2022年顶盖冲压工艺分析探讨 .pdf
- 1 - 顶盖冲压工艺分析探讨王健浙江吉利汽车有限公司模具中心，宁波 315800 摘要：通过采用回弹补偿，过拉深，增大拔模角等方法，解决顶盖内凹陷、回弹、刚性不足和装配不良等缺陷，保证其外观质量和尺寸精度，从而节省大量模具调试，焊装调试和总装调试时间。关键词： 回弹补偿过拉深拔模角Abstract:After adopting the springback compensation, over drawing, increases taper Angle and some other methods to the roof, solved the defects of inner sag, the springback, rigid and assembly problem, these methods can ensure the precision and quality of appearance ,and save much time of die tryout , welding tryoutand assembly debug. Keywords: springback compensation ；over drawing ；taper Angle0 引言顶盖是轿车最重要的大型外覆盖件之一，其质量的好与坏，直接影响到整车的外观和质量，而轿车顶盖的回弹和刚性不足一直是困扰我们的问题，回弹会造成顶盖的外观变形和装配困难，刚性不足，会导致行驶中产生躁动现象，车内噪音增加。为解决这些问题，吉利帝豪EC718顶盖从工艺设计入手， 采用回弹补偿， 过拉深， 增大拔模角等方法，预防顶盖缺陷发生。1 顶盖冲压工艺分析探讨针对以往车型顶盖开发中所出现的问题，我们收稿日期： 2009-09-12 作者简介： 王健（ 1977- ） ，男，工程师。做了大量分析总结工作，并与日本，德国等模具方面专家进行多次技术探讨，最终决定采用以下工艺方案：1.1 过顶拉深工艺（OVER CROWN）轿车顶盖一般面积较大且光滑无加强特征，料厚一般多为0.7mm或者 0.8mm ，刚性较差，自身重力作用及回弹因素导致中间部位自然下陷，与设计的理论数据差距较大，一般能相差1.5mm2.5mm,特别是汽车运行一段时间后尤其明显, 严重影响汽车外观质量。针对此，我们采用补正下陷的过顶拉深工艺 (OVER CROWN)，俗称抓顶。图 1，是帝豪EC718顶盖过顶拉深示意图，依名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 2 - 原产品为基础，整个顶盖上弧面，以中间点抓高2mm ， 弧面边界为0mm ， 整体自然过渡重新建造数模，在所有的工序冲压完成后，由于中部自然下陷，回弹等因素，顶盖既能非常接近理论数值。图 1 过顶拉深示意图1.2 过尺寸拉深工艺（OVER SIZE ）由于冲压成形零件必然有残余应力，卸载后，残余应力释放，产生回弹，从而使冲压件的尺寸与模具的工作表面尺寸不符。为了补偿回弹所引起的冲压件的尺寸改变，人们普遍采用补偿回弹工艺。像顶盖这类零件，因为拉深工序不能使材料达到延展极限，必然会出现整体轮廓缩小的回弹现象，为保证与理论数模的一致性，就需要采用过尺寸拉深工艺 （OVER SIZE） ，把工艺数模作补偿处理。经过多年实际验证，统计得出轮廓缩小值一般为0.10mm 0.30mm 。图2，是帝豪 EC718 顶盖过尺寸拉深示意图，因其长向轮廓特征变化平缓，拉深延展会较为充分，所以确定过尺寸为0.10mm ；而其宽向轮廓为内凹腰形结构， 延展不易充分， 所以确定过尺寸为0.25mm 。需要注意的是过尺寸工艺是对所有的模具工序(OP10OP40)，不是仅对拉深工序。图2 过尺寸拉深示意图1.3 轮廓过拉深工艺（OVER DRAW）如图 3所示，经过 CAE 模拟分析，发现顶盖四个角部有开裂现象，圆角需要适当放大，由于该产品属于外板零件，外观质量要求严格，确定采用过拉深工艺（ OVER DRAW ） ，拉深工序后再靠后工序整形，保证与产品的一致性。图3 CAE分析图经过多轮 CAE 模拟分析，最终确定角部开裂部位在 0100mm 范围内作 0mm 4mm 的过拉深处理，数模改造必须要求自然光顺，如图4，图 5所示。开裂名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 3 - 图4 轮廓过拉深平面示意图图5 角部剖面示意图1.4 深度过拉深工艺（OVER DEPTH）顶盖周边法兰面是重要的装配搭接面，尺寸精度要求较高，型面公差一般要求0.5mm以内，因其回弹因素，法兰面必然回弹上翘，因此必须要用深度过拉深工艺（OVER DEPTH） ，我们通常取其公差最大值 0.5mm 作深度过拉深值。如图6，图 7所示。图6 长向剖面示意图图7 宽向剖面示意图1.5 加大拉深拔模角增加顶盖刚性轿车顶盖一般是不作强度考核的，但并不是不考虑其刚性，因为如果刚性不足，行驶时会产生躁动现象而增加车内噪音，这是要必须避免的，所以在材质不变情况下，我们一般采用充分延展材料来增加零件的刚性。由于顶盖形状简单，拉深深度浅，变形、应力比较均匀，成形表面的应力数值远小于抗拉强度极限，因此采用方筋取代普通拉延筋，来增加压边面材料的流动阻力，减小外部材料流入，以实现主要靠方筋内部材料自延展成型，如图8，图 9所示。图8 拉深方筋示意图图9 角部方筋示意图通常拉深工艺设计拔模角度较小，一般会选择5 10，以此来增加进料阻力，但由于我们已经采用了方筋结构，已经能够很好的控制材料的外部流入，反而由于拔模角小，上角部和根部特征变化剧烈，阻碍了顶面和底面的材料向立面的延展，造成立面容易开裂，而顶面又延展不开的情况，针对此情况，我们对拉深拔模角进行了增大实验，经过多轮 CAE 模拟分析得出，拔模角为30 40时，延展最充分，零件刚性最好，再考虑省料因素，最终确定帝豪 EC718 顶盖拉深拔模角选择为30，如图10所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 4 - 图10 工艺补充示意图1.6 天窗部位刚性加强结构众所周知， 天窗部位是顶盖最易变形的位置之一。由于天窗附件重力作用，天窗部位经常会出现变形情况，严重造成漏雨，漏水，即使费时费力修好了，也已经影响了自由驾驶的好心情。帝豪 EC718 顶盖天窗部位，通过在第二道修边工序压型出大量工艺凹包，如图11，图 12所示。然后在第三道翻边工序向下翻边展平这些凹包，实现材料再次塑性变形，有效增强了此面的刚性，更对顶盖起到了很好的支撑加强作用。图11 天窗增加工艺凹包示意图图12 工艺凹包示意图1.7 半月定位（ HALF MOON）和三角定位轿车顶盖， 由于特征较为平缓， 仅用型面定位，零件容易出现窜动，引起尺寸超差和外观缺陷。因此我们需要增加辅助定位。首先在拉深工序(OP10) 的料边增加半月定位（HALF MOON）,成型后形成半月形状特征，在第二道修边工序 (OP20)中作精确定位作用。考虑到辅助定位都是加在废料区域，成型后， 此区域已经变形，且考虑研配定位的方便性，然后在第二工序(OP20)中冲出三角形孔，为后面工序（OP30,OP40 ）提供精确定位作用。如图13，图 14所示。图13 定位示意图图14 定位放大图2 结论冲压工艺是决定零件质量的最主要因素，吉利帝豪 EC718顶盖模具通过采用以上工艺方案，取得了良好的效果：（1）冲压出的零件，用检具检测合格率达到99.4%，保证了顶盖的外观质量和尺寸精度；（2）从设计源头解决了顶盖的内凹陷、回弹、刚性不足和装配不良等缺陷，节省了调试时间，节约了成本。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 5 - （3）为类似零件的冲压工艺设计，提供现实依据，并可在此基础上完善提高工艺水平。参考文献1 平申，卢文玉，朱江等. 汽车覆盖件模具设计与制造 . 北京：国防工业出版社.1998.01. 4-21. 2 罗益旋，丁敏，马久明等. 最新冲压新工艺新技术及模具设计实用手册. 长春：银声音像出版社 .2004.11.17-35. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -
