孫連福， 崔禮春

（安徽江淮汽車集團股份有限公司， 安徽 合肥 230601）

0 引 言

在汽車行業(yè)大變革的環(huán)境下，汽車的感知質量提升已經(jīng)成為快速、直接提升汽車企業(yè)產(chǎn)品質量的途徑。感知質量是用戶按照自身對產(chǎn)品的使用需求和目的，結合各種官方或非官方途徑獲得的相關產(chǎn)品信息，綜合分析市場上某種產(chǎn)品并對其做出主觀、抽象、非全面性的認知和評價。在汽車開發(fā)過程中，感知質量是從市場及消費者角度來看待產(chǎn)品或服務，體現(xiàn)消費者通過感覺、觸覺、視覺及嗅覺等感受到的產(chǎn)品設計及制造精細程度，因此對于汽車開發(fā)，感知質量主要體現(xiàn)在配置、細節(jié)、做工及用料等方面。

綜上所述，整車可感知質量的提升就是讓用戶從整體上提升駕車的愉悅度。因此，提高整車的感知質量有利于用戶將不同產(chǎn)品差異化，增加其購買欲望，建立其對品牌的忠誠度，提高產(chǎn)品的市場競爭力。現(xiàn)從沖壓工藝技術方面入手，淺析提升整車感知質量的工藝方法。

1 光影重塑技術

汽車外覆蓋件經(jīng)過沖壓成形后的固有回彈導致其與造型設計產(chǎn)生偏差，影響車身整體視覺體驗。目前，主流車企均在沖壓件仿真分析階段采用光影重塑技術，實現(xiàn)生產(chǎn)的沖壓件與造型設計保持一致。

光影重塑技術基于沖壓全工序仿真分析得到的零件基礎回彈（見圖1），對不同沖壓工序的模面進行反向回彈補償（見圖2），補償滿足要求后對加工數(shù)模進行模面重構使其達到A面（外觀面）質量要求，然后使用重構后的A面制作加工數(shù)據(jù)，使沖壓件尺寸滿足產(chǎn)品精度要求，保證沖壓件曲率狀態(tài)與造型設計的一致性。

圖1 基礎回彈

圖2 回彈補償方案

光影重塑技術的流程：首先進行零件基礎回彈分析工作，基于沖壓全工序仿真模擬結果，利用有限元分析方法在檢具測量系統(tǒng)下進行初始零件回彈值計算；然后進行穩(wěn)健性確認，通過合理設置噪音變量，對沖壓工藝方案進行穩(wěn)健性分析確認，排除由于工藝參數(shù)與材料等不確定因素對回彈結果分析的影響；其次基于穩(wěn)定有效的回彈計算結果，制定合理的回彈補償策略，并利用Autoform 分析軟件的回彈補償模塊，對不同工序的加工數(shù)據(jù)型面進行關鍵參數(shù)補償設置，在4 輪迭代補償內實現(xiàn)補償后回彈計算結果的收斂，導出回彈補償矢量域文件；最后進行A 面重構，基于CATIA 軟件重構型面并進行型面質量檢查（見圖3），合格后再通過替換模面進行修邊線精算，直至回彈計算合格。

圖3 A面重構后斑馬線檢測

2 銳棱工藝技術

銳棱制造工藝于上世紀70年代創(chuàng)造，大眾汽車將銳棱造型設計發(fā)展成家族化特征。隨著國內沖壓工藝和模具工業(yè)水平的進步，主流汽車廠商也逐漸向大眾靠近，銳棱工藝在新車型開發(fā)中得到廣泛應用，如圖4所示。

圖4 主棱線設計為銳棱

銳棱造型由于成形圓角較小，違背了常規(guī)的沖壓原理，不利于板料的拉深成形，表現(xiàn)的缺陷為縮頸、拉裂、滑移線、回彈、凹陷等。目前，主要解決方法是通過數(shù)據(jù)棱線圓角銳化處理、銳棱成形仿真分析及工藝優(yōu)化，結合獨特的銳棱數(shù)控挑銑加工和制造工藝對銳棱導致的缺陷進行預防控制，使沖壓板料能夠充分包裹特征棱線，制造鋒銳的棱線造型。銳棱數(shù)控挑銑加工和制造工藝是將模具的凸模棱線R角挑銑為零，凹模刻槽0.2 mm×0.2 mm 避空加工，如圖5所示。模具研合過程中，使用銳棱強壓工藝，板料在拉深銳棱棱線成形時，凹模配合凸模在棱線處進行強壓成形，實現(xiàn)車身零件的銳棱效果。

圖5 銳棱數(shù)控挑銑加工和制造工藝

隨著汽車造型越來越年輕化，新車型的外形流線型角度越來越小，外覆蓋件型面也越來越復雜，導致銳棱造型特征無法一次拉深成形。在這種情況下，汽車廠商嘗試在拉深銳棱位置加大圓角，保證拉深零件無開裂、縮頸等質量問題，然后在后工序通過棱線二次整形方法，實現(xiàn)銳棱達到規(guī)定的尺寸和質量要求。

3 精致小R角技術

隨著消費升級和市場競爭越來越激烈，用戶對整車外觀精致度提出了更高的要求。各大主流汽車廠開始進行精致工藝研究，減小外覆蓋件車身分縫位置R角，使其更尖銳、飽滿、均勻，更具視覺沖擊感。小R角主要體現(xiàn)在翼子板與前門、前門與后門、后門與側圍匹配處的分縫，如圖6所示。

圖6 精致小R角

在沖壓工藝中，較大R角成形性好，通?？梢杂脙傻拦ば虺尚?，即拉深+整形/翻邊，如圖7（a）所示。銳化后的精致小R角成形性較差，一般通過三道工序成形，即拉深+整形+翻邊，如圖7（b）所示。

圖7 R角成形工藝

以某車型后門外板B 柱外觀R角為例，R角銳化后的成形工藝方案主要有2 種：①拉深+修邊+整形/分切+翻邊，零件在整形R角時分切，此方案通過優(yōu)化廢料切塊實現(xiàn)無廢料刀布置，減少由于鐵屑導致的表面質量缺陷，提高一次合格率；②拉深+分切+夾料整形+翻邊，此方案整形R角時采用夾料整形，在整形過程中板料一直處于夾料的狀態(tài)，板料流動受到良好的控制，避免翻邊時在主棱線產(chǎn)生嚴重的聚料和避免翻邊立面產(chǎn)生缺陷。

4 模具零件不等間隙

沖壓件的品質較大程度上取決于模具零件型面的加工精度，模具零件型面精度需要通過型面研合進行控制。沖模對板料（工序件）加工過程中，為防止板料起皺和開裂，根據(jù)板料流動的需求，不同部位對模具零件型面的研合要求各不相同，即不同部位模具零件間隙不相等。

模具設計時需要對重要型面和易產(chǎn)生變形的區(qū)域進行強壓設計，如拉深模對應的棱線、包邊面等重要部位，為保證其表面質量和尺寸精度，在設計模面數(shù)據(jù)與NC 加工數(shù)據(jù)時，上述區(qū)域的凸、凹模間隙要小于板料厚度，且要根據(jù)模具CAE 分析結果、模具受力特性以及工程經(jīng)驗在不同區(qū)域設計不同的強壓量，如圖8所示。此外，在確保品質滿足要求的前提下對非工作區(qū)域模具零件型面進行避空處理。

圖8 不等間隙示意圖

由于存在機加工誤差、模具零件撓度變形、設備精度誤差等客觀因素，盲目追求最大面的研合率既增加鉗工研配的工作量，又延長調試周期和增加造車成本，同時過多的型面接觸會增加零件變形或表面缺陷的風險。因此，模具零件不等間隙設計在模具開發(fā)中得到越來越廣泛的應用。

5 方格模具

汽車外覆蓋件一般是由多道工序加工完成，其中拉深工序是決定外覆蓋件外觀品質的重要工序。在外覆蓋件的沖壓生產(chǎn)過程中，經(jīng)常由于板料鍍鋅脫落、鐵屑、排氣、油污、灰塵等問題造成表面質量缺陷，傳統(tǒng)的工藝要求嚴格控制生產(chǎn)環(huán)境潔凈度。隨著模具工藝技術發(fā)展，汽車企業(yè)嘗試從提高模具對生產(chǎn)環(huán)境潔凈度的耐受程度來解決此問題。近年來出現(xiàn)了一種方格模具，即在外板件適當位置的凸模型面區(qū)域加工45°橫豎交叉的網(wǎng)格，以提高成形過程中的排氣效果，降低粉塵顆粒對零件外觀的影響。

以某車型頂蓋外板為例，該零件兩側有較高隆起特征（見圖9），大A 面無加強筋，為了減少研合量現(xiàn)設計的拉深模上模進行了避空處理，為保證零件表面質量，僅在凸、凹模R角處設置了排氣孔。在模具沖壓過程中，兩側隆起造型及外側工藝補充面R角先接觸板料，形成雙鎖緊結構，中間A面區(qū)域滯留氣體較多，模具成形到底閉合前，板料與凸?；虬寄Ｐ兔嬷g形成密閉空間導致憋氣，最終使零件表面產(chǎn)生波浪和變形，嚴重影響零件表面質量。通過方格模具技術的應用，在凸模表面加工橫豎交叉的網(wǎng)格（見圖10）并輔助模具調試，最終此問題得到解決，滿足零件批量生產(chǎn)的質量要求。

圖9 頂蓋外板

圖10 凸模表面橫豎交叉的網(wǎng)格

6 在線光學質檢

隨著模具和設備技術的快速發(fā)展，汽車覆蓋件的在線生產(chǎn)節(jié)拍最高已達18 件/min，這對主要依靠人工的傳統(tǒng)在線質量檢查工作提出了更高的要求。一個沖壓件在質量檢查人員面前僅停留3.4 s，傳統(tǒng)抽檢、專檢和擺檢已無法保證實際質量控制，容易導致常見坑包缺陷的漏檢，影響整車生產(chǎn)的秩序。

針對沖壓件表面缺陷人工檢測效率低、誤檢率高以及勞動強度大等問題，近年來主流汽車廠商開始引入在線光學質檢系統(tǒng)（見圖11）。在線光學質檢系統(tǒng)在沖壓線線尾皮帶機傳送工位前方加裝檢測裝置，具體應用場景如圖12 所示，在不同方位布置攝像頭，零件傳送過程中通過拍照采集零件圖像，然后對比標準零件模板，判斷零件表面質量是否達標，狀態(tài)低于標準零件模板的部位判定為不合格，自動報警，鎖定缺陷產(chǎn)品避免流入后工序。該技術通過AI 深度學習算法可以實現(xiàn)開裂、縮頸、起皺、劃傷等缺陷的檢測，通過輪廓匹配算法可以實現(xiàn)多孔少邊等缺陷的檢測，達到多缺陷種類360°無死角在線實時檢測，該技術已逐步在各大汽車廠應用并推廣。

圖11 在線光學質檢系統(tǒng)

圖12 在線光學質檢應用實例

7 結束語

隨著社會的發(fā)展，消費者對汽車的造型審美要求也越來越高，而沖壓外覆蓋件作為整車的蒙皮決定了整車的感知質量，預防外覆蓋件質量缺陷的沖壓工藝技術對于新車型開發(fā)提升整車感知質量具有重要意義。