部正回彈變化(B 處/C 處/D 處/E處)，后部負(fù)回彈加劇(F 處)，中部正回彈變化與以往的頂蓋外板出現(xiàn)的趨勢(shì)相反；整形后，前部負(fù)回彈加劇(A 處)，中部正回彈加劇(C 處/D 處)，后部負(fù)回彈加劇(F 處)；天窗修邊整形后前部負(fù)回彈緩解(A 處)，天窗區(qū)域A 面消失(B 處/C 處/D 處)，后部向上翻邊帶動(dòng)后部主棱線附近負(fù)回彈塌陷緩解(F 處)；全序回彈變化趨勢(shì)一致，均為前后塌陷狀態(tài)。

表5 工序A 面對(duì)應(yīng)點(diǎn)回彈數(shù)據(jù)(單位：mm)

A 面補(bǔ)償后數(shù)據(jù)對(duì)比

頂蓋外板A 面補(bǔ)償后出現(xiàn)A 面數(shù)據(jù)不合格，整體趨勢(shì)為正值，與頂蓋外板A 面補(bǔ)償?shù)男兔鏀?shù)據(jù)(頂蓋長(zhǎng)度方向中線數(shù)據(jù))作對(duì)比，結(jié)果顯示補(bǔ)償過(guò)量(表6)，導(dǎo)致成品件鼓起變形。

表6 A 面數(shù)據(jù)與A 面補(bǔ)償?shù)男兔鏀?shù)據(jù)對(duì)比(單位：mm)

對(duì)比分析：A 面補(bǔ)償中，頂蓋外板長(zhǎng)度方向中線(A 處/B 處/C 處/D 處/E 處) 補(bǔ) 償 量 較 大，導(dǎo) 致出件數(shù)據(jù)正值偏高，屬于補(bǔ)償過(guò)量的狀態(tài)。重新確認(rèn)A 面補(bǔ)償思路，中部(B 處/C 處/D 處)成形不充分的主要原因是曲率變化引起的成形不均狀態(tài)，雖然主應(yīng)力顯示不足，其實(shí)可以不進(jìn)行模具A 面補(bǔ)償，因?yàn)榇筇齑绊斏w無(wú)影響，大天窗頂蓋翻邊整形工藝產(chǎn)生的立壁聚料狀態(tài)會(huì)將A 面自然隆起；后部(E 處/F 處)成形不充分的主要原因是后部(X/Y)雙向曲面平緩，處于脹形系數(shù)不足的狀態(tài)，并且主應(yīng)力不足需要對(duì)模具進(jìn)行A 面補(bǔ)償，雖然后序整形工藝產(chǎn)生的立壁聚料狀態(tài)會(huì)將A 面自然隆起，但是隆起范圍不會(huì)超過(guò)后部整形棱線附近區(qū)域80 ～100mm 范圍，如果頂蓋外板后部出現(xiàn)塌陷趨勢(shì)，可以對(duì)后部區(qū)域內(nèi)A 面進(jìn)行必要的補(bǔ)償。

SUV 車型頂蓋外板成形方案調(diào)整

A 面補(bǔ)償方案的調(diào)整

根據(jù)前面的A 面數(shù)據(jù)偏差原因分析可知，根本原因是A 面補(bǔ)償位置及補(bǔ)償量不合理導(dǎo)致的頂蓋外板A面出現(xiàn)正回彈的鼓起狀態(tài)，數(shù)據(jù)嚴(yán)重的正向超差，因此需要對(duì)A 面補(bǔ)償?shù)姆桨高M(jìn)行調(diào)整。在CAE 分析中首先將A 面恢復(fù)到產(chǎn)品理論狀態(tài)，然后根據(jù)后部負(fù)回彈的塌陷狀態(tài)進(jìn)行局部A 面補(bǔ)償，接著取消前部壓料區(qū)域的第二道壓料筋，最后進(jìn)行全序符型。

如圖6 所示，頂蓋后部(M 處)負(fù)回彈塌陷區(qū)域主要是后部棱線深度整形導(dǎo)致的成形不均狀態(tài)，為了全序出件穩(wěn)定，需要全序A 面補(bǔ)償(圖6 紅色弧線區(qū)域)，最高點(diǎn)補(bǔ)償量為1.4mm。

圖6 頂蓋外板模具A 面補(bǔ)償修改方案

如圖7 所示，頂蓋前端(N 處)負(fù)回彈的塌陷區(qū)域主要是壓料面雙筋控料，且尖角區(qū)域無(wú)雙筋導(dǎo)致的成形不均狀態(tài)，需要將第二道壓料筋(圖7 紅色方框區(qū)域)去除。

圖7 頂蓋外板拉延模具壓料筋修改方案

CAE 回彈數(shù)據(jù)分析

為了更好地確認(rèn)修改方案的效果，取消前部第二道壓料筋及產(chǎn)品A 面重新補(bǔ)償后的回彈數(shù)據(jù)確認(rèn)，以此作為再次修改的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

⑴成品件支撐回彈確認(rèn)。

如圖8 所示，合理的支撐能夠均衡回彈的不均勻狀態(tài)，且狀態(tài)左右對(duì)稱。

圖8 工藝更改后成品件支撐回彈結(jié)果

⑵各工序A 面回彈數(shù)據(jù)對(duì)比。

提取各工序A 面對(duì)應(yīng)點(diǎn)回彈數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比(表7)，確認(rèn)工序工藝變化對(duì)回彈的影響。

表7 各工序A 面對(duì)應(yīng)點(diǎn)回彈數(shù)據(jù)對(duì)比(單位：mm)

各工序A 面回彈數(shù)據(jù)對(duì)比后可知，頂蓋外板長(zhǎng)度方向中線區(qū)域在拉延工序顯示前后負(fù)回彈趨勢(shì)(A處/B 處/C 處/E 處/F 處)；修邊后，前部負(fù)回彈加劇(A 處)，中部正回彈變化(B 處/C 處/D 處/E處)，后部負(fù)回彈變化不大(F 處)；整形后，前部負(fù)回彈加劇(A 處)，中部正回彈加劇(C 處/D 處)，后部負(fù)回彈加劇(F 處)；天窗修邊整形后，前部負(fù)回彈緩解(A 處)，天窗區(qū)域A 面消失(B 處/C 處)，后部向上翻邊帶動(dòng)后部主棱線附近負(fù)回彈塌陷緩解(F 處)；全序回彈變化趨勢(shì)一致，均為前后塌陷狀態(tài)。

SUV 車型頂蓋外板成形方案確認(rèn)

根據(jù)前面工藝更改后的CAE 分析中A 面回彈數(shù)據(jù)對(duì)比，頂蓋外板長(zhǎng)度方向中線后部(E 處)，在天窗修邊整形及后部搭接邊上翻工序中，正回彈數(shù)據(jù)值較大，屬于補(bǔ)償過(guò)量的狀態(tài)，需要重新確認(rèn)該工序A面補(bǔ)償思路。

頂蓋尾鰭安裝面(P 處型面)的鼓起狀態(tài)主要是由零 件后部全序A 面補(bǔ)償所導(dǎo)致，其中無(wú)工藝內(nèi)容的OP40 工序凸型面對(duì)OP30 工序件的強(qiáng)行校形最為明顯，因此需要將OP40 天窗修邊整形及后部搭接邊上翻工序的后部A 面補(bǔ)償去除，恢復(fù)理論產(chǎn)品型面狀態(tài)，如圖9 紅色方框區(qū)域所示。

圖9 頂蓋外板天窗修邊整形及后部搭接邊上翻工序A 面修改方案

效果驗(yàn)證

依據(jù)以上修改內(nèi)容，更改型面后進(jìn)行CAE 分析，確認(rèn)頂蓋外板回彈狀態(tài)。

鑒于頂蓋外板成品件數(shù)據(jù)檢測(cè)屬于夾持狀態(tài)，CAE 分析中對(duì)成品件的回彈采取夾持回彈確認(rèn)，可以看到成品件整體夾持回彈對(duì)角均衡，這是A 面支撐起作用的表現(xiàn)，基準(zhǔn)區(qū)域數(shù)據(jù)合理，原有的正回彈超差狀態(tài)消除。如圖10 所示，A 處回彈值＋0.03mm，E 處回彈值－0.19mm，F(xiàn) 處回彈值－0.33mm，已經(jīng)完成CAE 分析的既定目標(biāo)，可以進(jìn)行下一步的模具修改。

圖10 SUV 車型頂蓋外板夾持狀態(tài)下A 面回彈數(shù)據(jù)

結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)前面的實(shí)例分析，針對(duì)SUV 車型頂蓋外板A 面數(shù)據(jù)偏差問(wèn)題，采用CAE 分析的技術(shù)手段對(duì)產(chǎn)品成形性及回彈進(jìn)行分析，找出工序工藝變化對(duì)回彈的影響，確認(rèn)工藝設(shè)計(jì)對(duì)回彈變化的影響，通過(guò)量化對(duì)比的方法準(zhǔn)確地進(jìn)行工藝修改和A 面補(bǔ)償，能夠有效地控制頂蓋外板A 面數(shù)據(jù)合理性，從而解決SUV 車型頂蓋外板A 面數(shù)據(jù)偏差問(wèn)題。