李衛(wèi)山

摘 要：在汽車制造過(guò)程中，一輛汽車的外觀質(zhì)量在很大程度上取決于車身覆蓋件的質(zhì)量，因此在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程中必須注重車身外覆蓋件的工藝，汽車側(cè)圍作為覆蓋件中的一部分，在切成品質(zhì)控制中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。沖壓作為一類先進(jìn)的加工方式，其適用于加工各種復(fù)雜的形狀，具有自動(dòng)化高和成本低等特征。但是就當(dāng)前汽車側(cè)圍外板沖壓工藝現(xiàn)狀分析，還存在不同形式的失效行為，因此采取有效的措施對(duì)汽車側(cè)圍外板沖壓工藝進(jìn)行優(yōu)化具有重要作用。

關(guān)鍵詞：汽車側(cè)圍外板 沖壓工藝 優(yōu)化措施

Reflections on Optimizing the Stamping Process of Automobile Side Panels

Li Weishan

Abstract：In the process of automobile manufacturing， the appearance quality of a car depends to a large extent on the quality of the body covering parts. Therefore， in the design and production process， attention must be paid to the craftsmanship of the outer body covering parts. The car side wall is used as the covering part. Part of it plays a vital role in the quality control of cuts. As a kind of advanced processing method， stamping is suitable for processing various complicated shapes and has the characteristics of high automation and low cost. However， according to the current analysis of the current automotive side panel stamping process， there are still different forms of failure behavior， so it is important to take effective measures to optimize the automotive side panel stamping process.

Key words：automobile side wall outer panel， stamping process， optimization measures

伴隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們出行的重要工具，特別是在經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代下，進(jìn)一步加劇了汽車行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)制造企業(yè)要想從中脫穎而出，便需要根據(jù)市場(chǎng)的需求和改變，積極研發(fā)新產(chǎn)品和新工藝。而沖壓作為汽車制造的第一道工藝，沖壓件質(zhì)量的高低不僅影響著汽車的性能，而且還關(guān)系著汽車的生產(chǎn)成本、質(zhì)量以及壽命，因此高度重視沖壓工藝的優(yōu)化。

1 沖壓工藝簡(jiǎn)介

1.1 沖壓工藝的概述

沖壓主要指的是根據(jù)金屬具有塑性變形這一特征，運(yùn)用沖壓設(shè)備和模具對(duì)板料施以一定的壓力，實(shí)現(xiàn)板料發(fā)生分裂或者塑性變性的情況，從而獲得需要的圖像、尺寸以及性能的零件，將其稱為沖壓件[1]。

1.2 沖壓工藝工序

沖壓工藝主要由四道工序組成，分別是（1）沖裁（主要有剖切、沖孔、修邊、落料組成），這道工序的主要任務(wù)是將板料分離;（2）彎曲，這道工序的主要任務(wù)是沿著彎曲線將板料根據(jù)一定的角度或者形狀彎曲;（3）拉深工藝。開展拉伸的目的是改變空心件的外形或者尺寸，也可能是為了利用平面板料獲得類型各異的開口空心件;（4）局部成形（包含整形、翻邊、校正、脹形等等），其是為了以局部成形的方式改變毛坯或者沖壓件的外形[2]。

2 汽車側(cè)圍外板沖壓工藝分析

2.1 汽車側(cè)圍外板結(jié)構(gòu)分析

縱觀汽車的覆蓋件，側(cè)圍外板具有材料薄、尺寸大、形狀起伏復(fù)雜、尺寸精度要求高、表面質(zhì)量要求高等特征，在拉深時(shí)容易發(fā)生起皺、拉裂等情況。以某公司最新開發(fā)的汽車側(cè)圍外板（如圖1所示），材料為DC06，材料厚度為0.8mm，外形尺寸為2950mm×1340mm×410mm。從整體上看，該制件的開發(fā)難度比較高。

2.2 汽車側(cè)圍外板沖壓結(jié)構(gòu)分析

針對(duì)汽車側(cè)圍外板，除去落料這一環(huán)節(jié)外，其余的環(huán)節(jié)全部選擇生產(chǎn)線沖壓工藝完成。在這部分的施工中，最重要的工藝為落料、延伸，其中前者不用開展自動(dòng)沖壓線，只需額外來(lái)戰(zhàn)開卷下料操作即可。汽車側(cè)圍外板零件沖壓生產(chǎn)過(guò)程中，除去落料這一工序，剩余工序均由四工位的機(jī)器人自動(dòng)沖壓線上實(shí)現(xiàn)。在對(duì)沖壓工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容為不同零件采用怎樣的成形工藝，其原因?yàn)樵摴に囘M(jìn)行效果怎樣直接影響了產(chǎn)品外觀的質(zhì)量，除此之外，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)明確工藝操作流程、原料利用率、應(yīng)用模具的壽命等等。頂蓋搭接處作為汽車側(cè)圍外板的外表面，此處的形狀是伴有負(fù)角的弧形，所以生產(chǎn)時(shí)若想獲得理想的形狀便需要在斜楔機(jī)的輔助下對(duì)側(cè)面予以整形。另外在側(cè)整形過(guò)程中時(shí)，考慮到負(fù)角部分與外表面非常接近，難以對(duì)材料的流動(dòng)性進(jìn)行控制，容易引起A級(jí)面發(fā)生變形的情況，并且在完成側(cè)整工作以后，負(fù)角處容易發(fā)生回彈和起皺等情況，影響了搭接邊的質(zhì)量。當(dāng)完成拉延工序后，需要對(duì)大部分覆蓋件采取正修的方式進(jìn)行修邊，假如側(cè)修的方法會(huì)導(dǎo)致模具的尺寸增加時(shí)，那么便需要相應(yīng)的增加鉗工研配的工作量。除此之外，考慮到側(cè)修廢料容易從下模斜楔座中滑出，但是滑出的空間會(huì)遭受一定限制，從而限制了廢料的滑出角度。如果采用正修邊的方式處理側(cè)圍上部和頂蓋搭接處，操作方法如下，正修邊，朝下翻邊到側(cè)翻邊整形，考慮到正修出的臺(tái)階較寬，會(huì)導(dǎo)致在拉延操作過(guò)程中材料流動(dòng)性較差，容易出現(xiàn)輕微起皺的現(xiàn)象。并且由于該部位的修邊線和翻邊整形輪廓之間的距離太遠(yuǎn)，容易出現(xiàn)修邊與翻邊后形狀差異較大的情況。除此之外，在翻邊操作時(shí)，因?yàn)楸砻娴膽?yīng)力較大，如此便會(huì)導(dǎo)致變形情況加劇，這樣便會(huì)增加翻邊處發(fā)生疊料或者起皺等情況。在生產(chǎn)時(shí)，按照先側(cè)修邊再側(cè)翻整形的操作工序進(jìn)行，這樣拉延獲得的形狀更加接近產(chǎn)品的形狀，從而便充分保證了整形后產(chǎn)品的質(zhì)量，這種工藝還能有效的避免延時(shí)材料至分模線處流入凸模的情況[3]。

2.3 汽車側(cè)圍外板沖壓工藝存在的問(wèn)題分析

在開發(fā)汽車側(cè)圍外板的初期，最常見(jiàn)的沖壓工藝設(shè)計(jì)方案為拉深——沖孔修邊——側(cè)翻邊等等，但是在開展設(shè)計(jì)與制造實(shí)踐中，會(huì)發(fā)現(xiàn)存在一些缺陷和問(wèn)題，從而影響制件的尺寸以及表面質(zhì)量。具體而言主要體現(xiàn)在：一是，在支架和汽車尾部銜接的部位，可能出現(xiàn)大小不均勻的R角，從而引起車身與車門制件之間存在縫隙，另外還伴有不均勻的情況，對(duì)汽車外觀質(zhì)量產(chǎn)生影響（如圖2所示）。二是，汽車頂蓋內(nèi)壓件與制件搭接后，發(fā)生疊料的情況，從而影響了制件的重量，嚴(yán)重時(shí)還可能發(fā)生制件開裂的情況（如圖3所示）。三是，汽車的尾門和制件配合處發(fā)生翻邊和褶皺的情況，導(dǎo)致尾門跟其他沖壓件搭接時(shí)，存在裂縫，從而影響了搭接的質(zhì)量，打開車門時(shí)，可以明顯看到搭接處縫隙，對(duì)汽車的外觀質(zhì)量與性能產(chǎn)生影響（如圖4所示）。

3 汽車側(cè)圍外板沖壓工藝優(yōu)化措施

汽車的側(cè)圍外板工藝之所以復(fù)雜程度較高，主要是將其和其他沖壓件進(jìn)行對(duì)比的，要想減少?zèng)_壓工序，那么便需要重點(diǎn)研究沖壓技術(shù)和工藝收單，特別是要合理復(fù)合模具結(jié)構(gòu)，確保沖壓程序得以合理的復(fù)合，從而降低工序的成本。沖壓成形工藝作為汽車側(cè)圍外板制造過(guò)程中最常見(jiàn)的一大工藝，假如在開發(fā)側(cè)圍外板過(guò)程中關(guān)于外形設(shè)計(jì)、零件工程化階段和樣車階段沖壓工藝等考慮不充分，在后期制造模具時(shí)，便會(huì)增加零件制造工藝的復(fù)雜性，甚至還能夠出現(xiàn)無(wú)法制造模具的問(wèn)題，當(dāng)遇到這樣的情形時(shí)，采用對(duì)零件進(jìn)行大幅度改變或者重新設(shè)計(jì)的解決措施，勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)汽車制造進(jìn)度產(chǎn)生影響，導(dǎo)致開發(fā)成本支出增加，因此必須高度重視側(cè)圍外板沖壓工藝的優(yōu)化。在具體對(duì)汽車側(cè)圍外板進(jìn)行沖壓操作時(shí)，除了需要復(fù)合常用的復(fù)合工藝，同時(shí)也需要復(fù)合傳統(tǒng)分開的工藝，通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)汽車側(cè)圍外板沖壓工藝的優(yōu)化，減少工序。

3.1 修邊與整形復(fù)合

在汽車側(cè)圍外板后門這一區(qū)域中，整形區(qū)占據(jù)重要地位，其原因是該部位與修邊線相鄰，以傳統(tǒng)的模具為例，如果工藝選用的是修邊與整邊二者彼此分開的方式，便會(huì)產(chǎn)生不良影響。通過(guò)結(jié)合實(shí)踐分析，該部位整形量比較少，通常以變形與局部脹形最為常見(jiàn)，通常不會(huì)對(duì)修邊線產(chǎn)生影響，因此在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)，可以將修邊與整形復(fù)合，詳細(xì)而言就是一次性同時(shí)完成修邊、沖孔、斜修邊三道工序后再進(jìn)行整形。

3.2 直翻邊整形與斜楔翻邊復(fù)合

當(dāng)對(duì)汽車側(cè)圍外板尾燈處開展翻邊處理時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生2個(gè)角度，并且從整體上看該處的空間非常狹窄，要想開展復(fù)雜的工藝難度較高，因此通常會(huì)把2個(gè)角度的翻邊分別安排在不同的工序中進(jìn)行。如果要想實(shí)現(xiàn)沖壓工序的環(huán)節(jié)，那么便需要借助小型非標(biāo)準(zhǔn)小型非標(biāo)準(zhǔn)斜楔翻邊與直翻邊復(fù)合結(jié)構(gòu)模型，使二者之間形成結(jié)構(gòu)復(fù)合的形式，以便直翻邊與斜翻邊工序得以有序進(jìn)行，最終一次性完成整個(gè)工序。

3.3 翻邊與斜楔沖孔復(fù)合

汽車的側(cè)圍外板上的輪罩安裝孔直徑存在一定公差，對(duì)精度提出了較高的要求，再加上孔的方向和修邊工序沖壓方向二者之間的夾角較大，這種情形便無(wú)法應(yīng)用先沖孔再翻邊的沖壓工藝。所以，要想實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)沖壓成形，便只能通過(guò)拉深——斜楔修邊——直修邊——翻邊——沖孔五道工序。但是在優(yōu)化汽車側(cè)圍外板沖壓工藝后便可以適當(dāng)?shù)目s減工序數(shù)量，其中最常見(jiàn)的手段便是直接采用直翻邊和斜楔沖孔復(fù)合的結(jié)構(gòu)，將側(cè)沖孔和直翻邊進(jìn)行復(fù)合，最好在適當(dāng)?shù)目s減該區(qū)域中的沖壓工序數(shù)量，將其控制在四道工序內(nèi)，同時(shí)還需要保證側(cè)孔的精度，從而提升側(cè)圍外板上整個(gè)沖壓工序的質(zhì)量[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在汽車車身的開發(fā)與生產(chǎn)過(guò)程中，合理地應(yīng)用沖壓工藝有助于縮短車身的開發(fā)周期，同時(shí)還能提高零件的質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本支出，充分地滿足了市場(chǎng)消費(fèi)者對(duì)汽車需求，幫助汽車制造企業(yè)從激烈的市場(chǎng)中脫穎而出。因此，在對(duì)汽車的側(cè)圍外板進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，首先需要制定出合理的沖壓工藝優(yōu)化方案，采取有效的優(yōu)化措施，提升制件的質(zhì)量。除此之外，在具體汽車的側(cè)圍外板沖壓過(guò)程中，還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，結(jié)合汽車的側(cè)圍外板的各個(gè)參數(shù)與條件，制定出更加科學(xué)且高效的沖壓工藝，提高汽車開發(fā)質(zhì)量。

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